货车制动系液压系统设计

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本田这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。让我们一起来回望这段历史，品味其中的辛酸与喜悦，体会汽车给我们带来的种种欢乐与梦想 汽车同其它现代高级复杂工具如电子计算机等一样，并非是哪一个人坐在那里发明了的。发明之初的汽车也不是现在之个式样，如果你能见到当时的汽车，你也可能认为这不是汽车呢。汽车的发展也有一个漫长的历程，总的说来，汽车发展史可能分为蒸汽机发明前、蒸汽汽车的问世、大量流水生产汽车开始等三个阶段。 1879年德国工程师卡尔.苯茨(KartBenz)，首次试验成功一台二冲程试验性发动机。1883年10月，他创立了“苯茨公司和莱茵煤气发动机厂”，1885年他在曼海姆制成了第一辆苯茨专利机动车，该车为三轮汽车，采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动前轮转向和制动手把等。与此同时在1893年就与威廉.迈巴特合作制成了第一台高速汽油试验性发动机的德国人戴姆勒(Daimler)又在迈巴特的协助下，又于1886年在巴特坎施塔特制成了世界上第一辆“无马之车”。该车是在买来的一辆四轮“美国马车”上装用他们制造的功率为1.1马力，转速为每分钟650转的发动机后，该车以每小时18公里的当时所谓“令人窒息”的速度从斯图加特驶向康斯塔特，世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车就此诞生了。实际使用表明，此车使用良好。第二年苯茨第一次把三轮汽车卖给了一个法国巴黎人，由于这种三轮汽车设计可靠，选材和制造精细，受到了好评，销路日广。 由于上述原因，人们一般都把1886年作为汽车元年，也有些学者把卡尔.苯茨制成第一辆三轮汽车之年(1885)，视为汽车诞生年。苯茨和戴姆勒则被尊为汽车工业的鼻祖。这是汽车发展史上的第二件大事。中国第一辆自行制造的汽车。1356年7月13日，装配国产载货汽车的时刻的来了！长达150m的装配线，正在进行对1292种零件、569种合件、116种总成及全国各地400余种协作件（共11000多个零件）的最后组合。围观的人挤得水泄不通，当第一辆“解放”开下总装配线时，人群沸腾拉了；这是比节目还要欢腾的时刻，欢呼、跳跃和泪水都不能表达人们的喜悦和兴奋。多少人扶摸着汽车，峡谷、像母亲第一次抱起新生的婴儿一样欢喜；多少人望着汽车，感到光荣、自豪，留下了激动的眼泪。14日下午1时，12辆披红挂彩向吉林省委、长春市委报喜的“解放”，向全世界宣告：中国能自己制造汽车了！长春市市民披上节日盛装涌上街头，整个城市成为红旗的海洋，五彩纸花铺天盖地。当时有些人的手里没有纸花，就将手里的爆米花往新车抛去。每台车子被群众层层围住，几乎开不动了，只能以最慢的速度一点点地往前挪！当年，成批生产出我国自己的CA10解放牌载货汽车1654辆，结束了我国不能制造汽车的历史。虽然该车由前苏联人设计（前苏联的吉斯150型），但从配件生产到整车组装，全部由国人完成，而且是大批量生产的定型产品到1986年9月28日，最后一辆老“解放”缓缓地驶下总装配线，共生产这种汽车1281502辆。制动系设计。汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动效能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车应有自动制动装置。行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多路结构，以保证其工作可靠。应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，这时则可利用应急制动装置的机械力源（如强力压缩弹簧）实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统，他可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备，因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮，而驻车制动则多采用手制冻杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器来进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动装置的驱动机构，分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、贮气筒，控制阀和制动气室等。过去，大多数汽车的驻车制动和应急制动都使用中央制动器，其优点是制冻位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴的制动力矩较小，容易满足操纵手力小的要求。但在用作应急制动时，往往使传动轴超载。现代汽车由于车速提高，对应急制动的可靠性要求更严，因此，在中、高级轿车和部分总质量在1.5t以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操作的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立的由气压控制而以强力弹簧作为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车除了采用上述措施外，还保留了由气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。1 制动系要求能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规规定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定。欧、美、日等国的有关标准或法规对这两项指标的规定。综合国外有关标准和法规，可以认为：进行制动效能试验时的制动减速度j，载货汽车应为4.45.5相应的最大制动距离货车为0.15+/115,式中第一项为反应距离；第二项为制动距离，的单位为 m；的单位为km/h.工作可靠，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置，且它们的制动驱动机构应是各自独立的。行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时另一套应保证汽车制动效能不底于正常的30%；驻车 制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。制动效能的热稳定性好。汽车的高速制动、短时间内的频繁重复制动，尤其是下长破时的连续制动，都会引起制动器的温升过快，温度过高特别下长坡时的频繁制动可使制动器摩擦副的温度达3000C4000C 有时甚至高达7000C.此时，制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小，使制动效能下降而发生热衰退现象。制动器发生热衰退后，经过散热、降温和一定次数的和缓使用使摩擦表面得到磨合，其制动效能可重复恢复，这称为热恢复。提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退的措施。制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用使摩擦系数急剧减少而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动515次，即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。也应防泥沙、污物等进入制动器工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。某些越野车为了防止水和泥沙浸入而采用封闭的制动器。制动时的操作稳定性好。即使任何速度制动，汽车都不应当失去操作性和方向稳定性。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操作性；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过50%时，会发生制动时汽车跑偏。制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学的要求，即操作方便性好，操作轻便，舒适，能减少疲劳。踏板形成；对货车应不大于160200mm。各国法规规定，制动的最大踏板力一般为150N（轿车）700N（货车）。设计时，紧急制动（约占制动总次数的5%10%）踏板力的选取范围：货车为350550N，采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。应急制动时的手柄拉力以不大于400500N为宜。作用滞后的时间要尽可能地短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间（制冻滞后时间）和从放开踏板至完全解除制动的时间（解除制动滞后时间）。制动时不应产生震动和噪音。与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。制动系中应有音响或光信号等警报装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱动使驻车制动将其挺驻。能全天候使用，气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时液压制动管路不应出现结冰。制动系的机件应使用寿命长、制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气的有害于人体的石棉纤维 2 制动系的选择货车的主要参数为：长宽高（） 489419302085轴 距（） 2800前 轮 距（） 1480后 轮 距（） 1470最小离地间隙（）186整车整备质量（）1985最大装载质量（）1500前满载轴荷分配（）1057后满载轴荷分配（）2797最 高 车 速不底于90 2.1 汽车总质量汽车的总质量是指已整备完好、装备齐全并按规定载满客、货时的汽车质量。除包括汽车的整备质量及装载量外，载货汽车还应计入驾驶室坐满人的质量，如有附加设备还应考虑附加设备（非常规随车装备）的质量，每人按65计。 （21） =1985+1500=33852.2 轴荷分配和质心位置的计算为此，需确定个总成、部件的质量和质心位置。对已有产品或样品的总成、部件可直接度量以获取数据，对新设计、尚无实物的可按图纸估算或与类似的实物的质量对比后估算。将各总成、部件的质心和质量值标在总布置草图上并量出各质心；离前轮中心的水平距离和离地高度，则根据力矩平衡原理可算得前后轴的静负荷和，汽车质心离前后轴的位置、及汽车质心高度。质心离前轮中心线的水平距离取1.8，离地高度取0.2。=21325.5N （22）=11847.5N （23）=11847.5+21325.5=33173N （24）=1.8 （25）= （26）=0.2 （27）=1.8+1=2.8 （28） 式中 汽车满载时所受的重力，N； 汽车轴距，； 重力加速度，；2.2.1 制动力与制动力分配系数 汽车制动时，如果忽略路面对车露的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则任一角速度0的车轮，其力矩平衡方程为： （29） =16586.50.47=7795.7 式中 制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向反力，Nm ； 地面作用于车轮上的制动力，即地面与车轮之间的摩擦力，又称为地面制动力，其方向与汽车行驶方向反力，N ； 车轮有效半径，m ；选为约为0.47令 （210）并称之为制动器制动力，他是在车轮周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因为又称为制动周缘力。与地面制动力的方向相反，当车轮角速度时，大小亦相等，且仅由制动器结构参数所决定。即取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。当加大踏板力以加大时，和均随之增大。但地面制动力受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力即 （211） 或 （212）式中 轮胎与地面间的附着系数； Z地面对车轮的法向反力。当制动器制动力和地面制动力达到附着力值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩即表现为静摩擦力矩，而即成为与相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到以后，地面制动力达到附着力值后就不在增大，而制动器制动力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而继续上升。 图21 制动力与蹋板力FP关系Figure 2-1 Braking force and ta board strength FP relations2.3 同步附着系数直至20世纪50年代，当时道路条件还不是很好，汽车行驶速度也不是很高，后轮抱死侧滑的后果也不是显得像前轮抱死丧失转向能力那样严重，因此往往将值定的较低，即处于常附着系数范围的中间较偏区段。但当今道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因而汽车因制动时后轮先抱死引起的后果十分严重。由于车速高，它不仅会引起侧滑甩尾甚至会调头而丧失操纵稳定性。后轮先抱死的情况是最不希望发生的。因此各类轿车和一般载货汽车的值有增大的趋势满载时的同步附着系数，货车取。当 ,利用率最高。汽车减速度为：=0.59.8=4.9， （213） 即, 制动强度附着系数利用率（或附着力利用率）来表达，可定义为 （214） 式中 汽车总的地面制动力； 汽车所受重力； 制动强度；图22载货汽车的曲线与线Figure 2-2 TruckCurve and beta line根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力，为：= （215）= （216） 式中 汽车所受重力；汽车轴距；汽车质心离前轴距离；汽车质心离前轴距离；汽车质心高度；重力加速度；汽车制动减度；汽车总的地面制动力为： （217） =33173=16586.35式中 前后轴车轮的地面制动力。由以上两式可求得前、后轴车轮附着力为 （218） = （219） =上式表明：汽车在附着系数为任一确定值的路面上制动时，各轴附着力即极限制动力并非为常数，而是制动强度或总制动力的函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况有三种，即：1）前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑；2）后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑；3）前、后轮同时抱死拖滑。在以上三种情况中，显然是最后一种情况的附着条件利用得最好。由上式中不难求得在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死即前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是： （220） （221）=0.513032.25=6516.13 （222）=0.520140.75=10070.38 （223）式中前轴车轮的制动器制动力；后轴车轮的制动器制动力；前轴车轮的地面制动力；后轴车轮的地面制动力； ，地面对前、后轴车轮的法向反力； 汽车所受重力； ，汽车质心离前、后轴距离； 汽车质心高度。由上式可知，前后轮同时抱死时，前、后轮制动器的制动力，是的函数。将上式绘成以，为坐标的曲线，即为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线，如图，如果汽车前、后制动器的制动力，能按I曲线的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数的路面上制动时，都能是前、后车轮同时抱死。然而，目前大多数两轴汽车尤其是货车的前、后制动器制动力之比为一定值，并以前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数：=0.39 （224） 又由于在附着条件所限定的范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，故又可通称为制动力分配系数。2.4 制动强度和附着系数利用率上面已给出了制动强度和附着系数利用率的定义式，根据所选定的同步附着系数，求得： （225） （226） 进而求得 （227） （228）当时： ， ，故 ，；。当时： 当时可能得到的最大总制动力取决于前轮刚刚首先先抱死的条件，即。由上式得=13009.02 （229） =0.39 （230） =0.98 （231） 当时：=0.6可能得到的最大总制动力取决于后轮刚刚首先抱死的条件，即。由上式得=19685.08 （232）=0.59 （233） =0.99 （234） 对于值恒定的汽车，为使其在常遇到附着系数范围内不致过低，其值总是选得小于可能遇到的最大附着系数。所以在的良好路面上紧急制动时，总是后轮先抱死。2.4.1 制动器最大制动力矩应合理地确定前、后轮制动器的制动力矩，以保证汽车有良好的制动效能和稳定性。最大制动力是在汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，这时制动力与地面作用于车轮的法向力，成正比，双轴汽车前、后车轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死时的制动力之比为 =0.65 （235）式中 ，汽车质心离前、后轴距离； 同步附着系数； 汽车质心高度。通常，上式的比值：货车约为0.50.7。制动器所能产生的制动力矩，受车轮的计算力矩所制约，即 =6516.130.47=3062.58 =10070.380.47=4733.08式中 前轴制动器的制动力，； 后轴制动器的制动力，；作用于前轴车轮上的地面法向反力；作用于后轴车轮上的地面法向反力； 车轮有效半径。对于常遇的道路条件较差、车速较低因而选取了较小的同步附着系数值的汽车，为了保证在的良好的路面上（例如）能够制动到后轴和前轴先后抱死滑移（此时制动强度），前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力矩为 =13032.250.47=3062.58 （236） （237） =对选取较大值的各类汽车，则应从保证汽车制动时的稳定性出发，来确定各轴的最大制动力矩。当时，相应的极限制动强度，故所需的后轴和前轴的最大制动力矩为 （238） = =4733.0 （240） = =3026式中 该车所能遇到的最大附着系数； 制动强度由式车轮有效半径。一个车轮制动器应有的最大制动力矩为上列公式计算结果的半值。2.4.2 制动器因数制动器因数BF的表达式表示制动器的效能，因此又称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评比不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比。即： （241） =式中制动器摩擦力矩； 制动鼓或制动盘的作用半径； 输入力，一般取加于两制动蹄的张开力（或加于两制动块的压紧力）的平均值为输入力。对于鼓式制动器，设作用于两蹄的张开力分别为，制动鼓内圆柱面半径即制动鼓工作半径为，两蹄给予制动鼓的摩擦力矩分别为和，则两蹄的效能因数即制动蹄因数分别为： （242） （243）2.4.3 制动器的结构参数与摩擦系数1）制动鼓直径D或半径R当输入力P一定时，制动鼓的直径愈大，则制动力矩亦愈大，散热性能愈好。但直径D的尺寸受到轮辋内径的限制，而且D的增大也使制动鼓的质量增大，使汽车的非悬架质量增大，而不利于汽车的行驶平顺性。制动鼓与轮辋之间应有相当的间隙，此间隙一般要求不应小于2030mm，以利于散热通风，也可避免由于轮辋过热而损坏轮胎。由此间隙要求及轮辋的尺寸即可求得制动鼓直径D的尺寸。另外，制动鼓直径D与轮辋直径之比的范围为：货车 =0.640.74。2）制动蹄摩擦衬片的包角和宽度b摩擦衬片的包角在范围内选择，试验表明，摩擦衬片包角时，磨损最小 ，制动谷温度也最低，且制动效能最高。再减小虽有利于散热，但由于单位压力过高将加速磨损。一般也不大于，因过大不仅不利于散热，而且易使制动作用不平顺，甚至可能发生自锁。摩擦衬片宽度b较大可以降低单位压力、减少磨损，但过大则不易保证与制动鼓全面接触。通常是根据在紧急制动时使其单位压力不超过2.5MPa的条件来选择衬片宽度b的。设计时应尽可量按摩擦片的产品规格选择 b值根据国外统计资料可知，单个鼓式车轮制动器总的衬片摩擦面积随汽车质量的增大而增大，单个摩擦衬片的摩擦面积A又决定于制动鼓半径R、衬片宽度b及包角，即 式中是以弧度（rad）为单位，当A，R，确定后，由上式也可初选衬片宽b的尺寸。制动器各蹄摩擦衬片总摩擦面积愈大，则制动时产生的单位面积正压力愈小，从而磨损亦愈小。3）摩擦衬片起始角如图12.1所示。一般好是将衬片布置在制动蹄外缘的中央，并令。有时为了适应单位压力的分布情况，将衬片相对于最大压力点对称布置，以改善制动效能和磨损的均匀性。4）张开力P的作用线至制动器中心的距离a在保证制动轮缸或凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离a尽可能地大，以提高其制动效能。初步设计时可暂定a = 0.8R左右。5）制动蹄支销中心的坐标位置k和c如图12.1所示，制动蹄支销中心的坐标尺寸k应尽可能地小，以使尺寸c尽可能地大，初步设计时可暂定c = 0.8R左右。6）摩擦片摩擦系数选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些，更要求其热稳定性要好，受温度和压力的影响要小。不能单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常的敏感性的要求，后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用摩擦材料的摩擦系数的稳定值约为1.30.5，少数 可达0.7。一般说来，摩擦系数愈高的材料，其耐用性愈差。所以在制动器设计时并非一定追求高摩擦系数的材料。当前国产的制动摩擦片材料在温度低于时，保持摩擦系数=0.350.40已无大问题。因此，在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取=0.3可使计算结果接近实际。另外，在选择摩擦系数材料应尽量采用减少污染和对人体无害的材料2.4.4 制动器主要零件的结构设计制动鼓应具有高的刚性和大的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。中型、重型货车和中型、大型客车多采用由灰铸铁HT200或合金铸铁制造的制动鼓；轻型货车和一些轿车则采用由钢板冲压成形的辐板与铸铁鼓筒部分铸成一体的组合式制动鼓；带有灰铸铁内鼓筒的铸铝合金制动鼓在轿车上得到了日益广泛的应用。铸铁内鼓筒与铝合金制动鼓本体也是铸到一起的，这种内镶一层珠光体组织的灰铸铁作为工作表面，其耐热性都很好，而且减小了质量。制动鼓在工作载荷作用下会变形，致使蹄鼓间单位压力不均匀，而且损失少许踏板行程。鼓筒变形后的不圆柱度过大容易引起自锁或踏板震动。为防止 这些现象需提高制动扶的刚度。为此，沿鼓口的外缘铸有整圈的加强肋条，也有的加铸若干轴向肋条以提高其散热性能。制动鼓相对于轮毂的对是以直径为的圆柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后需进行动平衡。许用不平衡度对货车为3040.制动足壁后的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容量，但试验表明，壁后从11mm增至20mm，摩擦表面平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁后：重型货车为1318mm。制动鼓在闭口一侧可开小孔，用于检查制动器间隙。 轿车和轻型、微型货车的饿制动蹄广泛采用T行型钢辗压或钢板冲压焊接制成；大吨位货车的制动蹄则多用铸铁、铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的断面形状和尺寸应保证其钢度好，但小型车钢板制的制动蹄腹板-上有时开有一、两条径向槽，使蹄的弯曲刚度小些，以便使制动蹄摩擦衬片与鼓之间的接触压力均匀，因而使衬片磨损较为均匀，并减少制动时的尖叫声。重型汽车制动蹄的断面有工字形、山字形和字形几种。制动蹄腹板和翼缘的厚度，货车的约为58mm。摩擦衬片的厚度，货车多在8mm以上。衬片可以铆接或黏结在制动蹄上，黏结的允许其磨损厚度较大，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。制动底板是除制动鼓制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板都具有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可锻铸铁KTH37012的制动底座以代替钢板冲压的制动底板。刚度不足会导致制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。二自由度制动蹄的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动股的工作表面同轴心，应使支承位置可调。例如采用偏心支承销或偏心轮。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁（KTH37012）或球墨铸铁（QT40018）件。青铜偏心轮可保持制动蹄腹板上的支承孔的完好性并防止这些零件的腐蚀磨损。具有长支承销的支承能可靠地保持制动蹄的正确安装位置，避免侧向偏摆。有时在制动底板上附加一压紧装置，使制动蹄中部靠向制动底板，而在轮缸活塞顶块上或在张开机构调整推杆端部开槽供制动蹄腹板张开端插入，以保持制动蹄是液压制动系采用的活塞式制动蹄张开机构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成。其缸筒为通孔，需搪磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支承插入槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。多数制动轮缸有两个等直径活塞；少数有四个等直径活塞；双领蹄式制动器的两蹄则各用一个单活塞制动轮缸推动。制动时，主缸中的高压油从进油孔进入轮缸，油压克服制动蹄回位弹簧的弹力，使两活塞外移，推动制动蹄压在制动鼓上，产生制动。放松制动时，轮缸中的活塞在制动蹄回位弹簧的作用下，向内移动，并使油液流回主缸，制动解除。3 制动器驱动机构的结构型式选择及设计计算 3.1 制动驱动机构的结构型式选择简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源。力的传递方式又有机械式靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低故仅用于中、小型的驻车制动中。液压式简单制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短（0.10.3s），工作压力高（可达1012MPa），轮缸尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄张开机构或制动块压紧机构，使之结构简单、紧凑、质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，使制动效能降低甚至失效。液压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车及部分中型货车上。3.1.1 液压制动驱动机构的设计计算为了确定制动主缸和轮缸直径、制动踏板上的力、踏板行程、踏板机构传动比以及采用增压或助力装置的必要性，必须进行如下的设计计算。1）制动轮缸直径与工作容积制动轮缸对制动蹄或制动块的作用力P与轮缸直径及制动轮缸中的液压有如下关系： 轮缸直径的尺寸选取25mm，p选取为9 （31） （32） 求 P=4415.6N式中考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压，。制动管路液压在制动时一般不超过1012，对盘式制动器可再高些。压力愈高钢轮缸直径愈小，但对管路特别是制动软管及管接头则提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度及接头的密封性的要求就更加严格。轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取，轮缸直径的尺寸系列为：19，22，24，25，28，30，32，38，40，45，50，55mm.一个轮缸的工作容积： 制动鼓选取2mm （33） 式中一个轮缸活塞的直径；轮缸的活塞数目；n为2一个轮缸活塞在完全制动时的行程；在初设计时，.对鼓式制动其可取。消除制动蹄（制动块）与制动鼓（制动盘）间的间隙所需的轮缸活塞行程，对鼓式制动器约等于相应制动蹄中部与制动鼓之间的间隙的2倍；因摩擦衬片（衬块）变形而引起的轮缸活塞行程，可根据衬片（衬块）的厚度、材料弹性摸量及单位压力计算；，鼓式制动器的蹄与鼓之变形而引起的轮缸活塞行程，试验确定。全部轮缸的总工作容积 =1962.54=-7850 （34） 式中 轮缸数目。2）制动主缸直径与工作容积 制动主缸应有的工作容积式中制动软管在液压下变形而引起的容积增量。 在初步设计时，考虑到软管变形，货车取，式中为全部轮缸的总工作容积。 （35）主缸活塞直径和活塞行程可由下确定：选取 （36） 10205=23.5在表中选取直径为26mm一般 =26mm 主缸的直径应符合系列尺寸，主缸直径的系列尺寸为：19，22，26，28，32，35，38，40，45。根据主缸的行程公式得主缸的液体流量计算公式如下 （37）由上式可求得主缸的流量Q为：= （38） 3） 制动踏板力与踏板行程 制动踏板力可用下式验算 = （39） 式中 主缸活塞直径； 制动管路的液压； 踏板机构传动比，； 。Figure 17-57 hydraulic brake driving mechanism computation uses the diagram通常，汽车液压驱动机构制动轮缸缸径与制动主缸缸径之比=0.91.2，当较小时，其活塞行程及相应的踏板行程便要加大。制动踏板的工作行程为 （310） =8(26+1.5+2) =236mm式中 主缸中推杆与活塞间的间隙,一般取=1.52mm；主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程。在确定主缸容积时应考虑到制动器零件的弹性变形和热变形以及用于制动驱动系统信号指示的制动液体积，因此，制动踏板的全行程（至与地板相碰的行程）应大于正常工作行程的40%60%，以便保证在制动管路中获得给定的压力。踏板力和踏板全行程分别不应超过500700N和150170（小值用于轿车）。为了避免空气进入制动管路，在主缸活塞回位弹簧（亦为回油阀弹簧）的计算中，应保证在踏板放开后，制动管路中仍能保持0.050.14MPa的残余液压。4） 制动主缸在设计制动主缸时应考虑要否补偿孔和在放开制动踏板说主缸活塞原始位置的定位方法以及在制动管路中是否必须有或不准的残余压力。3.2 制动力分配的调节装置为了使汽车在不同的负载情况下，前、后车轮制动力的分配总能合乎或接近理想要求，即前后轴附着力同时被充分利用，以获得尽可能好的制动性能，特别是防止后轮制动抱死侧滑，在一些汽车的制动系中采用了各种各样的压力调节阀，来调整前、后轮制动器的输入压力或气压，以改变前后车轮的制动力分配。前面已经讨论了制动力与制动力分配以及前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件，这里为了研究制动力分配调节装置的设计原理，再将制动力分配及理想的分配条件与前、后车轮制动器的输入液压或气压直接联系起来。如果对汽车的空气阻力与滚动阻力忽略不计，则汽车在表面状态平衡、均匀的良好路面上直线行驶时，地面对前、后轴车轮的法向反力,.地面对前、后轴车轮作用的制动力。4 液压系统计算及工作原理4.1汽车制动装置的工作原理汽车制动是由外界对汽车施加与其行驶方向相反的一个阻力，以消耗汽车所蓄有的动能，降低其行驶速度直至停车。该阻力称为制动力。实质上，制动就是将汽车的动能强制地转化为其他形式的能量，通常是转化为热能，散发到大气中去。当制动器不工作时，制动鼓内表面和制动蹄之间保持一个很小的间隙，制动鼓可随车抡一起自由旋转。制动时，驾驶员踩下制动踏板，推杆便推动主缸活塞右移，迫使制动油液压力升高并经油管流入制动轮缸，轮缸活塞在高压油作用下克服回位弹簧拉力，使两制动蹄张开。这样，不旋转的制动蹄在消除与旋转着的制动鼓的间隙后，在制动鼓上作用一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，大小决定于轮缸的张开力、摩擦片与制动鼓的摩擦系数和制动蹄与制动鼓的尺寸等。当力矩传给车轮后，由于车轮与路面的附着作用，车轮对路面产生一个向前的切向力。同时，路面会给车轮一个向后的大小相等的反作用力。这个力就是阻碍汽车前进的外界阻力，即制动力。汽车的总制动力是各车轮上制动力的总和。当放开制动踏板时，轮缸油压降低，回位弹簧使制动制动蹄回位，磨擦力矩消失，制动即行解除。4.2 制动缸液压传动装置的工作原理当制动时，推杆推动活塞和皮碗向前运动，活塞上的单向阀和回油阀关闭，回位弹簧被压缩，主缸内油压升高，出油阀打开，高压制动液便经管路到各个分泵，与此同时，制动灯开关由于油压作用而使电路接通，制动灯开亮。当放松制动踏板时，活塞在回位弹簧作用下向后移，主缸油压下降，轮缸中的高压油推开回油阀而流回主缸。在此过程中，出油阀和活塞上的单向阀均关闭。当油管内压力消失后，制动灯开关便断开，制动灯熄灭。当迅速放松制动时，主缸活塞在回位弹簧作用下迅速后移，主缸工作腔内的容积突然增大，轮缸内的油来比及迅速返回，在回油孔未被打开前，工作缸内产生一定的真空度，使工作腔同样与活塞后端环形油腔间形成压力差。在此压力差作用下，环形油腔内的油便打开活塞顶上的单向阀，经活塞上六个小孔以及打开的皮碗和缸筒之间的密封环带流入工作腔，贮油缸中的油液经补偿孔进入环形油室。在此状态下，若再踏下踏板，将会有更多的油液流入各轮缸，使制动效能提高。4.3 液压优点与缺点4.3.1 液压优点1）制动时系统内的压力相等，左右各车轮的制动是同时进行的，减少了汽车跑偏的可能性。2）前后轮的制动力可以得到一定的比例，这只要将前后分泵活塞设计成合适的直径即可。3）当汽车震跳、悬挂的变化以及转向时，不会发生自行制动现象。4）不需要润滑和经济调整。4.3.2 液压的缺点1）一处漏油就会使制动系统失灵。2）低温时制动液可能变浓，高温时可能汽化，产生气阻。针对以上的缺点，人们采取了一些措施；为了补救因漏油而失灵，目前有采用双管路制动系。为克服第二缺点，可根据不同的使用条件选用适当配方的制动液来解决。4.4 轮缸的计算4.4.1 前轮轮缸的活塞作用面积 已知 前轮制动力矩=3062.58 = （41） 后轮制动力矩=4733.08 = （42）前、后轮的压力 为= （43） = （44） 缸体中的液体的平均流速相应的过流截面面积成反比，即 （45） =0.023前轮轮缸活塞在压力的作用下，产生的推力为： N； （46） 后轮轮缸活塞在压力的作用下，产生的推力为：N； （47） 前缸活塞输出的机械能功率为： （48）后缸活塞输出的机械能功率为； （49） 由活塞的伸出速度可得流量： （410）可得式 （411） 活塞式液压缸产生的推力F公式可算出液压缸进油压力： （412） （413） 活塞伸出的速度v为： =0.022 （4-14）主缸活塞上的机械能功率为：=573.80.022=12.6W （415）4.2 方向控制换向阀换向控制阀是在液压回路中用来转换液流方向，选择回路，或用于限定液流向某一方向流动，控制液压缸和马达等执行元件的动作方向，进行起动、停止、加速、减速以及保持位置的阀。4.2.1 对换向阀的性能要求主要是1）对各阀口之间的连通关系控制可靠，工作准确无误。2）阀芯运动平稳、迅速，无震动和噪声。3）工作液体通过各阀口时的压力损失要尽可能小。4）阀运动副的间隙密封性要好，泄露量要尽可能小。4.2.2 换向阀用于以下目的1）变换执行元件的动作方向。2）使执行元件在任意位置停止或起动。3）装在液压回路中，进行回路选择。4）使数个执行元件顺序动作。5）使液压回路卸荷6）作为控制阀，操纵其他阀。4.4.3 手动换向滑阀的结构和工作原理手动换向阀是由人直接操纵手柄，实现阀芯的转换动作的阀。这种阀结构简单，故障少，动作可靠。此外，有可能实现与手柄倾角成比例的流量控制，因此可根据执行元件的运动情况操作。如图所示为三位四通手动换向阀的结构和职能符号图。其中图（a）为弹簧复位式，阀芯在中间位置时，供液口p，回液口T以及连接执行元件的阀口A，B均互不相通。阀芯向右拉时，p与B,A与T相通；向左推时，则p与B,A与T相通。从而可以变换执行元件的进、回液口，达到换向目的。手柄放松时，阀芯便在弹簧力的作用下，自动恢复到中间位置。图（b）为钢球定位式，这种结构操作轻便，阀可以停留在任一工作位置，而不要手把持。 （a） (b)图41 手动换向阀的符号图Figure Manual cross valve mark chart4.3 压力控制阀在液压传动系统中用来控制和调节工作液体压力的液压元件，总称为压力控制阀。溢流阀的基本功能有两个，一个限制液压传动系统的最高工作压力，起安全保护作用，通常又称为安全阀；另一个是保持系统压力（主要是液压泵的输出压力）基本稳定不变，起稳压作用，一般称为稳压阀或就称其为溢流阀。4.3.1 对安全阀的性能要求主要是1）当系统工作压力小于阀的开启压力即阀关闭时，其阀口的密封型要好；2）当系统压力大于开启压力时，其阀口要及时开启，反应灵敏，以可靠地保护系统和元件的安全。 4.3.2 对稳压阀的性能要求主要是1）控制压力的变化范围应尽量小；2）当系统的流量发生变化时，阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡，运动要尽量平稳。5 结论制动系统是汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的迅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。制动器是保障汽车安全运行、取得预期运行效益的最基本的部件，因此汽车制造厂、使用者、汽车维修和管理人员都很重视车辆的制动器。汽车制动器在制动系结构定型生产后即已确定，在使用过程中随着汽车运行里程延缓，制动系的零件、部件不可避免地会磨损、老化、变形和腐蚀，制动系技术状况因而逐渐恶化、变差，并显示为制动性逐渐衰退，制动能力逐步下降，汽车固有的制动性就在使用过程中逐渐降低，直至丧失。总体上，在用车辆的制动性水平低于新车，具体车辆之间由于车辆固有制动性水平、行驶里程、使用水平及使用条件的差异，其制动效能就有明显差异，即使同型号车辆也是各不相同，但其制动性随行驶里程的延续不断衰退却是一致的，只是衰退的进程有快有慢而已。因此，了解、掌握汽车制动性衰退程度，就成为保障车辆安全运行的重要技术措施。本设计还存在不足之处，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。致谢经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有李维慷导师的督促指导，想要完成这个设计是难以想象的。感谢导师段鹏文老师，段鹏文平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是段鹏文仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩段鹏文的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，在他的悉心指导和严格要求下业已完成，无不凝聚着段鹏文导师的心血和汗水，他的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我的这个课题中。在这次毕业设计期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向导师表示深深的感谢和崇高的敬意。参考文献1.李惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，20002.吴际璋.汽车构造.北京：人民交通出版社，20033.路甬祥.液压气动技术手册M.北京：机械工业出版社，19814.任恒山.现代汽车概论M.第1版.北京：人民交通出版社，2005.5.张义民.汽车零部件可靠性设计M .第1版.北京：北京理工大学出版社，2000.6.范迪彬.汽车构造（下）M .第1版.安徽