A1浮钳盘 改.dwg
管路布置A2.dwg
零件图制动盘 改 A2.dwg
制动鼓零件图 改 A2.dwg
制动主缸 改 A1.dwg
轻型汽车底盘鼓式制动器设计.doc
摘要：汽车作为陆地上的现代重要交通工具，由许多保证其性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大，交通事故也不断增加。据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。制动系既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见，汽车制动系对于汽车行驶的安全性，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。
当今，随着高速公路网的不断扩展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。由此可见，制动系是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车制动系的机构分析与设计计算也就显得非常重要了。
论文中采用的是前鼓后鼓的制动系方案并且前轮采用双领蹄式制动器，后轮采用领从蹄式制动器，兼顾了制动器效能因数和制动器效能的稳定性。它的工作原理是利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势，亦即由制动踏板的踏板力通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动力，使车轮减速直至停车。
论文第一章介绍了汽车制动系发展情况和制动系统的组成。第二章主要讲述了汽车的总体设计。第三章讲述了鼓式制动系的主要形式及其方案的选取。第四章分析计算了制动器制动过程中动力学参数的计算。第五章讲述了鼓式制动器的结构参数和主要零部件的设计。第六章是关于鼓式制动器的设计计算。第七章是制动器驱动机构的设计与计算。第八章是鼓式制动器主要零部件的强度分析。
关键词：鼓式制动器 ； 驱动机构 ； 制动参数
2 汽车总体参数的选择及计算
2.1 总体设计应满足的基本要求
由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成的汽车，是用来载送人员和货物的运输工具。
汽车主要在宽度有限的道路上行驶，同时与汽车比较，还有人、自行车、摩托车等弱势群体也在使用同一道路，因此存在交通隐患。为了在有限的道路上容纳更多的车辆运行、减少交通事故以及从汽车造型和减轻质量等方面考虑，对汽车的外形尺寸需要予以限制。
使用汽车加快了人得生活节奏，提高了工作效率，出门远行也更方便；与使用火车、飞机、船舶等交通工具相比较，受到的约束减少了很多。因此，更多的人愿意选择汽车作为交通工具。几十年来，汽车的保有量始终居高不下，凡是人类密集的地方，汽车也密集，由此而引起的环境污染问题也日益严重。共同保护好人类的生存环境已经受到全世界的重视，各国政府普遍采用制定相关法规的形式来从事交通方面的管理工作。
交通工具具有在自然环境条件下使用的特点，汽车也不例外。自然环境的变化因素很多，有些还没有规律，如温度、湿度、雾、白昼与黑夜、干燥的硬路面与泥泞深浅不定的软路面等等，要求汽车能适应这些环境而安全地行驶，就必须制定有关法规强制企业执行，这也是工程技术人员从事设计的工作依据之一。
进行汽车总体设计工作应满足如下基本要求：
（1）汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。
（2）严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。
（3）尽最大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化、系列化。
（4）进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。
（5）拆装与维修方便。
我国制定的有关方面的法规、标准正在得到不断的完善，它们中有些是结合我国具体条件制定的，有些是参照国外的法规、标准制定的。这些法规、标准涉及的面很广，如有关汽车外廓尺寸标准（GB1589—1989汽车外廓尺寸限界）、汽车的污染物排放标准以及有关公路法规对汽车轴荷限定的要求等等。在进行总体设计工作时，要特别注意正在实施的强制性标准，我国目前已有40项，随着时间的迁移还会有变化。这些强制性标准与汽车类型有关，设计师要严格遵守。
2.2汽车形式的确定
汽车的分类按照GB/T3730.1—2001将汽车分为乘用车和商用车。乘用车是指在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行礼或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内的最多不超过9个座位。它也可以牵引一辆挂车。
商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并且可以牵引挂车，且商用车又有客车、半牵引挂车、货车之分。
不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式、以及布置形式上有区别。
（1）轴数
汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎负荷能力以及汽车的结构等。
包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。总质量在19t~26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴或四轴以上的形式。
由于本设计中汽车的装载质量是两吨，其总质量小于19t，所以采用两轴的布置方案。
（2）驱动形式
汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中第一个数字代表汽车的车轮总数，第二个数字表示驱动轮数。乘用车和总质量小些的商用车，多采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式。总质量在19t以上至26t的公路运输车，用6×4或6×2的型式，总质量更大的公路运输车则采用8×4型式。
所以本设计采用4×2的驱动形式。
(3)布置形式
货车可以按照驾驶室与发动机相对位置不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可按发动机位置不同，分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。
平头式货车的发动机位于驾驶室内，其主要优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性能好；不需要发动机罩和翼子板，汽车整备质量减小，驾驶员视野得到明显改善，采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比比较高。平头式货车得到广泛的应用。
所以本设计采用平头式的布置形式，并且采用发动机前置后桥驱动。
2.3汽车质量参数的确定
汽车的质量参数包括整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配等。
（1）整车整备质量
整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随行工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时额整车质量。其对汽车的制造成本和燃油经济性有影响。
（2）装载质量
汽车的装载质量是指在硬质良好的路面上行驶时所允许的额定装载质量。商用货车装载质量的确定首先应与企业产品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。
本设计中给出了装载质量t。
（3）质量系数
质量系数是指汽车装载质量与整车整备质量的比值，即＝。该系数反映了汽车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车的设计水平和工艺水平越先进。
参考同类型的汽车的质量系数值（表2.1）后，综合选定本设计中的质量系数值
表 2.1 不同类型汽车的质量系数
汽车类型
货车 轻型 0．80.1．10
中型 1．20.1．35
重型 1．30.1．70
由此可以确定整车整备质量，t。
（4）汽车的总质量
汽车总质量是指装备齐全，并按照规定装满客，货时的整车质量。
商用货车的总质量由整备质量、装载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即
Kg
式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。代入数据，n=2，t，可得到总质量t。
（5）轴荷分配
汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。
轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在环路面上的通过性，为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小，因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应根据对整车的性能要求，使用条件等，合理地选择轴荷分配。
各类汽车的轴荷分配见表2.2。
表2.2 各类汽车的轴荷分配
本设计选择后轮双胎，平头式的数据进行计算。
2.4汽车主要尺寸的确定
汽车的主要尺寸参数有外廓尺寸，轴距，轮距，前悬，后悬，货车车头长度和车厢尺寸等。
（1）外廓尺寸
汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。在公共路上和市内行驶的汽车最大外廓尺寸受有相关法规限制不能随意确定，而非公路用车辆可以不接受法规限制。
GB1589.1989汽车外廓尺寸限界规定如下：货车，整体式客车总长不应超过12m，单铰链式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车不超过20m，不包括后视镜，汽车宽不超过2.5m，空载，顶窗关闭状态下，汽车不超过4m，后视镜等单侧外伸量不得超过最大宽度处250mm，顶窗，换气装置开启时不得超出车高300mm。
影响乘用车总高的因素有轴间底部离地高，地板及下部零件高、室内高和车顶造型高度等。轴间底部离地高应大于最小离地间隙。一般在1120.1380mm之间。车顶造型高度大约在20.40mm范围内变化。因此综合考虑，选择此轻型货车的外廓尺寸为（）。
汽车的质心高度参考同类型轻型货车可以选择空载时的质心高度为=710mm，满载时的质心高度取为=930mm。
（2）轴距
轴距L对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距小时，上述指标均减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。轴距过短，会带来一系列缺点，车厢长度不足或后悬过长，制动或上坡时轴荷转移过大，使汽车的制动性和操纵稳定性变坏，车身纵向角震动过大，此外还会导致万向节传动的夹角过大等问题。
表2.3显示了各类汽车的轴距和轮距。
表2.3 各类汽车的轴距和轮距
车型 汽车总质量/ t 轴距L／mm 轮距B／mm
商用车（4X2货车） 1.8 1700..2900 1150..1350
1.8.6.0 2300..3600 1300..1650
6.0.14.0 3600..5500 1700..2000
14.0 4500..5600 1840～2000
综合各方面数据选择轻型货车的轴距L=3300mm。
（1）前轮距和后轮距
改变汽车轮距B会影响车厢或驾驶室内宽，总车宽度，总质量，倾斜刚度，最小转弯直径等因素发生变化。增大轮距则车厢内宽度随之增大，并有利于增加侧倾刚度，汽车横向稳定性变好；但是汽车的总宽和总质量及最小转弯半径等增加，并导致汽车的比功率、比转矩指标下降，机动性变坏。
受汽车总宽度不超过2.5m的限制，轮距不宜过大，在选定前轮距范围内，应能布置下发动机，车架，前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架，车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距时，应考虑车架两纵梁之间的宽度，悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有的必要的间隙。
根据表2.3选择此轻型汽车的mm。
（2）前悬和后悬
前悬尺寸对汽车通过性，碰撞安全性，驾驶员视野，前钢板弹簧长度，上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。初选前悬尺寸，应当在保证能布置下个总成，部件的同时应尽可能短些。对于平头式车，考虑到正面碰撞能有足够多的结构部件吸收碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。
选择此轻型货车的前悬为800mm。
后悬尺寸对汽车通过性，汽车追尾时的安全性，货厢长度或行李箱长度，汽车造型等都有影响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。总质量在1.8.14t的货车后悬一般在1200.2200mm之间。
此轻型货车的后悬mm。
（3）货车车头长度
货车车头长度是指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。长头型货车车头长度尺寸一般在2500.3000mm之间，平头型货车一般在1400.1500mm之间。
选择此轻型货车的车头长度为1400mm。
2.5汽车性能参数的确定
目录
1 绪论 1
1.1汽车制动系统的发展概况 1
1.2汽车制动系统的组成 1
2 汽车总体参数的选择及计算 3
2.1 总体设计应满足的基本要求 3
2.2汽车形式的确定 4
2.3汽车质量参数的确定 5
2.4汽车主要尺寸的确定 6
2.5汽车性能参数的确定 9
2.6发动机的选择 9
2.7轮胎的选择 14
3 鼓式制动器的方案选择 16
3.1 鼓式制动器的结构形式 16
3.1.1领从蹄式制动器 17
3.1.2单向双领蹄式制动器 20
3.1.3双向双领蹄式制动器 21
3.1.4双从蹄式制动器 22
3.1.5单向增力式制动器 22
3.16双向增力式制动器 23
3.2鼓式制动器方案的确定 24
3.2.1制动效能因素 24
3.2.2本设计中鼓式制动器方案的优选 25
4 制动过程的动力学参数的计算 26
4.1制动过程车轮所受的制动力 26
4.2制动距离与制动减速度计算 26
4.3同步附着系数与附着系数利用率计算 33
4.4制动器的最大制动力矩 35
4.5制动器因素与制动蹄因素 38
5 制动器的结构及主要零部件设计 42
5.1 鼓式制动器的结构参数 42
5.2鼓式制动器主要零部件的设计 46
5.2.1制动蹄 46
5.2.2制动鼓 46
5.2.3摩擦衬片 47
5.2.4摩擦材料 48
5.2.5蹄与鼓之间的间隙自动调整装置 49
5.2.6制动支承装置 50
5.2.7制动轮缸 50
5.2.8张开机构 51
6 鼓式制动器的设计计算 51
6.1 驻车制动能力的计算 51
6.2 中央制动器的计算 53
6.3压力沿衬片长度方向的分布规律 54
6.4 制动蹄片上的制动力矩 56
6.5 摩擦衬片磨损特性计算 60
6.6 制动因素的计算 61
6.6.1支承销式领—从蹄制动器的制动因数 62
6.6.2支承销式双领蹄制动器的制动因数 63
7 制动器驱动机构分析与计算 64
7.1 驱动机构的方案选择 66
7.2 制动管路的选择 66
7.3 液压驱动机构的设计计算 68
7.3.1制动轮缸直径的确定 68
7.3.2制动主缸直径的确定 68
7.3.3制动踏板力 70
7.3.4制动踏板工作行程 71
7.3.5真空助力器的设计计算 71
8 鼓式制动器主要零部件强度分析 74
8.1 制动蹄支承销剪切应力计算 74
8.2紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算 75
结论 77
参考文献 78
谢辞 79
附录 80
