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1、毕业设计（论文）题 目 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 姓 名_ 张楷 学 号_ 20085533 _ 院（系）_ 机 械 工 程 学 院 专业班级_ 机械设计制造及自动化 指导教师_ 职 称_ _ 评 阅 人_ _ _ 职 称_ 2008 年 6 月 10 日 摘 要 随着科学技术的进步和人们物质生活水平的提高，人类社会对汽车的安全性，特别是制动安全性能提出了越来越高的要求。汽车防抱死制动系统是一种在制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果的制动系统。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向稳定性，对汽车的行驶安全具有重要的意义。 车辆的制动
2、系统性能是其重要性能之一，它直接关系到交通的安全。重大交通事故的发生，往往与制动距离过长，紧急制动时车轮抱死发生侧滑、甩尾、失去方向稳定性等情况有关。防抱死制动系统是一种在制动时能自动调节制动管路压力，使车轮不致抱死，以提高汽车行驶稳定性和制动安全性的自动调节系统。防抱死制动系统能够提高车辆安全性，具有明显的社会效益和经济效益。关键词：制动器 制动性能 汽车防抱制动系统重庆科技学院本科生毕业设计 英文摘要 ABSTRACT With the development of science and technology and the improvement of thepeoples stand
3、ard of living humans requirement of the vehicle security become higherand higher especially the braking security. Anti-lock braking system ABS is a kind ofdevice which can regulate the wheels braking force automatically prevent the wheelsfrom locking and acquire the best effect during braking. This
4、device is significant tosteering safety. The brake system performance is one of the vehicles main function. It directly hasa bearing on the traffic safety the serious accidents always relate to the too long brakedistance wheel brake with emergency brake and then led to sideslip swing or losedirectio
5、n stability. Anti-Braking lock System can automatically adjust brake linepressure when the brake happens and lead no wheel braking lock it is an automaticregulation system which can improve the vehicle running stability and its brake safety.Anti-Braking lock System can improve the vehicle safety and
6、 it has obvious socialbenefits and economic benefits.Keywords: Brakes；Brake Performance ；Anti-lock Braking system CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 目 录中文摘要 . 英文摘要 . 1 绪 论 . 1 1.1 汽车防抱制动系统 . 1 1.2 汽车制动性能的评价 . 1 1.3 汽车防抱制动系统的特点 . 2 1.4 汽车制动器国内外研究现状分析 . 2 1.5 研究本课题的目的和意义 . 32 制动器设计依据 . 43 制动器方案选择与确定 . 5 3.1
7、鼓式制动器 . 5 3.2 盘式制动器 . 6 3.3 方案选择与确定 . 74 制动器的设计与验算 . 8 4.1 整车制动时所需前、后轮制动力矩的确定 . 8 4.2 制动器主要结构参数的确定及有关计算 . 9 4.3 制动器制动力矩的验算 . 13 4.4 制动器的耐磨性验算 . 185 整车制动性能的分析与验算 . 21 5.1 理想制动力分配曲线（I 线） . 21 5.2 车轮的滑移界限线 . 21 5.3 实际制动力分配曲线（线） . 236 系统主要零部件的强度校核 . 27 6.1 凸轮轴的强度校核 . 27 6.2 凸轮轴上花键的强度校核 . 29总 结 . 31致 谢 .
8、 32参考文献 . 33附录 1 图纸 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 1 绪论 安全、经济、环保是当今汽车技术发展的三大趋势。在汽车普遍成为人们代步工具的今天，汽车的安全性不仅与车辆乘用者的安全联系紧密，也直接影响到其它交通工具，如自行车、摩托车使用者乃至行人的安全。当汽车以较高的车速在表面潮湿或有冰雪的路面上紧急制动时，很可能会出现这样一些危险的情况车尾在制动的过程中偏离行进的方向，严重的时候会出现汽车旋转掉头，汽车失去方向稳定性，即产生侧滑另外，在制动过程中驾驶员控制不了汽车的行驶方向，即汽车失去方向可操纵性。若在弯道制动，汽车会沿路边滑出或闯入对面车道，即便是直
9、线制动，也会因为失去对方向的控制而无法避让对面的障碍物。产生这些危险的原因在于汽车车轮在制动过程中产生抱死现象。此时，车轮相对于路面的运动不再是滚动，而是滑动。路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小。路面越滑，车轮越容易出现抱死现象同时汽车制动的初速度越高，车轮抱死所产生的危险性也越大。据西方一些国家的统计资料表明，发生人身伤亡的交通事故中，在潮湿路面上约 1/3 与侧滑有关在结冰路面 7080与侧滑有关。而侧滑事故中 50是由于制动引起的。由此可见在制动时，确保车体方向稳定性和转向性，减少制动侧滑并缩短制动距离是十分重要且必要性的。1.1 汽车防抱制动系统 汽车防抱制动系统（Ant
10、i-lock Braking system，简称 ABS）是基于车辆轮胎与路面之间的附着性能随滑移率改变而改变的基本原理而开发的高技术装置，它从防止制动过程中车轮“抱死”的角度出发，避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力，提高车辆对地面附着能力的利用率，从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。1.2 汽车制动性能的评价汽车制动性能的评价指标主要有三方面1.2.1 制动效能 汽车在一定车速行驶时，采取制动措施后能使之停下的距离、时间及相应的制动减速度。它是制动性最基本的评价指标。1.2.2 制动时汽车的方向稳定性 维持原有的行驶方向，不发生跑偏，侧滑，不失去转向功能的性能。 1 CQ
11、30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计1.2.3 制动效能的恒定性 汽车在连续多次制动或涉水后仍具备必要的制动功能的能力，即抗衰退性。抗衰退性是指汽车在繁重工作条件下制动时如下长坡时长时间连续制动，制动器温度升高后，其制动效能的保持程度。1.3 汽车防抱制动系统的特点 以提高汽车安全行驶性能为目的的各种装置，其原理都是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动管路液压的方法，给各车轮施加最合适的制动力，从而使各个车轮处于最佳的运动状态。其具有以下特点:能够缩短制动距离这是因为在同样紧急制动情况下，系晨梢越坡士刂圃谧罴鸦坡矢浇纯苫竦米畲蟮淖菹蛑贫慕峁诳稍黾悠抵贫钡奈榷云翟谥贫保母
12、龀德肿拥闹贫遣灰谎模绻档那奥直溃菔辉本臀薹刂破档男惺环较颍馐欠浅盏奶热羝档暮舐窒缺溃诤苄牟嘞蚋扇帕拢蚧岢鱿植嗷玻踔潦蛊嫡龅魍返妊现厥鹿剩德直澜岩员档男谐蛋踩BS 系统可以防止四个车轮制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。资料表明:装有 ABS 系统的车辆，可使因车轮侧滑引起的事故比例下降 8左右。改善了汽车轮胎的磨损状况事实上，车轮抱死会造成轮胎的磨损，轮胎面磨损也会不均匀，使轮胎消耗增加。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费己超过一套防抱死制动系统的造价，因此装用 ABS 系统具有一定的经济效益。使用方便、工作可靠 ABS 系统的使用与普通的制动系统的使用几乎没有区别
13、。 ABS制动时只要将脚踏在制动踏板上， 系统就会根据汽车的运行情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车进行制动，系统会使制动状态保持在最佳点。而常规的机械制动系统中，司机经常采用点刹车踏板，以避免车轮抱死，但是点刹车要求司机有很高的驾驶技术，才能达到最佳制动。 ABS 系统工作十分可靠，并有自诊断能力，若它发现自身系统内部有故障，就会自动记录，并点燃黄色 ABS 故障指示灯，让普通制动系统继续工作。此时维护人员可以根据记录的故障以故障码的形式输出进行修理。1.4 汽车制动器国内外研究现状分析1.4.1 汽车制动器国内研究现状分析 我国对ABS的研究开始于20世纪8
14、0年代初，现在已进入产品试制和在车辆上试装的阶段，ABS的研究项目被列入“九五”科技攻关计划。国产的主要问题是 2 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计路面识别不够理想、可靠性较差和性能价格比较差。增强国产的竞争能力，迫切需要对的关键技术和控制软件等进行深入的研究。1.4.2 汽车制动器国外研究现状分析 20世纪初，原始的装置就安装在铁路机车上，用于减少车轮的磨损。在30年代，机械式防抱制动系统（MABS）开始在火车和飞机上应用，德国公司Bosh在1936年第一个获得通过电磁式车轮转速传感器得到车轮转速的制动防抱死专利权，这是ABS系统发展史上的一个里程碑。目前，在美国、西欧
15、、日本等发达国家和地区，ABS已成为轿车的标准设备，装车率达到100在大型客车和货车上ABS的应用也日益普及。1.5 研究本课题的目的和意义 汽车的制动性是汽车的主要性能之一。它直接关系到交通安全，是汽车行驶的重要保障。据资料统计，目前大部分重大交通事故与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。因此，改善汽车的制动性是保证车辆安全高效运输的一个重要前提。汽车防抱制动系统是一种主动安全装置。它从防止制动过程中车轮抱死的角度出发，避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力，提高车辆对地面附着能力的利用率，从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。值得注意的是，在制动时确保车体方向稳定性和
16、转向性是汽车防抱制动系统的主要目的，而缩短制动距离是在达到主要目的时的附带所得。 3 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 2 制动器设计依据 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计，该车常在多雨坡路弯道多的山区行驶，驱动型式为 64，中后桥为平衡悬挂联结。对自己的产品进行设想、分析，并与国内外同类产品比较，参考国内外相应的设计标准，提高汽车的制动性能。在现有条件下，能够最大限度地适用现有车型。设计任务书中所给主要设计数据 空车总重： G。12000 kg 满载总重： Ga 32000 kg 静轴负荷分配 空载：G。前 6000kg G。后6000 kg 满载
17、：Ga前6400kg Ga25600kg 重心高度 空载 hg。940mm 满载 hga1480mm 轴距 L5200mm 前轴至平衡轴中心 轮胎 12。0024 滚动半径 r540mm 制动分室活塞作用面积： A 前150 平方厘米 A 后173 平方厘米 系统工作压力 P。min0.52n/平方毫米 （起步气压） P。max0.8n/平方毫米 （最大工作压力） 经计算：重心距前轴距离 空载： L01 2600mm 满载： La1 4160mm 重心距平衡轴中心距离 空载： L02 2600mm满载： La 2 1040mm 注：本文在计算过程中，为了方便计算，取：1kg10Ng10 m 2
18、 计算单 s位全部采用国际单位制。 4 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 3 制动器方案选择与确定3.1 鼓式制动器3.1.1 轮缸式制动器 轮缸式制动器一般分为领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、单向和双向自增街贫鳌?领从蹄式制动器 BJ2020N型汽车后轮制动器为领从蹄式制动器。这种制动器制动效能比较稳定，结构简单可靠，便于安装，广泛用作货车的前、后轮制动器和轿车的后轮制动器。双领蹄式制动器 BJ2020N 型汽车前轮制动器为双领蹄式制动器。这种制动器，在前进制动时，两蹄都是领蹄，制动器效能得到提高。但倒车时为双从蹄式，制动效能有所降低，两蹄片的受力相同，
19、磨损均等，且蹄片作用于鼓的力是平衡的。双从蹄式制动器 将双领蹄式制动器翻转 180 度就变成双从蹄式制动器。这种制动器的前进制动效能低于双领蹄式制动器和领从蹄式制动器，但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小，即具有良好的贫芪榷浴艿蛩蜃栽隽街贫?单向和双向自增力式制动器的区别是：轮缸中活塞数目不同。BJ2021越野汽车后轮制动器、日本丰田皇冠轿车后轮制动器、BJ1040型前轮制动器采用了双向自增力式制动器。这种制动器在前进制动和倒车制动时效能一致，双向自增力式制动器适用于轿车后轮，因为便于兼充驻车制动器。单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮，因倒车时对前轮制动器的要求不高。 制动器随制动鼓和
20、摩擦片的材料、温度和表面状况的不同可在很大范围内变化，自增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大，因而其效能的热稳定性最差。此外，在制动过程中，自增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显得过于急速。3.1.2 凸轮式制动器 目前，所有国产汽车和部分国外汽车的气压制动系中，都采用凸轮促动的车轮制动器，而且大都设计成领从蹄式。凸轮促动的双向自增力式制动器只宜用作中央制动器。3.1.3 楔式制动器 楔式制动器中两蹄的布置可以是领从蹄式，也可以是双向双领蹄式。作为制 5 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计动蹄促动件的制动楔本身的促动装置可以是机械式、液压式或气压式。3.2 盘式制动
21、器3.2.1 钳盘式制动器 由工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成制动块，每个制动器中有2-4块，这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中。钳盘式制动器散热能力强，热稳定性好，故大多数轿车和轻型货车广泛采用这种制动器。定钳盘式制动器 定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧都装设制动块促动装置，以便分别将两侧的制动块压向制动盘。 缺点：1）油缸较多，使制动钳结构复杂；2）油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通。这必然使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮内；3）热负荷大时，油缸和跨
22、越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；4）若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器的制动钳一般是设计得可以相对于制动盘轴向滑动。其中只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块附装在钳体上。全盘式制动器 制动盘的的全部工作面可同时与摩擦片接触。全盘式制动器主要用于重型汽车。盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：1）一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；2） 浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；3） 在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨
23、胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。盘式制动器的缺点：1）效能较低，故用于液压制动系时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服驱 动装置.2） 蒹用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在 后轮上的应用受到限制. 目前，盘式制动器已广泛用于轿车，但除了小在一些高性能轿车上用于全部 6 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。3.3 方案选择与确定 根据以上制动器的优缺点，选用轮缸式领从蹄式制动器。 结构
24、型式选凸轮张开机构的蹄鼓式（领从蹄式）制动器，根据已知轮胎规格可知轮辋直径为 2425.4609.6mm据有关资料推荐，制动鼓径与轮辋直径之比约为0.70-0.83，为保证制动鼓与轮辋间具有足够的散热间隙，故制动鼓直径选 420mm。其次，本汽车前后制动凸轮轮廓选为“S”形，其工作表面为渐开线，这种凸轮结构作用力臂和传动比均为固定值，凸轮的工作行程与转角成正比，工作平稳，升程大。有了这种较大升程的凸轮，可以采用厚的摩擦衬片，摩擦衬片的耐用程度直接影响到制动器的使用寿命。参见国外及国内的一些重型栽重汽车，制动摩擦片厚度一般在 15-20mm 之间，本制动器制动摩擦片厚度取 15mm。 前后制动蹄一端装有滚轮，制动蹄通过滚轮与制动凸轮轴接触，以减少摩擦和磨损，这样是结构在载重汽车的气压驱动的制动器中应用日益广泛。 本制动器决定在防尘罩边缘处开两个对称（位于蹄中端）的检查孔，以便用厚薄规插入制动器内检查制动器间隙，其间隙的调整是靠调整臂中的蜗轮蜗杆机构来实现，调整臂本身位置不变。这种结构既有利于检查、维修，又有利于调整。 7 CQ30.290/Z52/64 公路载重汽车制动器设计 4 制动器的设计与验算4.1 整车制动时所需前、后轮制动力矩的确定4.
