盘式制动器说明书

第1章制动系统基础1.1引言汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下坡时能稳定一定车速的能力，称为汽车的制动性制动系统是汽车的最重要系统之一，是为使高速行驶的汽车减速或停车而设计的。汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。1.2制动系统对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能对汽车起到阻力作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，使外界对汽车某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的一系列专门装置即称为制动系统。1.2.1制动系统的组成制动系统是由制动器和制动驱动机构组成的。制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系统中的缓速装置。制动驱动机构包括供能装置、控制装置、传动装置、制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。122制动系统（1）一个基本的制动系统包括一个主缸，通过液压管路到盘式/鼓式制动器，以停止车轮转动。为减轻驾驶员所需的制动力，绝大部分车辆都有液压助力器或真空助力器。制动系统中用到两种摩擦力：动摩擦力和静摩擦力。在制动系统中，摩擦力的大小取决于作用在摩擦表面上的压力和摩擦接触面积。不同的摩擦材料有不同的摩擦性能或摩擦系数。摩擦产生的热量必须散失。摩擦材料由石棉或非石棉材料制成。(2) 制动系统利用液压装置进行制动。因为液压是不可压缩的，制动液能用来传递运动和力。第2章制动器2.1引言制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。而凡是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦作用产生制动力矩的制动器，都称为摩擦制动器。目前，各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。前者摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作面为圆柱面；后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面。2.2制动器的分类2.2.1鼓式制动器鼓式制动器有外张型和外束型两种。前者的制动鼓以外圆柱面为工作表面；后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面。鼓式制动器包括：领从蹄式制动器、双领蹄式和双向双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、单向和双向增力式。2.2.2盘式制动器按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式。钳盘式又分为固定钳式和浮动钳式。浮动钳式分为滑动钳式和摆动钳式。盘式制动器又称为碟盘式制动器，顾名思义是取其形状而得。其由合金钢铸造固定在车轮上，起到制动作用。第3章盘式制动器3.1盘式制动器简介盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。盘式制动器有液压型的，由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，此圆盘称为制动盘。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定。3.2盘式制动器分类一、钳盘式制动器：由制动盘和制动钳组成的制动器。钳盘式制动器包括：定钳盘式和浮钳盘式。（a）定钳盘式：定钳盘式制动器的制动钳安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，因而必须在制动盘两侧的钳体中都装设制动块促动装置（如液压缸），以便分别将两侧的制动块压向制动盘。(b)浮钳盘式：浮钳盘式制动器的制动钳一般设计的可以相对制动盘轴向滑动或摆动。它只在制动盘的内侧设置液压缸，外侧的制动块附装在钳体上。二、全盘式制动器：固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，但其制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，故该类制动器成为全盘式制动器。由于综合训练的要求，在此主要针对钳盘式制动器中的浮钳盘式制动器作主要分析。第4章浮钳盘式制动器4.1浮钳盘式制动器的结构及其功用4.1.1拆解浮钳盘式制动器，了解结构经过对钳盘式制动器的拆解，了解到浮钳盘式制动器的结构有：放气螺钉、钳体、紧固螺栓、制动钳导向销、折叠防护套、活塞、橡胶密圭寸圈、制动钳支架、螺栓、垫片、卡夹、制动盘内制动块（带摩擦块磨损报警装置）、外制动块、止动弹簧等。各部分零件组装成的制动器通过轮毂与轮毂螺母的连接组装，从而起到制动作用。通过对尺寸的测量，绘制其结构总成图如图1所示和主要零件图如图2所示。4.1.2钳盘式制动器结构的功用分析4.1.2.1制动盘制动盘为停止车轮转动提供摩擦表面。车轮通过双头螺栓和带突缘的螺母装到制动盘毂上。毂内有允许车轮转动的轴承。制动盘的每一个面有加工过的制动表面，为制动摩擦块提供摩擦接触面。整个制动盘一般由摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制造。为保证足够的强度和耐磨性能，其牌号不应低于HT250。制动盘装车轮的一侧称为外侧，另一侧朝向车辆中心，称为内侧。图2盘式制动器零件爆炸图制动盘为通风式的制动盘，即在两个制动表面之间铸有冷却叶片。这种结构使制动盘铸件显著地增加了冷却面积。车轮转动时，扇形叶片的旋转增加了空气循环，有效地冷却制动器。又由于制动盘在转动时，表面没有遮盖，热很容易消散到周围空气中。由于迅速冷却的特性，即使在连续地猛烈制动之后，盘式制动器比抗制动衰退的鼓式制动器工作得要好。因此，许多车辆的前部采用盘式制动器的主要理由就是它抗制动衰退性好和停车平稳。4.1.2.2挡泥板制动盘内侧面有一金属挡泥板，用螺栓固定到转向节上，保护制动盘防泥水飞溅。制动轮外侧由车轮作防护。挡泥板和车轮对引导空气到制动盘帮助冷却也是很重要的。4.123制动摩擦块组件每个制动钳体包含两个制动摩擦块组件。摩擦块装在钳体内，位于制动盘两侧。最接近车辆中心线的摩擦块称为内制动块，另一个称为外制动块。制动摩擦块由两部分组成。锻压成形的金属底板和铆接的摩擦衬片。用于盘式制动摩擦块的摩擦材料比用于鼓式制动蹄的硬很多，这是因为摩擦块推压、接触制动盘的摩擦面积小些5，压力非常高之故。在内摩擦块上装有防震夹或支撑夹，这种弹簧钢制成的夹子在摩擦块因颤动不接触制动盘时保持继续接触。这种小零件称为卡夹。4.1.2.4制动钳制动卡钳的作用是提供推动摩擦块压紧制动盘制动表面所需的液压力。它也安放和支承摩擦块。根据所拆的浮钳盘式制动器，制动卡钳活塞总成结构为：活塞缸筒、制动钳、密封圈、橡胶套、活塞。如图3所示。活塞通常是中空的以减轻质量。围绕活塞装有橡胶防尘套，使尘土不能进入制动卡钳缸筒。密封圈环绕活塞，封住活塞左右，并使活塞回缩。4.125制动摩擦块磨损指示器现代许多制动系统采用磨损指示器或磨损传感器。磨损传感器是摩擦块上的装置。它警告驾驶员摩擦块上的衬块需要更换。传感器有可听的、电子的和触觉的三种形式。在此，主要研究可听传感器。可听传感器是最老的系统。这种系统在制动摩擦块和衬片采用小弹簧夹（实验设备上安装在内制动块上），在衬片磨损到要更换时发出噪声。弹簧夹附在制动蹄的边缘。它们做成一定形状，衬片磨损到需要更换时与制动盘接触。传感器摩擦制动盘，发出尖叫声，警告驾驶员需要维修制动系统。4.126制动钳支架制动钳支架与转向节相连，制动钳体通过两个（每侧一个）定位销装到制动钳支架上。4.2浮钳盘式制动器各结构安装制动钳支架固定在转向节上，制动钳体用紧固螺栓与制动导向销联接，导向销插入制动钳支架的孔中作动配合，于是制动钳体可沿导向销作轴向滑动。制动盘内侧的制动块和外侧的制动块用止动弹簧卡在制动钳支架上，可以轴向移动但不能上下窜动。制动钳只在制动盘内侧有液压缸。制动时，内制动块在液压作用下由活塞推靠到制动盘上，同时制动钳体在反向液压力作用下向内移动，将附装在制动钳支架中的外制动块也推靠到制动盘上。活塞上的橡胶密封圈在制动时变形，解除制动时便恢复原状，使活塞回位，同时止动弹簧使制动块回位。若制动器产生了过量间隙，则活塞将相对于密封圈滑移，从而实现间隙的自动调整。当内摩擦块磨损到许用的最小厚度时，报警开关便接通电路对驾驶员发出报警信号。4.3浮钳盘式制动器的工作原理滑动钳盘式的工作原理如图4所示，制动钳架3固定在转向节上，制动钳体1可沿导向销2相对于支架3轴向滑动。制动时，活塞8在液压力P1的作用下，将活动制动块6（带有摩擦块磨损报警装置）推向制动盘4.与此同时，作用在制动钳体1上的反向液压力P2推动钳体沿导向销2向右移动，使固定在制动钳体上的固定制动块5压靠到制动盘上。于是，制动盘两侧的摩擦块在P1和P2的作用下加紧制动盘，在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，促使汽车制动。94料扯的黑瑞爾呻就卜毗财坎制块J制动与不制动，实际上压力引起制动钳体和活塞的运动非常小。制动力解除时，活塞和制动钳体只不过松弛到松开位置。在松开位置，摩擦块和制动盘表面距离很小。使摩擦块不接触制动盘并没有采用回位弹簧，这由制动钳体活塞的密封圈来完成。制动时，活塞密封圈变形，或受液压而弯曲。压力解除时，密封圈变形复原，拉回活塞和衬片。活塞密封圈能兼起活塞回位弹簧和一次调准式间隙字条装置的作用。相对于极限摩擦力的密封圈极限变形量,应等于制动器间隙为设定值时完全制动所需的活塞行程。摩擦块与制动盘之间的间隙即为设定间隙。第5章钳盘式制动器的强度校核5.1制动器应满足的主要要求1）具有足够的制动效能。行车制动能力是用一定制动初速度下地制动减速度和制动距离两项指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度来评定的。2）工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路，行车和驻车制动装置可以有共同的制动器，而驱动机构应各自独立。3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。4）防止水和污泥进入制动器工作表面。5）制动能力的热稳定性良好。6）操纵轻便，并具有良好的随动性。7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。8）作用滞后性应尽可能好。9）摩擦衬块应有足够的使用寿命。10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。5.2钳盘式制动器主要设计参数5.2.1制动盘直径D根据对钳盘式制动器的测量得知制动盘的直径D=251mm制动盘直径D应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以减少制动钳的夹紧力，降低衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70%79%522制动盘厚度h根据对钳盘式制动器的测量得知制动盘的厚度h=24.2mm制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了减少温升，制动盘厚度又不宜取得过小。通风式制动盘厚度取为20-50mm采用较多的是20-30mm5.2.3摩擦衬块外半径R2与内半径R1根据对钳盘式制动器的测量得知摩擦衬块外半径R2=116.26mm内半径R仁67mm推荐摩擦衬块外半径与内半径的比值不大于1.5。若此比值偏大,工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最终导致制动力矩变化大。5.2.4制动衬块工作面积A根据对钳盘式制动器的测量得知制动衬块工作面积A=48cm5.3盘式制动器的设计计算假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为:Mj_2fFR=式中，f为摩擦因数；F0为单侧制动块对制动盘的压紧力；R为作用半径对于扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不很大，取R等于平均半径Rm或有效半径Re，在实际中已经足够精确。平均半径Rm为R1R2经计算得：J=91.63。有效半径Re是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离。Re2R23-Ri34*33R2-R1Rm式中，m计算得m=0.58,Re=93.78。因为mv1m，2v1m1丄，故ReRm，且m越小，则两者4差值越大。应当指出，若m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦面上各不同半径处的滑磨速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不适用。m值一般不应小于0.65。制动盘工作面的加工精度应达到下述要求：平面度公差为0.012mm，表面粗糙度Ra值为0.73m，两摩擦表面的平行度公差不应大于0.05mm，制动盘的端面圆跳动公差不应大于0.03mm。5.4衬块磨损特性的计算在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了汽车全部动能耗散的任务。此时，由于制动时间很短，实际上热量还来不及逸散到大气中就被制动器所吸收，致使制动器温度升高。这就是制动器的能量负荷。能量负荷越大，贝U衬块的磨损越严重。评价能量负荷的指标是：比能量耗散率，即单位时间内衬块单位摩擦面积耗散的能量。比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷；另一个磨损特性指标是衬块单位摩擦面积的制动器摩擦力，称为比摩擦力擦力为：fo=fo。比摩擦力越大，则磨损越严重。单个车轮制动器的比摩，其中R为衬块平均半径Rm或有效半径Re。RA第6章总结语6.1综合训练心得四周的专业综合训练转瞬间即将结束，原本以为四周会是特别长的时间，但是当真的开始进行实际操作时，才感到时间的紧迫。第一周时间，主要是对钳盘式制动器的拆卸，通过对制动器的拆卸，对制动器的认识有了更全面的认识：钳盘式制动器的内部结构、各部分结构的功用和制动器的工作原理。从理论知识的认识上升到实践的操作。及增强了实际动手的能力，有对知识有了更深刻的认识。同时，还参阅了许多关于制动器的书籍。第二周和第三周主要是对制动器的测绘，由于制动器的结构好多都为不规则体，使在测绘中遇到了好多问题，以及测量中的各种误差操作，所以绘制的制动器存在一定的误差。而且不仅仅在测量中遇到了困难，在用catia三维软件操作中也遇到了许许多多的困难。对软件的不熟练操作也导致在操作中困难重重，也由于时间的原因使各个零件的三维图并不能完善。而第四周针对于制动器的强度校核做了粗略地计算，将拆卸地制动器进行了安装，并按要求完成了综合训练的说明书。在四周时间内，老师也对我们的训练内容做了系统的讲述，并针对各自做出细节的提问，如对装配图、零件图的标注等细节、零件的配合、制动器制动后如何恢复以及制动器间隙的设置，使我们对待问题不再仅仅是表面的认识而是有更深入地了解。通过四周的专业综合训练，在老师的帮助下和自己的努力下，我学到了许多的知识，对制动器地大致了解、对钳盘式制动器的全面认识、对机械制图的复习以及对三维软件地学习，用知识对自己进行了更全面地武装。在此，也深深地向老师道一声：老师，你辛苦了。参考文献1、汽车构造机械工业出版社2、汽车设计机械工业出版社3、汽车理论机械工业出版社4、汽车设计清华大学出版社5、汽车制动系统6CATIAV5机械工业出版社工业造型工艺实例教程7、画法几何与机械制图8机械设计课程设计指导手册吉林大学陈家瑞主编2009.2吉林大学王望予主编2004.8清华大学余志生主编2009.3刘惟信主编2001.7.1埃克霍恩、克林恩乔克著1998.8清华大学出版社宁贵欣编著2004贾春玉主编2008韩晓娟主编2008中国标准出版社中国标准出版社