盘式制动器设计


    盘式制度器设计
    目录

    绪 1
    设计务书 3
    二盘式制动器结构形式简介 4
    21盘式制动器分类 4
    22盘式制动器优缺点 4
    23该车制动器结构终选择 5
    三制动器参数设计 6
    31制动盘直径 7
    32制动盘厚度 7
    33摩擦衬块半径外半径 7
    34摩擦衬块面积 7
    35制动轮缸压强 8
    36摩擦力计算摩擦系数验算 8
    37制动力矩计算验算 9
    38驻车制动计算 10
    四制动器零部件结构设计 11
    41制动盘 12
    42制动钳 12
    43制动块 12
    44摩擦材料 13
    45制动轮缸 14
    46制动器间隙调整方法相应机构 14
    五设计总结 16
    六致谢 17
    参考文献 18



    11 制动系统基概念:
    行驶中汽车减速甚停车坡行驶汽车速度保持稳定已停驶汽车保持动作统称制动汽车装设系列专门装置便驾驶员根道路交通等情况外界(路面)汽车某部分(车轮)施加定力汽车进行定程度制动种控制汽车进行制动外力称制动力样系列专门装置称制动系
    种行驶中汽车减速甚停车制动系称行车制动系已停驶汽车驻留原动装置称驻车制动系两制动系辆汽车必须具备

    图1 汽车制动系组成
    1制动助力器 2制动灯开关 3驻车制动行车制动警示灯 4驻车制动接触装置
    5轮制动器 6制动灯 7驻车制动踏板 8制动踏板
    9制动缸10制动钳11发动机进气 12低压 13制动盘
      
    制动系具四基组成部分(图11示):
      供装置:包括供调节制动需量改善传介质状态种部件
      控制装置:包括产生制动动作控制制动效果种部件
      传动装置:包括制动量传输制动器部件
      制动器:产生阻碍车辆运动运动趋势力(制动力)部件中包括辅助制动系中缓速装置
      制动源分类行车制动系分驾驶员肌体作唯制动源制动系称力制动系完全发动机动力转化成气压液压形式势进行制动动力制动系制动源发动机驱动空气压缩机油泵兼力发动机动力进行制动制动系称伺服制动系
    驻车制动系力式动力式专门挂车惯性制动系重力制动系制动量传输方式制动系分机械式液压式气压式电磁式等时采两种传方式制动系称组合式制动系
    制动系统评价汽车安全性重素汽车重组成部分汽车行业已非常发达类汽车性求越越高款安全轻便环保济制动系统提高汽车性汽车设计员断追求目标
    设计务书
    车辆工程方课程设计务书
    设计者
    姓名:王海蛟
    学号:201210115105
    设计
    题目
    某型汽车制动器设计
    工作条件设计原始参数
    奥迪A3 2015
    整车空载质量:1320 kg(空载时轴荷分配:前轴60轴40)
    整车满载质量:1695kg(满载时轴荷分配:前轴55轴45)
    质心高度 07m(空) 08m(满)
    轴距: 263m
    轮胎规格: 20555 R16
    步附着系数选择:065

    设计容完成求
    求:满载30kmh初速制动距离:查国标
    1 根定设计参数选择设计方案计算确定零部件参数绘出装配图典型零件图
    2 装配图A0图纸
    3 零件图限
    4 规定求撰写设计说明书

    设计期限
    2015 年 6 月 29 日
    2015 年 7 月 10 日
    答辩日期
    2015 年 7 月 10 日
    指导教师
    祁传琦
    学生签名
    王海蛟
    机械工程学院车辆工程系
    2015年06月
    二 盘式制动器结构形式简介
    21 盘式制动器分类
    盘式制动器摩擦副中定位原件结构分钳盘式全盘式两类
    (1)钳盘式
    钳盘式制动器制动钳结构型式分定钳盘式制动器浮钳盘式制动器等
    ①定钳盘式制动器:种制动器中制动钳固定动制动盘车轮相联制动钳体开口槽中旋转具列优点:活塞制动块外滑动件易保证制动钳刚度结构制造工艺般鼓式制动器相差容易实现鼓式制动器盘式制动器改革适应回路制动系求
    ②浮动盘式制动器:浮动钳式盘式制动器制动钳体浮动浮动方式两种种制动钳体作行滑动种制动钳体绕支承销摆动滑动摆动分中滑动应较制动油缸均单侧油缸侧制动块总成活动侧制动块总成固定钳体制动时油液压力作活塞推动活动制动块总成压制动盘反作力推动制动钳体连固定制动块总成压制动盘侧直两制动块总成受力均等止摆动钳式盘式制动器说钳体滑动制动盘垂直面摆动样求制动摩擦衬块应预先做成楔形(摩擦表面背面倾斜角6°左右)程中摩擦衬块逐渐磨损处残存厚度均匀(般约l mm)应更换种制动器具优点:仅盘侧液压缸轴尺寸制动器进步轮毂没跨越制动盘油道油加液压缸冷条件制动液汽化性
    (2)全盘式
    全盘式制动器中摩擦副旋转元件固定元件均圆形盘制动时盘摩擦表面全部接触作原理摩擦式离合器相种制动器散热条件较差应远没浮钳盘式制动器广泛
    22 盘式制动器优缺点
    盘式制动器鼓式制动器优点:
    (1) 热稳定原般行増力作衬块摩擦表现压力分布较鼓式中衬片更均匀外制动鼓受热膨胀工作半径增蹄中部接触降低制动效称机械衰退制动盘轴膨胀极径膨胀根性关机械衰退问题前轮采盘式制动
    器汽车制动时易跑偏
    (2) 水稳定性制动块盘单位压力高易水挤出浸水效降低离心力作衬块盘擦拭作出水需二次制动恢复正常鼓式制动器需十余次制动方恢复
    (3) 制动力矩汽车运动方关
    (4) 易构成双回路制动系系统较高性安全性
    (5) 尺寸质量散热良
    (6) 压力制动衬块分布较均匀衬块磨损均匀
    (7) 更换衬块简单容易
    (8) 衬块制动盘间间隙(005015mm)缩短制动协调时间
    (9) 易实现间隙动调整
    (10) 方便实现制动器磨损报警便时更换摩擦衬块
    盘式制动器缺点:
    (1) 难完全防止尘污锈蚀(封闭片全盘式制动器外)
    (2) 兼作驻车制动器时需附加手驱动机构较复杂
    (3) 制动驱动机构中必须装助力器
    (4) 衬块工作表面磨损快寿命低需高材质衬块

    23该车制动器结构终选择
    汽车制动简单讲利摩擦动转换成热汽车失动停止散热制动系统十分重果制动系统常处高温状态会阻碍量转换程造成制动性降越跑快汽车制动起产生热量越制动性影响越解决散热问题提高汽车制动性起事倍功半作现代轿车车轮铝合金车圈降低运行温度外倾采散热性较盘式制动器
    然盘式制动器缺陷例制动器制动路制造求较高摩擦片耗损量较成贵摩擦片面积相摩擦工作面较需制动液压高必须助力装置车辆
    鼓式制动器成相低廉较济四轮轿车制动程中惯性作前轮负荷通常占汽车全部负荷70-80前轮制动力轮轿车生产厂家节省成采前轮盘式制动轮鼓式制动方式着轿车车速断提高年采盘式制动器轿车日益增尤中高级轿车般采盘式制动器
    观现代商务车市场着类汽车安全性重视加剧保持制动力系数稳定性考虑盘式制动器优点商务车领域盘式制动器已基取代鼓式制动器特浮动钳盘式根制动盘盘式制动器分普通盘式通风盘式普通盘式较容易理解实心通风盘式空心顾名思义具通风功效指汽车行中产生离心力空气流达散热目盘式碟片特殊构造决定外表圆周许通圆心洞空洞空种特殊工艺(slotteded drilled)制造成普通盘式散热效果许制造工艺成关系般中高级轿车中普遍采前通风盘普通盘制动片PassatVento Golf20Corrado等车部分高级轿车采前通风盘值提前轮通风盘正逐步取代实心盘ABS部分制动力分配前轮防止甩尾前刹散热求高般前轮会采通风盘
    综述次车设计前轮均采浮动钳盘式制动器中前轮制动盘选择通风盘轮选择普通盘

    三制动器参数设计
    盘式制动器设计般流程:根设计求数国家标准确定出整车总布置参数关整车总布置参数制动器结构型式确定根已参数参考已等级汽车类型制动器初选制动器参数进行制动器结构初步设计然进行制动力矩磨损性验算求数较直达设计求
    根项演算较结果初选参数进行必修改直基性参数满足求止进行详细结构设计分析
    里先出该车整车参数:
    整车空载质量:1320 kg(空载时轴荷分配:前轴60轴40)
    整车满载质量:1695kg(满载时轴荷分配:前轴55轴45)
    质心高度 07m(空) 08m(满)
    轴距: 263m
    轮胎规格: 20555 R16
    步附着系数选择:065

    31制动盘直径D
    制动盘直径D应取制动盘效半径增减制动钳夹紧力降低衬块单位压力工作温度受轮辋直径限制制动盘直径通常选择70%~79%设计中:
    轮辋直径: 16×254406mm
    制动盘直径: D406×74300mmR150mm
    32制动盘厚度h
    制动盘厚度h直接影响着制动盘质量工作时温升质量致太制动盘厚度宜制动盘制成实心通风散热制动盘两工作面间铸出通风孔道通常实心制动盘厚度取10mm20mm具通风孔道制动盘两工作面间尺寸制动盘厚度取20mm50mm采20mm30mm
    设计中:前制动器采通风盘取厚度h25mm制动盘采实心盘取厚度h12mm
    33摩擦衬块半径外半径
    推荐摩擦衬块外半径半径值15值偏工作时衬块外缘侧圆周速度相差较磨损均匀接触面积减终导致制动力矩变化设计中:取115mm 148mm
    外半径:符合求
    均半径:
    效半径: (效半径衬块作力点制动盘中心距离)
    满足 求
    34摩擦衬块面积
    根制动衬块单位面积占汽车质量推荐16~35kgcm2范围选取题取

    摩擦衬块圆心角解:

    表 31 国产汽车前盘式制动器参数
    车牌
    车型
    制动盘外径mm
    工作半径mm
    制动盘厚度mm
    摩擦衬块厚度mm
    摩擦面积cm
    云雀
    GHK7060
    212
    86
    10
    9
    654
    奥拓
    SC7080
    215
    91
    10
    155
    60
    桑塔纳
    2000
    256
    106
    20
    14
    76
    奥迪
    100
    256
    104
    22
    14
    96

    35制动轮缸压强p:
    制动轮缸压强p选取制动路压力越高驱动机构越紧凑密封求更严格般超10~12MPa盘式更高题选P11MPa
    36摩擦力计算摩擦系数验算:
    1)计算单前车轮受面摩擦力
    车速V30kmh83ms
    汽车前轮刹车程做功F单前车轮受摩擦力S刹车距离
    前轮动消耗m车重v初速度
    量守恒
    解单前轮受摩擦力

    2)计算单制动衬块制动盘正压力
    车轮进行受力分析受面车轮摩擦力矩衬块制动盘摩擦力矩两力矩相衡
    面车轮摩擦力矩等单前轮受摩擦力车轮滚动半径积滚动半径查表题滚动半径
    单前轮受力:
    (148115)2165mm 取液压缸半径:R317mm压强取P11MPa
    :N314R32P99821N
    Fe2fN

    符合025≤f≤055求
    37制动力矩计算验算:
    假设衬块摩擦表面制动盘接触良处单位压力分布均匀盘式制动器制动力矩

    ——摩擦系数取f ——活塞端面积
    N——单侧制动块制动盘压紧力 ——活塞直径
    R——效半径



    制动力矩验算:
    设计求制动器需制动力矩

    式中:G—车重(N)
    g—重力加速度()
    j—制动减速度 —制动初速度(kmh)
    —车轮滚动半径(m)


    制动器提供制动力矩>车辆制动需制动力矩M
    述设计符合设计求
    38驻车制动计算
    汽车坡路停驻时受力简图图43示该图出汽车坡停驻周车轮附着力:

    样求出汽车坡停驻时轴车轮附着力:


    图 2 汽车坡路停驻时受力简图
    根轴车轮附着力制动力相等条件求汽车坡路坡路停驻时坡度极限倾角

    求汽车坡时停驻极限坡路倾角:

    设计中:
    汽车坡时停驻极限坡路倾角:

    设计中:
    般求类汽车驻坡度()满足求
    四制动器零部件结构设计
    41制动盘
    制动盘般珠光体铸铁制成添加等合金铸铁制成结构形状板形礼貌形制动盘工作时仅承受着制动块作法力切力承受着热负荷改善冷效果钳盘式制动器制动盘铸成中间径通风槽双层盘样增加散热面积降低温升约2030盘整体厚度较厚
    制动盘工作表面应光洁整制造时应严格控制表面跳动量两侧表面行度(厚度差)制动盘衡量参考表41
    表41 轿车制动盘表面跳动量两侧表面行度衡量
    车型
    表面跳动量mm
    两侧表面行度mm
    静衡量Ncm
    奥迪红旗
    003
    001
    05
    云雀
    005
    003
    15
    奥拓
    006
    003
    10
    根关文献规定:制动盘两侧表面行度应0008mm盘表面摆差应01mm制动盘表面粗糙度应006mm
    次设计采材料合金铸铁结构形状礼帽形前通风盘实心盘

    图3 礼帽形制动盘
    42制动钳
    制动钳锻铸铁KTH37012球墨铸铁QT40018制造轻合金制造例铝合金压铸做成整体做成两半螺栓连接外缘留开口便必拆制动钳便检查更换制动块制动钳体应高强度刚度钳体中加工出制动油缸减少传制动液热量活塞开口端顶制动块背板活塞铸铝合金制造提高耐磨损性活塞工作表面进行镀铬处理解决制动钳体铝合金制造减少传制动液热量问题减活塞制动块背板接触面积
    制动钳汽车安装位置车轴前方方制动钳位车轴前避免轮胎甩出泥水进入制动钳位车轴减制动时轮毂轴承合成载荷
    次设计采锻铸铁整体式镀铬处理前制动钳位车轴制动钳位车轴前
    43制动块
    制动块背板摩擦衬块构成两者直接牢固压嵌铆接粘接起衬块扇形矩形正方形圆形活塞应压住量制动块面积免衬块发生卷角引起尖声制动块背板钢板制成避免制动时产生热量传制动钳引起制动液汽化减制动噪声摩擦衬块背板间背板粘(喷涂)层隔热减震垫(胶)单位压力工作温度高等原摩擦衬块磨损较快厚度较许盘式制动器装衬块磨损达极限时警报装置便时更换摩擦衬片次设计取衬块厚度14mm隔热减震垫报警装置
    44摩擦材料
    制动摩擦材料应具高稳定摩擦系数抗热衰退性温度升某数值摩擦系数突然急剧降材料耐磨性吸水率低较高耐挤压耐击性制动时产生噪声良气味应量采少污染体害摩擦材料
    车轮制动器采广泛应模压材料石棉纤维树脂粘结剂调整摩擦性填充剂(机粉粒橡胶聚合树脂等配成)噪声消剂(成分石墨)等混合高温模压成型模压材料挠性较差应衬片衬块规格模压优点选种聚合树脂配料衬片衬块具摩擦性性
    表42 摩擦材料性
    材料



    机 类


    机 类
    制法
    编制物
    石棉模压
    半金属模压
    金属烧结
    金属陶瓷烧结
    硬度



    极硬
    极硬
    密度





    承受负荷


    中重
    中重

    摩擦系数
    中高
    低高
    低高
    低中
    低高
    摩擦系数稳定性



    良优

    常温耐磨性





    高温耐磨性



    良优

    机械强度
    中高
    低中
    低中


    热传导率
    低中




    抗振鸣


    中良


    抗颤振

    中良



    偶性


    中良


    价格
    中高
    低中
    中良


    带式中央制动器采编织材料先长纤维石棉铜丝锌丝合丝编织成布浸树脂粘合剂干燥辊压制成挠性剪切直接铆半径制动蹄制动带100℃~120℃温度具较高摩擦系数(04)击强度模压材料高4~5倍耐热性差200℃~250℃承受较高单位压力磨损加快表52摩擦材料性
    次设计综合考虑种材料采性更环保效果更半金属材料摩擦系数f04
    45制动轮缸
    制动轮缸缸体灰铸铁HT250制成缸筒通孔需镗磨
    46制动器间隙调整方法相应机构
    制动盘摩擦衬块间未制动状态应工作间隙保证制动盘转动般说盘式制动器制动间隙01mm03mm(单侧005mm015mm)间隙存会导致踏板手柄行程损失间隙应量考虑制动程中摩擦副产生热变形机械变形制动器冷态间隙应试验确定设计制动间隙取0
    1mm

    图4 制动间隙调装置
    1制动钳体2活塞3活塞密封圈

    外制动器工作程中会摩擦衬块磨损间隙加制动器必须设间隙调整机构前盘式制动器调整机构已动化般采次调准式间隙调装置简单常结构缸体活塞间装兼起复位间隙调作带斜角橡胶密封圈制动时密封圈刃边活塞予摩擦力作产生弹性变形极限摩擦力应密封圈变形量等设定制动间隙衬块磨损导致需活塞行程增时密封圈达极限变形活塞液压作克服密封圈摩擦力继续前移实现完全制动止活塞密封圈间相位移便补偿量间隙解制动活塞弹力作退回直密封圈变形完全消失止时摩擦块制动盘间回复设定间隙










    次毕业设计轿车奥迪A3制动系统研究象通汽车制动系统结构形式进行分析制动系统前制动器制动路布置制动缸进行设计计算绘制出前制动器装配图三维图零件图
    提高汽车安全性稳定性舒适性该款轿车车制动器设计理实际分析前车轮均采浮动钳盘式制动器缸选串联双腔液压缸制动路采X型双路制动系统计算知力法满足制动力求加装真空助力器采驻车制动满足国家汽车驻车坡度求相关评价指标完全符合总体该商务车制动系统理验证基达设计预期目标
    次课程设计说某种程度种尝试通查阅量关汽车制动系统资料学关制动系统相关知识解时汽车制动器类型原理现代种中高档轿车商务车领域盘式制动器逐渐取代鼓式制动器趋势尤浮动钳盘式:广奥德赛克陆尊汽奔腾等该设计前轮均选择浮钳盘式制动器原毕竟盘式制动器相鼓式制动器更优越外次设计轿车属前驱前驱驱制动器装配总说次设计三年学进行次复检验事汽车行业起定铺垫作










    致 谢
    转眼间学期课程设计结束课程设计专业教学计划中教学环节理联系实际实践性强教学环节通样教学环节方面培养学生够独立运学知识技解决专业范围项实际意义设计制造科研实验生产理等课题方面培养学生综合分析问题力独立解决问题力毕业参加工作良基础
    设计期间遇具体问题通老师学帮助问题时解决特感谢祁老师指导学知识掌握设计方法获实践锻炼机会遇困难时候X老师总耐心帮解答带参观实物拆装制动器解结构工作原理利完成毕业设计提供非常必帮助X老师帮助表示诚挚谢意外感谢三年中课老师三年时间里升层次感谢学校XX学成学优越学环境
    进行课程设计离毕业日子远够圆满完成毕业设计毕业生心愿必成学时代美回忆时更带成感面工作时更加信心离开校园际希学期间帮助位老师学朋友美明天







    参考文献
    1 王舒编 汽车设计(第四版)北京:机械工业出版社2000
    2 侯洪生编 机械工程图学 北京科学出版社2001
    3 甘永立编 量公差检测(第八版) 海海科学技术出版社2008
    4 数字化手册编委会编 机械设计手册(软件版)V30
    5 陈家瑞编 汽车构造(册) 北京:民交通出版社2006
    6 刘惟信编著 汽车制动系结构分析设计计算 北京清华学出版社2004
    7 余志生编 汽车理(第三版) 北京:机械工业出版社2000


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    贡献于2019-08-04

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