轎車(chē)前制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

趙強(qiáng)

【摘要】在選定汽車(chē)前盤(pán)式制動(dòng)器后，根據(jù)汽車(chē)前動(dòng)力輸出與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的反復(fù)選擇與演算。在設(shè)計(jì)計(jì)算部分，對(duì)于選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了，對(duì)制動(dòng)力和制動(dòng)效能實(shí)際的演算與合理性選擇，計(jì)算了制動(dòng)總成的主要參數(shù)，盤(pán)式制動(dòng)器相關(guān)零件。在選擇材料時(shí)充分考慮到材料的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性能。

【關(guān)鍵詞】前盤(pán)式制動(dòng)器；制動(dòng)效能

一、制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇

制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)：在制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，首先駕駛著通過(guò)制動(dòng)踏板給一個(gè)制動(dòng)信號(hào)，制動(dòng)信號(hào)通過(guò)機(jī)械與液壓裝置傳導(dǎo)，鉗體在油路系統(tǒng)的作用下，以制動(dòng)平面為基準(zhǔn)，制動(dòng)活塞在制動(dòng)液壓力的作用下移動(dòng)，推動(dòng)制動(dòng)摩擦塊與制動(dòng)盤(pán)接觸，制動(dòng)摩擦塊把汽車(chē)行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，外側(cè)鉗體在方向作用力的推動(dòng)下也與制動(dòng)盤(pán)接觸，從而兩側(cè)的制動(dòng)摩擦塊夾緊制動(dòng)盤(pán)，在摩擦力的作用下達(dá)到制動(dòng)效果。

制動(dòng)的解除：在汽車(chē)需要解除制動(dòng)時(shí)，從摩擦塊緊夾制動(dòng)盤(pán)的狀態(tài)中回復(fù)，理想到達(dá)制動(dòng)系統(tǒng)回復(fù)到廚師位置。其中一部分，在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)形成一個(gè)回復(fù)的反向彈力，當(dāng)受力解除時(shí)，制動(dòng)材料間因變形所產(chǎn)生的恢復(fù)力使制動(dòng)系統(tǒng)回復(fù)，這既是制動(dòng)間之間的變形彈力的效果。另一種可以提供制動(dòng)回復(fù)效果的因素，是在液壓系統(tǒng)中存在的密封活塞與密封圈促使制動(dòng)部件回位，還有因?yàn)樵谄?chē)旋轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)盤(pán)工作狀態(tài)的細(xì)微角度因素，端面全跳動(dòng)值不等于零，制動(dòng)盤(pán)的一部分區(qū)域與制動(dòng)摩擦塊想接觸，對(duì)制動(dòng)鉗體施加一個(gè)力，從而使制動(dòng)恢復(fù)，達(dá)到制動(dòng)解除的效果。

二、設(shè)計(jì)基本參數(shù)

汽車(chē)整車(chē)基本參數(shù)計(jì)算：

技術(shù)參數(shù)：

裝備質(zhì)量120kg（G1=650㎏；G2=470㎏）

滿載質(zhì)量1560Kg（G1=820㎏；G2=740㎏）

最高車(chē)速190Km/h

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力：最大功率105KW/5200rpm；最大轉(zhuǎn)矩189NM/4400rpm

質(zhì)心高度空載時(shí)436mm；滿載時(shí)498mm

軸距2368mm

輪胎195/65R14，R14換算過(guò)來(lái)為14*25.4=355.6mm，扁平率為60%

車(chē)輪滾動(dòng)半徑為 r=（355.6+2×195×65%）/2=304.55mm

空滿載時(shí)質(zhì)心到前軸距離'1L，1L；空滿載時(shí)質(zhì)心到后軸距離'2L，2L

空載時(shí) L'1=1374mm，L'2=994mm

滿載時(shí) L1=1245mm，L2=1123mm

三、浮鉗式制動(dòng)器主要零件選取

（一）制動(dòng)盤(pán)形狀選擇加工要求

在汽車(chē)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)尤為重要，制動(dòng)盤(pán)分為多種有片式盤(pán)、通風(fēng)盤(pán)、打孔盤(pán)等。形狀也有不同分為平板型制動(dòng)盤(pán)與禮帽型制動(dòng)盤(pán)。由于設(shè)計(jì)的是汽車(chē)前盤(pán)式制動(dòng)器，所以經(jīng)過(guò)合理性與適用考慮選用禮帽型。在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由于摩擦作用會(huì)產(chǎn)生大量熱量，影響制動(dòng)效能，為改善制動(dòng)效果適用通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán)，在考慮制動(dòng)盤(pán)厚度時(shí)，本著輕量化的汽車(chē)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與加工精度的考慮，對(duì)于汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)的加工要求如下：平面度≤0.01mm，表面粗糙度值≤0.06mm，兩摩擦表面的不平行度≤0.01mm，制動(dòng)盤(pán)的端面圓跳動(dòng)≤0.03。

（二）動(dòng)盤(pán)直徑D

汽車(chē)制動(dòng)器盤(pán)式直徑選取時(shí)，為了使制動(dòng)效能的增加，制動(dòng)夾緊力增加，可以考慮到直徑D的大小大些，在制動(dòng)盤(pán)直徑大使對(duì)于制動(dòng)溫度也有一定控制作用，但是在考慮到汽車(chē)輕量化與制造陳本的要求制動(dòng)盤(pán)又不能過(guò)大所以通常選取輪輞直徑的70%～79%，取75%。

由于輪胎規(guī)格為195/65R14，所以輪輞直徑為14英寸，即355.6mm，故制動(dòng)盤(pán)直徑 D=355.6×75%mm=266.7mm，取260mm。

（三）制動(dòng)盤(pán)厚度h

在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)會(huì)摩擦生熱，為了加快熱量的耗散所以在選擇制動(dòng)盤(pán)厚度時(shí)不要過(guò)低，又因?yàn)閷?duì)于汽車(chē)重量與經(jīng)濟(jì)性考慮制動(dòng)盤(pán)又不易過(guò)大，經(jīng)考慮通風(fēng)盤(pán)的特點(diǎn)，留有出風(fēng)通道。在通風(fēng)盤(pán)要求較大的同時(shí)有要求較小，綜合考慮取20mm。

（四）摩擦襯塊外半徑R2內(nèi)半徑R1

摩擦塊是直接作用于汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)的部件與汽車(chē)能量轉(zhuǎn)化的前端因子，所以在選擇摩擦塊時(shí)應(yīng)考慮到磨損、接觸面積等因素，在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中摩擦塊外邊緣與內(nèi)邊緣有你一定的相當(dāng)于制動(dòng)盤(pán)的速度差。綜合考慮各個(gè)選擇因素摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑 R1的比值≤1.5。

四、浮鉗式制動(dòng)器主要零件選取

（一）制動(dòng)盤(pán)

制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)涉及多面因素，形狀也有不同分為平板型制動(dòng)盤(pán)與禮帽型制動(dòng)盤(pán)。由于設(shè)計(jì)的是汽車(chē)前盤(pán)式制動(dòng)器，所以經(jīng)過(guò)合理性與適用考慮選用禮帽型。在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由于摩擦作用會(huì)產(chǎn)生大量熱量，影響制動(dòng)效能，為改善制動(dòng)效果適用通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán)，在考慮制動(dòng)盤(pán)厚度時(shí)，本著輕量化的汽車(chē)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與加工精度的考慮，對(duì)于汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)的加工要求如下：平面度≤0.01mm，表面粗糙度值≤0.06mm，兩摩擦表面的不平行度≤0.01mm，制動(dòng)盤(pán)的端面圓跳動(dòng)≤0.03。

（二）制動(dòng)鉗

在塊速制動(dòng)中，制動(dòng)鉗體是力輸出的最主要部件，會(huì)承受一定制動(dòng)反作用力，所以對(duì)于鉗體的強(qiáng)度與剛度有一定要求。制動(dòng)鉗體需要與液壓系統(tǒng)相連，需要作出制動(dòng)液壓空腔。在液壓制動(dòng)時(shí)由于力較大產(chǎn)生一定熱量，所以要求在制動(dòng)鉗體開(kāi)出進(jìn)油與放氣孔，考慮到工作的平順性欲耐腐蝕性要求會(huì)在活塞表面進(jìn)行鍍鉻處理。

（三）制動(dòng)塊

制動(dòng)器之中制動(dòng)背板是附著在制動(dòng)摩擦襯塊上，在壓鑲嵌的作用下背板和摩擦襯塊連接很緊密，制動(dòng)襯塊為一定角度的圓的一部分。制動(dòng)塊總成的磨損性，對(duì)于更換時(shí)間也應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝置，提醒磨損達(dá)到極限。便于更換制動(dòng)塊。

（四）摩擦材料

汽車(chē)制動(dòng)器是汽車(chē)上最常使用的部件之一，對(duì)于器材料的穩(wěn)定性要求較高，滿足其摩擦性能，與抗熱變形性都要有很好的要求，要求汽車(chē)制動(dòng)器在溫度升高后也要制動(dòng)效果良好。制動(dòng)器的摩擦特性與材料損耗特性，現(xiàn)在生產(chǎn)汽車(chē)不僅要考慮到機(jī)械效能與經(jīng)濟(jì)成本，其中對(duì)于環(huán)境的影響也要考慮到，在保證摩擦塊摩擦系數(shù)的同時(shí)，使用對(duì)于環(huán)境和人污染少的材料，可以選用粉末冶金材。

五、結(jié)論

本設(shè)計(jì)本著客觀結(jié)合實(shí)際對(duì)于汽車(chē)制動(dòng)器的形式與各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算分析。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)汽車(chē)的基本參數(shù)進(jìn)行了汽車(chē)制動(dòng)性能的計(jì)算，然后根據(jù)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)要求對(duì)于制動(dòng)器進(jìn)行了選型，對(duì)制動(dòng)器的各個(gè)零件進(jìn)行了初選與確定，使的所選的各個(gè)參數(shù)與給定的汽車(chē)數(shù)據(jù)相互適配。

參考文獻(xiàn)：

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