毕 业 设 计（说明书）届 题 目汽车盘式制动系统结构设计专 业机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 14700 完成日期 2011年5月8日 汽车盘式制动系统结构设计摘 要：本设计主要根据汽车（针对一般轿车）盘式制动的特点，对制动系统结构进行进一步的研究和设计。首先通过查阅相关的文献资料，我了解了汽车盘式制动系统的工作原理。根据其工作原理，设计合适的零部件结构或选择已有的零部件，组成一个可循环实现的制动系统，从而提出能实现制动效果的若干可行方案，并且通过比较，选择出最佳的研究方案。本文主要实现盘式制动系统的整体液压传动原理，分别对制动钳的设计，制动管路的分布方式，主油缸的设计进行详细的论述,并且通过计算和校核，验证是否能达到良好的制动效果和强度。关键词：液压传动；制动钳；制动管路；主油缸Automotive Braking System DesignAbstract: This design is mainly based on the car (to general characteristics of car) for disc brake system structure, further research and design. First, by consulting relevant literature material, I have understood car disc brake system principle of work. According to the working principle, this paper will design the right parts structure or choose existing components, form a circulating brake system, and then puts forward some braking effect can realize the feasible scheme, and through comparing, choose the best research plan. This paper mainly realizes disc brake system whole hydraulic transmission principle and detailed discussing the design of brake caliper, brake pipe distribution mode, the design of main oil cylinder and through calculation and checking, whether can achieve good validation braking and. strength.Key words: hydraulic transmission; brake caliper; distribution mode; master cylinder.目录第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题研究意义11.3 研究课题的选择21.4 现状及发展趋势21.5 本章小结3第2章 总体方案的确定42.1 设计内容42.1.1 设计任务42.1.2 设计要求42.2 设计方案52.2.1 制动钳的方案选择52.2.2 制动总泵的方案选择62.2.3 制动管路的方案选择7第3章 盘式制动器主要部件的设计93.1 制动盘的设计93.1.1 制动盘的直径93.1.2 制动盘的厚度93.1.3 制动盘的材料93.2 制动卡钳的设计93.3 制动块的设计93.4制动钳活塞回位设计10第4章 制动系统的设计计算124.1 制动系统的主要技术参数124.2 制动系统的主要计算124.2.1 同步附着系数的确定和制动力分配系数的计算124.2.2 前后轴车轮制动器制动力的计算124.2.3 前后轴制动器制动力矩的计算144.3 制动器因数154.4 制动器液压驱动机构设计计算154.4.1 制动轮缸直径的确定与工作容积的计算154.4.2 制动主缸直径确定和工作容积的计算16第5章 校核175.1 管路压力校核175.2 制动踏板行程校核175.3 制动踏板力校核185.4 制动距离校核185.5 摩擦衬片的磨损特性计算校核185.6 回位弹簧刚度强度的校核195.6.1 根据工作条件选择材料并确定许用应力205.6.2 根据强度条件计算弹簧钢丝直径205.6.3 根据刚度条件，计算弹簧圈数205.6.4验算205.7 驱动轴的强度校核215.7.1轴的强度校核215.7.2花键连接强度计算22第6章 总结23参 考 文 献24致 谢25附录 图纸列表26湖州师范学院求真学院本科毕业设计说明书第1章 绪论1.1 课题背景制动器是汽车制动系统中真正使汽车停止下来的部件，现代汽车的制动装置一般有以下要求：1、以较短的距离实现制动；2、具有稳定的制动效果；3、制动装置具备足够的强度，且耐久性良好；4、检测方便，更换起来不复杂；因此制动系统的良好设计有利于提高汽车的整体性能。针对以上要求，一般汽车的制动系统多采用盘式制动器和鼓式制动器相结合，即汽车的前轮上装盘式制动器，后轮装上鼓式制动器，有些汽车四个车轮上都装有盘式制动器，可见盘式制动器的普及相当的迅速。利用盘式制动器能提高汽车主动安全性，并且较好的解决了制动噪音污染、维修频繁、易受粉尘污染等鼓式制动器无法解决的问题1。根据不同的工作方式和使用目的，盘式制动系统又可以分气压式、液压式、和复合式2。目前的轿车一般都采用液压式制动器，一般只有装载质量在8千克以上的载货汽车和大客车才使用气压式制动系统。盘式制动器由液压控制，制动力通过真空助力器把力放大，传递到主油缸处，主油缸产生的液压再传递到制动器上，最后实现制动。主要涉及到的零部件有制动盘、制动块、制动钳、活塞等。为了降低制动盘工作时的温度，现在的制动盘都是有通风设计的，即径向叶片设计，并且在制动卡钳、制动总泵，管路分布设计等方面不断更新，改善。总之，作为一种新的制动部件，盘式制动器正越来越广泛地应用于轿车、客车、重型载货车上，因此具有广阔的市场前景。1.2 课题研究意义在间断制动状态下，盘式与鼓式制动器的制动能力相差不大。但盘式制动器在制动响应和制动控制方面的表现更好一些。但在连续制动过程中，两种制动器的差别很大。在长距离的坡路上驶下，盘式制动器在固定的制动压力下，完全不失去初始性能，汽车能全程保持一定的速度行驶。相反，装有鼓式制动器的汽车，为保持速度，须逐渐增加制动压力。持续制动后，在同等制动压力下，盘式制动器产生的制动力只是略有下降，而鼓式制动器的制动力下降非常大，这两种制性动器的安全因数有着很大的差别。由于盘式制动器与鼓式制动器相比较有很大的优势，所以现在盘式制动器的应用非常普及3。与鼓式制动器相比，盘式制动器的优点具体如下：（1）稳定性好。制动块作用于制动盘的单位压力高，容易将沾附在制动块上的水挤出，车轮转动时产生的离心力能将沾水甩出，再加上制动块对制动盘的擦拭作用，制动器出水后只需经一两次制动即能恢复正常；而鼓式制动器就比较麻烦，需要经过十几余次制动才能恢复正常的制动效果。另外由于盘式制动器的制动力矩与其制动油缸的活塞推力及摩擦系数成线性关系，同时无自行增势作用，因此在制动过程中制动力矩增长较和缓，与鼓式制动器相比，能保证制动的稳定性。（2）散热性好。因为摩擦衬块的尺寸不大，其工作表面面积仅为制动盘表面面积的15%左右，再加上制动盘采用通风设计，故散热性好。（3）盘式制动器的结构尺寸和质量比鼓式制动器的要小。（4）盘式制动器的摩擦衬块比鼓式制动器的摩擦衬块在磨损后更易更换，结构也较简单，维修、保养也容易。（5）制动盘与摩擦衬块间的间隙小，缩短了油缸活塞作用制动块的时间。（6）易于构成多回路制动驱动系统，使系统具有较好的安全性，以保证汽车在任何车速下各车轮都能均匀一致地平稳安全地制动。（7）制动块上安装磨损报警装置，提示摩擦衬块磨损至极限，以便能及时地更换摩擦衬块，如图1-1所示，当摩擦衬块3磨损到极限时，警告片2就会和制动盘4摩擦到而发出巨响，提醒车主该更换制动块了。1警告片 2背板 3摩擦衬块 4制动盘图11 盘式制动器的报警装置但是盘式制动器还是存在一些缺陷的，比如难于完全防止尘污和锈蚀，挤压制动片的作用力必须较大，制动片磨损快等，所以进一步研究并完善盘式制动是非常有必要的，研究这个项目，是为了了解汽车盘式制动器的结构，从中得到相关知识，掌握机械设计的过程和原理，并把自身所学应用到实际的设计中，也是一次对大学四年所学知识的回顾。1.3 研究课题的选择汽车制动系统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健装置，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系统。所以对制动系统的研究和改进是当务之急。因此，我选择盘式制动器的结构设计作为研究对象，通过自己的研究体会设计的过程，同时增强对专业知识的掌握。1.4 现状及发展趋势21世纪的盘式制动器的制动盘与以往有所不同，盘上开了许多小孔，不仅起到加速通风散热和提高制动效率的作用，而且也减轻了制动盘的质量4。制动盘上联接着制动钳，其构造又可分为定钳盘式和浮钳盘式。制动主油缸是将制动踏板的踩踏力转换为液压的装置，其种类还包括利用一个活塞的单制动总泵和利用串联两个活塞串联的式制动主油缸。另外在制动盘制动块方面，许多汽车公司进行了设计和改进，比如SAB Wabco公司设计的脉状通风设计盘5和VOLVO汽车公司设计的目测磨损指示器6。从理论上来说，用制动盘和卡钳作为制动器的重要部分已经有是很成熟的技术了，要想开发新型制动系统，就要在制造工艺和材料上下手7。由于交变应力及热应力的作用, 制动盘表面也容易产生表面疲劳磨损8，所以提高制动盘的硬度，才能获得了较好的效果。保时捷公司率先把陶瓷制动盘工艺引用到了实际产车中，而奥迪公司研发的新型陶瓷制动盘已成为奥迪部分车型的选配装置9。陶瓷制动盘,准确地说是用碳纤维材料制造的制动盘。然后在其表面用热处理工艺渗入进去一些陶瓷分子，这一系列的工艺都是在高温下进行的，因此它的耐热性非常好，而其表面又渗有一层高科技陶瓷，所以表面的耐热程度也比普通金属制动盘更高，这样使用寿命也就更长了。配合钻孔、划线，让整套制动系统的性能更加优越。所以陶瓷材料会是将来制动盘的主打材料10。再如电子制动系统如ABS的需求作用日益明显131415。原来ABS只用于高级轿车上，现在已经普及到中级轿车，今后几年，在国内也将成为