捷达轿车后轮鼓式制动系统的设计.docx

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1、目录摘 要2Abstract3第1章 绪 论41.1制动器设计的意义41.2制动器研究现状41.3本次设计鼓式制动器应达到的目标51.4本次鼓式制动器的设计要求52.1鼓式制动器主要零部件的结构设计52.1.1制动蹄52.1.2制动底板62.1.3制动蹄的支承62.1.4制动轮缸72.2鼓式制动器整体方案分析72.3鼓式制动器装配注意事项82.4宝马M320114.0L纤维版轿车的主要参数数值92.5 制动力与制动力分配系数92.5.1制动力的计算92.6制动鼓内径R及制动鼓壁厚度的选取162.6.1制动鼓壁厚的确定162.6.3.摩擦衬片起始角19第3章 校 核203.1制动器的热容量和温升

2、的核算203.2 制动器的校核213.3制动性能校核223.4驻车制动的计算223.4.2汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角23第4章制动器操纵机构23心得体会23参考文献241 王望予.汽车设计.吉林：机械工业出版社, 2011242 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社 ,2000243 关文达.汽车构造.吉林：机械工业出版社 ,1999244 汽车设计 课程设计指导书.王国权：机械工业出版社，2011245 程军.汽车防抱死制动系统的理论与实践.北京:北京理工大学出版社，1999246 刘惟信.汽车制动系统的结构分析与设计计算.北京：清华大学出版社,2004247 张洪欣.汽车设计.北京：

3、机械工业出版社,1999248 清华大学教研组.汽车的制动性能M .北京：清华大学出版社,200424摘 要近年来我国汽车市场迅速发展，特别是轿车汽车发展的方向。然而随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。本说明书主要介绍了捷达轿车后轮鼓式制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点

4、进行分析。设计计算确定前盘、后鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式。绘制出了后制动器装配图、制动鼓零件图以及制动蹄零件图。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。另外在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。通过本次设计的计算结果表明设计出的制动系统是合理的、符合标准的。其满足结构简单、成本低、工作可靠等要求。关键字：汽车，制动，鼓式制动器AbstractIn recent years the rapid development of Chinas auto market, especially cars car development. However, with th

5、e increase in car ownership, safety problems are increasingly attracted attention, and the braking system is an important vehicle active safety systems in the world. Therefore, how to develop high-performance braking system, to provide protection for the safe driving is the main problem we have to s

6、olve. In addition, with increased competition in the automotive market, how to shorten the product development cycle, improve design efficiency, reduce costs, increase market competitiveness has become the key to business success. This manual describes the Jetta sedan rear drum brake system design.

7、The first describes the development of automotive braking systems, structure, classification, and by drum brakes and disc brakes on the structure and analyze the advantages and disadvantages. Design calculations to determine the front disk, rear drum brakes, brake master cylinder of the main dimensi

8、ons and structure. Drawn out of the rear brake assembly diagram, brake drum and brake shoe parts diagram parts chart. End of the braking system designed to evaluate the analysis of the indicators. Also taking into account in the design of its structure is simple, reliable, low cost factor. Through t

9、his design results show that the design of the braking system is reasonable, standards-compliant. Meet its simple structure, low cost, reliable requirements.Key words: car，braking，brake drum第1章 绪 论 1.1制动器设计的意义现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具就是汽车。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置

10、，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动器。本次毕业设计题目为捷达轿车后轮鼓式制动器设计。通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定该轿车后轮鼓式制动器的设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；采用合理的设计方案使制造简单经济；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。1.2制动器研究现状汽车在行驶过程中需要频繁的进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全,因此

11、制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力,从而使汽车的速度逐渐减小至零,对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动器的分析和设计,因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础,由于这一过程较为复杂,因此一般在实际中只能建立简化模型分析,通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:1、制动效能:即制动距离与制动减速度；2、制动效能的恒定性:即抗热衰退性；3、制动时汽车的方向稳定性；目前,对于整车制动器的研究主要通过路试或台架进行,由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,因此,多数有关传动系、制动

12、系的试验均通过间接测量得到的。当汽车在道路上行驶,其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据,在汽车道路试验中,如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化,则可为汽车整车制动器性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。1.3本次设计鼓式制动器应达到的目标1、具有良好的制动效能2、具有良好的制动效能的稳定性3、制动时汽车操纵稳定性好4、制动效能的热稳定性好1.4本次鼓式制动器的设计要求 汽车制动器的设计是一项综合性、系统性的设计，它涉及到制动系统的整体设计和零件设计，设计要求中体现了既有对整体的要求，又有对各零件各自性能的要求。对制动系整体性能，除了上面所说的以外，还有使用性能良好，故障少等要求。对零部件

13、除了能实现各自功能外，还要求它与其他组装起来的配合能力，协作能力良好，因此，在制动器设计前，应先提出制动系统综合设计方案。根据对制动器的要求，并配合制动器的结构形式的特点，参考近年来制动器设计趋势，综合设计题目要求等。汽车制动器几乎都是机械摩擦式，即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。为更好的实现制动，现代轿车大多采用了前盘后鼓的设计方案。第2章 鼓式制动器的主要参数及其选择2.1鼓式制动器主要零部件的结构设计2.1.1制动蹄制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为3mm5mm。衬片可铆接或粘贴在制动蹄上，粘贴的允许其磨损厚度较大，使用寿命增长，但不易更换衬片；铆

14、接的噪声较小。本次设计的制动蹄采用的材料为HT200。在此我们取制动蹄腹板和翼缘的厚度为4mm图 4.2 铸铁制动蹄2.1.2制动底板制动底板是除制动鼓外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。制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可联铸铁KTH37012的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。本次设计采用45号钢。2.1.3制动蹄的支承 二自由度制动筛的支承，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鼓的

15、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个压紧装置，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，以保持制动蹄的正确位置。2.1.4制动轮缸制功轮缸为液压制动系采用的活塞式制动蹄张开机构。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成。其钢筒为通孔，需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端

16、压有钢制的开槽顶块，以支承插人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。本次设计采用的是HT250。2.1.5制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量，制动时温升不应超过极限值。制动鼓材料应与摩擦衬片相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有利于增大其热容量，制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本次设计采用的材料是HT200。1制动底板 2销轴 3、4、11、12拉簧 5压杆 6制动杆 7带杠杆装置的制动蹄 8支架 9止挡板 10铆钉 13检测孔 1

17、4压簧 15夹紧销 16弹簧座 17带斜楔支承的制动蹄 18摩擦衬片 19楔支承 20楔形块 21制动轮缸2.2鼓式制动器整体方案分析图2-5捷达轿车鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制图2-5轿车后轮鼓式制动器如图所示的捷达轿车后轮鼓式制动器的基本结构及组成。制动器的组成有以下几个部分：1、旋转部分：制动鼓 2、固定部分：制动底板 制动蹄3、张开机构：轮缸 4、定位调整：调整凸轮 偏心支承销制动蹄在促动装置的作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。凡对制动蹄端加力并使制动蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔

18、等。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。2.3鼓式制动器装配注意事项1、装配后总成应在8820Kpa,液压下工作持续3分钟的强度和密封试验，在次时间内任何部位均不得渗漏，压力降不得大雨294Kpa。2、放气螺钉总成490-588Kpa气压下总成各部位应保证密封，当松开放气螺钉时，气体通畅无阻地从气孔冲出。3、总成在制动过程中不得发生渗油现象。4、制动鼓与摩擦片间隙应在0.2mm-0.5mm范围内。5、总成在正常装配与使用条件下应保证制动灵活轻便不得发生阻碍或卡死现象。2.4宝马M32011

19、4.0L纤维版轿车的主要参数数值整车质量： 空载：1900kg 满载：2200kg质心位置： 质心距前轴距离：L1=1.6566m 质心距后轴距离：L2=1.1044m质心高度： 空载时：hg0=0.83m 满载时：hg=0.8m轴 距： L=2.761m满载后轴重: m=750kg车轮工作半径：327mm 轮胎规格： 245/35R19 2.5 制动力与制动力分配系数2.5.1制动力的计算汽车制动时，若忽略路面对车轮滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角度0的车轮，其力矩平衡方程为-=0 式（2.1）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相反，

20、地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N； 车轮有效半径，m。令 式（2.2）并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因此又称为制动周缘力。与地面制动力的方向相反，当车轮角速度0时，大小亦相等，且仅由制动器结构参数所决定。即取决于制动器结构形式，尺寸，摩擦副的摩擦系数及车轮半径等，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，和均随之增大。但地面制动力受附着条件的限制，其值不可能大于附着力，即 =Z 式（2.3） 或 = Z 式（2.4） 式中 轮胎与地面间的附着系数； Z 地面对车轮的法向反力。

21、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=0以后，地面制动力达到附着力值后就不再增大，而制动器制动力由于踏板力增大使摩擦力矩增大而继续上升（见图2.1）图 2.1 制动器制动力，地面制动力与踏板力的关系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：= = 式（2.5） 式中：G 汽车所受重力，N； L 汽车轴距，mm； 汽车质心离前轴距离，mm； 汽车质心离后轴距离，mm； 汽车质心高度，mm； 附着系数。取一定值附着系数=

22、0.7；所以在空，满载时由式（2.5）可得前后制动反力Z为以下数值故 空载时：=11366.22N =7253.77N 满载时：=12996.91N =8563.09N由以上两式可求得前、后轴车轮附着力即为车辆工况前轴法向反力，N后轴法向反力,N汽车空载11366.22N7253.77N汽车满载12996.91N8563.09N表2.1 2.2 制动时的汽车受力图汽车总的地面制动力为 =+=Gq 式（2.6）式中q（q=） 制动强度，亦称比减速度或比制动力； ， 前后轴车轮的地面制动力。由以上两式可求得前，后车轮附着力为= = 式（2.7）由已知条件及式（2.7）可得得前、后轴车轮附着力即地面

23、最大制动力为故 满载时：=9357.78N =6165.42N 空载时：=8183.68N =5222.71N故空、满载时前、后轴车轮附着力即地面最大制动力为：车辆工况前轴车轮附着力，N后轴车轮附着力,N汽车空载8183.685222.71汽车满载9357.786165.42表 2.2汽车总的地面制动力为 式中 q（）制动强度，亦称比减速度或比制动力；，前后轴车轮的地面制动力。见图2-2上式表明：汽车在附着系数为任意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q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、

24、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。= （1） （2）1212I线（空载）线0Fb1/KN图3-3 某轿车的I曲线和线FB2/KNj=0.7B线（满载）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；G 汽车重力；，汽车质心离前、后轴距离；汽车质心高度。因所设计的捷达轿车为轻型轿车后轮鼓式制动器，而现代轿车的行使状况较

25、好，特别是高级公路的高速要求，同步附着系数可选取=0.6，则：满载：=0.62200=12936N 由式(1)、式(2)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。由式（2）得：/=由式（1）（2）得/= 2.347 （3）则=7424.3N,=5511.7N制动距离：S=13.62+2“20+0225.92 abmax计算最大减速度 abmax，其中0= 0=50Km/h=13.89m/s； 2=0.02s；2“=0.2s。经计算得abmax=/m=12963/2200 5.89ms2代入后计算得smax18m即 建议取液压泵产生的推力为F=4

26、500N, 因为摩擦衬片所受的压力之和P=2F P=2F=24500N=9000N 4rP=40.30.1709000=1836N =5511.70.3=1653.51N P摩擦衬片所受的压力摩擦衬片的摩擦因数 r制动鼓内径后轮的制动力矩车轮有效半径。所以 4rP因此,所取的液压泵的推力符合条件。 3.3制动性能校核自增力式制动蹄效能因素计算简图如图所示。领蹄效率系数Kec1Kec1=xV-1式中，x=h/R；e=a/R; =4sin2+sin (此式中sin2和sin中的2和q用为单位，用弧度为单位)；V=cossin;=-();=arctan();=0+2-90();V=cos1sin;1

27、=+()。对于双领蹄自增力式式制动器，C*=2Kec1 3.4驻车制动的计算3.4.1汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 = =27.8式中：车轮与轮面摩擦系数，取0.7； ：汽车质心至前轴间距离； ：轴距; ：汽车质心高度。最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。3.4.2汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 = =19.2最大停驻坡高度应不小于16%20%，故符合要求。第4章制动器操纵机构心得体会在即将完成这次的课程设计课题宝马M32011轿车的后轮鼓式制动系的设计，我通过对该轿车制动系统的结构和形式进行了完整的分析，对制动系统的后制动器进行了详细的计算和设计，根据对轿车制动系统的要求，设计

28、出合理的符合国家标准和实用性的制动器。首先制定出制动系统的结构方案，本设计确定采用前、后鼓式制动器，采用X型管路布置。其次计算制动系统的主要设计参数(确定同步附着系数，制动力分配系数，制动器最大制动力矩，效能因数等)，制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。另外在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。结果表明设计出的制动系统是合理的、符合国家标准的。通过这次设计，我能够初步把大学所学到的专业课知识很好地结合完成了本次毕业设计。经过这几个月的毕业设计，我们学到了很多课本以外的知识，将理论知识与实际知识很好的结合起来，对本专业有了更深

29、的认识。设计之初收集信息时锻炼了我查找资料并消化资料的能力，用计算机绘图提高了我的计算机绘图能力。同时培养了严谨求实，吃苦耐劳的精神，也锻炼了自己的意志。 参考文献1 王望予.汽车设计.吉林：机械工业出版社, 20112 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社 ,20003 关文达.汽车构造.吉林：机械工业出版社 ,19994 汽车设计 课程设计指导书.王国权：机械工业出版社，20115 程军.汽车防抱死制动系统的理论与实践.北京:北京理工大学出版社，19996 刘惟信.汽车制动系统的结构分析与设计计算.北京：清华大学出版社,20047 张洪欣.汽车设计.北京：机械工业出版社,19998 清华大学教研组.汽车的制动性能M .北京：清华大学出版社,2004