轿车鼓式制动器的设计
轿车鼓式制动器的设计[20200408211825]
摘 要
在汽车行驶的过程中，最重要的便是安全问题，而影响汽车安全性能的因素中制动器的优劣占了极大的比重，其制动性能的优劣直接影响行车安全，所以制动器的设计在汽车总体设计中占极其很重要的地位。本次设计主要是设计桑塔纳3000后轮鼓式制动器。首先要了解鼓式制动器的工作原理以及国内外发展现状，然后借助多方面的资料以及实物制动器的解剖测量，以选定总体的方案。接下来根据选定车型的技术要求以及整车参数，选取制动器的主要参数及制定整体结构，并计算制动器各个零部件的尺寸与强度，并以此为基础完成制动器中主要零部件的设计，最后运用CATIA绘制零件图和装配图。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:鼓式制动器参数CATIA设计
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2制动性的评价 1
1.3鼓式制动器的优缺点 2
1.4鼓式制动器的应用 3
2.制动器的结构参数的选择 5
2.1制动鼓内径D与制动鼓厚度n 5
2.2摩擦衬片宽度b与包角β 6
2.3摩擦衬片起始包角 7
2.4摩擦衬片摩擦系数f 7
2.5制动器中心到张开力 作用的距离e 7
2.6制动蹄支承点位置坐标a和c 7
3.制动器的设计计算 8
3.1制动力与制动力分配系数 8
3.2最大值动力矩 13
3.3液压制动驱动机构的设计计算 13
3.3.1所需的制动力计算 13
3.3.2液压系统制动轮缸直径的确定 13
3.3.3液压系统制动主缸直径确定 14
3.3.4制动踏板力的计算 15
3.4驻车制动计算 15
4.制动器主要零件的结构设计 18
4.1制动鼓 18
4.2制动蹄 19
4.3制动底板 21
4.4制动蹄支承 21
4.5制动轮缸 22
4.6摩擦材料 22
4.7制动器间隙 23
5.校核 24
5.1校核制动器的热容量和温升的核算 24
5.2制动器的校核 25
总结 26
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1引言
随着汽车行业的蓬勃发展，越来越多的汽车进入到我门的生活中，汽车的增多，它的安全性也变得愈加的重要。发生比较重大的交通事故时，其中往往大多数都是因为制动系统出现了问题而发生的，如制动距离过长或者制动过急而发生了滑移引发的，所以制动器的设计能否应对各种突发状况显得尤为重要。车辆在高速行驶时若想减速或停车都需要通过制动器来实现控制，所以制动器的优劣直接影响制动性能的好坏。现代汽车普遍采用的是工作性能波动较大的摩擦式制动器，所以对于解决制动性能的制约性有着很重要的意义。因此，制动器制动性能的优化和改进的研究也显得更为重要。此次设计的制动性能，只是用理论计算的制动距离，再和国家标准进行比较。
1.2制动性的评价
可以从判断制动效能，制动效能的恒定性，制动时汽车的方向稳定性三个方面来了解制动性能的优劣。
1.2.1制动效能
制动效能是指汽车在行驶过程中急速的降低行驶速度到车辆完全停止，或是在下坡路段是能否维持稳定的车速或在坡道上停车的能力，这些都能反映出制动器制动效能的优劣。
1.制动减速度
是指汽车制动时单位时间内汽车速度的变化量。它反映出制动器制动力与地面条件直接影响地面制动力的优劣。
2.制动力
1）地面制动力
2）制动器制动力
3）汽车的地面制动力与制动减速度成正比与制动距离成反比；地面制动力的大小既受制动器制动力的影响，又受到地面条件的掣肘。因此要想获得充足的地面制动力，不但要有充足的制动气制动力，同时也要有良好的路面条件。
3.制动距离
是指汽车从某一初速度进行制动到完全停下时所行驶过的路程；制动距离主要受制动器起作用的时间制动初速度等因素的影响。
1.2.2制动效能的恒定性
即抗热衰退性能。汽车制动的过程就是通过制动器把动能转化为热能的过程，，因此，在设计制动器时首先要考虑的就是制动器在高温下温能否保持制动效能的恒定。此外，还有涉水行使后，制动器还可能存在水衰退。
1.2.3制动时汽车的方向稳定性
即制动时汽车能够保持行驶的稳定性。如果在制动时汽车的正常行驶路径没有发生变化，则制动器的性能达标，如果在制动时车辆的行驶路径发生偏差，则制动器的构造就需要重新设计。
1.2.4影响汽车制动性的主要因素
（1）制动力与轴间负荷的比例：在汽车制动时，前后轴的负荷会发生改变，通常前轴的负荷会变得更大，而后轴则变小，所以前后轴所需要的制动力也已产生改变，所以想要制动效果最好，则需要前后轮同时滑移；因为转向系统在前轴所以若只有前轮滑移，汽车将无法操控方向；若是只有后轮滑移无法稳定操控汽车的方向。
（2）车轮防抱死与制动力的调节：现代的汽车为了避免后车轮发生侧滑，常通过加装一些调节压力的装置用于平衡汽车后轮的制动力来实现。现今大多数车辆都有加装防抱死装置，用于防止车轮在制动时完全抱死而无法操控方向；汽车最好滑移率范围是10%-20%，而通过这种装置汽车都可以很好的保持在这个范围以内。
（3）车重和速度：制动距离会随着汽车载重的变化及重心的变化而变化，汽车的载重越大，速度越快，其制动距离也就越大。
（4）发动机制动：发动机自身也带有一定的制动性能，若利用得当，可以减少一部分制动器的制动力，制动器的负担也会相对小些。
（5）路面状况：道路的附着系数是由道路的实际状况决定的，道路条件越好，则制动性能越能得到发挥，而相对的路面状况差，如在雨雪天气或者在砂石路面制动的距离会明显增加，稳定性也会不足。
（6）驾驶技术：驾驶员的经验的丰富与否也会直接影响制动效能发挥。驾驶员若根据交通情况与路况的不同，迅速做出合适的判断然后合理采取合适的制动操作，可以更好的发挥制动效能。
1.3鼓式制动器的优缺点
鼓式制动器成本低，而且是传统制动设计。在制动过程中，轿车会因为惯性的作用使负荷大部分都转移到前轴，因此，前轴的负荷通常都会比后轮的大，一般会占到汽车总负荷的百分之七十到八十，所以一般前轮所要用到的制动力相较于后轮要多，后轮只是起到了辅助制动的作用，而鼓式制动器的成本较低，生产厂家通常会选用前盘后鼓的设计。但是相较于重型车，一般在行驶过程中车速不会很快，刹车蹄的寿命也比较长，因此至今很多重型车依旧会选用四轮鼓式结构。
但鼓式制动器相对于盘式制动器来说，其散热性差，且制动效能也要相对不如，鼓式制动器的制动力大小不稳定，不容易掌控，随着路面情况的变化上制动力的波动会很大。而由于其较差的散热性能，在制动过程中会有大量的热能积聚，形成高温，在此影响下制动块和轮鼓极易发生无法预测的形变，很容易产生振动以及制动衰退，使制动效率变差。此外，鼓式制动器需要定期调整制动蹄与制动鼓间的空隙，甚至于为了清理制动鼓内积聚的刹车粉末而将制动鼓整个拆出来，相当的麻烦，不易操作。
1.4鼓式制动器的应用
在七十年代提出了蹄平动的鼓式制动器形式；但因为该制动器的滑槽限制了制动蹄，只能平动不能转动，因此不具有增势效应和减势效应，比较像盘式制动器；通常情况下制动效能和摩擦系数是呈函数的关系，制动稳定性较好，可以很好地防止传统鼓刹普遍的摩擦衬片偏磨现象，缺点是制动效率不够好。
在九十年代，提出了“电控自增力鼓式制动器”的形式，这种设计实现了鼓式制动器的自增力，制动效能因数在2～6的之内增减。通过由电子技术控制的机械装置通过调整领蹄的支承点来改善制动器性能，用来补偿因为温度上升而引发的摩擦材料摩擦系数降低。在相同的制动力矩下所需的制动力要比盘式制动器低很多。该系统也可以允许每个制动器独立工作，从而提高了行车的安全性，而且对于驾驶的乐趣与舒适性也有所提高，单存在的问题也是显著的，例如复杂的系统、较高的耗能、较高的成本以及不易维护等。
摘 要
在汽车行驶的过程中，最重要的便是安全问题，而影响汽车安全性能的因素中制动器的优劣占了极大的比重，其制动性能的优劣直接影响行车安全，所以制动器的设计在汽车总体设计中占极其很重要的地位。本次设计主要是设计桑塔纳3000后轮鼓式制动器。首先要了解鼓式制动器的工作原理以及国内外发展现状，然后借助多方面的资料以及实物制动器的解剖测量，以选定总体的方案。接下来根据选定车型的技术要求以及整车参数，选取制动器的主要参数及制定整体结构，并计算制动器各个零部件的尺寸与强度，并以此为基础完成制动器中主要零部件的设计，最后运用CATIA绘制零件图和装配图。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:鼓式制动器参数CATIA设计
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2制动性的评价 1
1.3鼓式制动器的优缺点 2
1.4鼓式制动器的应用 3
2.制动器的结构参数的选择 5
2.1制动鼓内径D与制动鼓厚度n 5
2.2摩擦衬片宽度b与包角β 6
2.3摩擦衬片起始包角 7
2.4摩擦衬片摩擦系数f 7
2.5制动器中心到张开力 作用的距离e 7
2.6制动蹄支承点位置坐标a和c 7
3.制动器的设计计算 8
3.1制动力与制动力分配系数 8
3.2最大值动力矩 13
3.3液压制动驱动机构的设计计算 13
3.3.1所需的制动力计算 13
3.3.2液压系统制动轮缸直径的确定 13
3.3.3液压系统制动主缸直径确定 14
3.3.4制动踏板力的计算 15
3.4驻车制动计算 15
4.制动器主要零件的结构设计 18
4.1制动鼓 18
4.2制动蹄 19
4.3制动底板 21
4.4制动蹄支承 21
4.5制动轮缸 22
4.6摩擦材料 22
4.7制动器间隙 23
5.校核 24
5.1校核制动器的热容量和温升的核算 24
5.2制动器的校核 25
总结 26
参考文献 27
致谢 28
1.绪论
1.1引言
随着汽车行业的蓬勃发展，越来越多的汽车进入到我门的生活中，汽车的增多，它的安全性也变得愈加的重要。发生比较重大的交通事故时，其中往往大多数都是因为制动系统出现了问题而发生的，如制动距离过长或者制动过急而发生了滑移引发的，所以制动器的设计能否应对各种突发状况显得尤为重要。车辆在高速行驶时若想减速或停车都需要通过制动器来实现控制，所以制动器的优劣直接影响制动性能的好坏。现代汽车普遍采用的是工作性能波动较大的摩擦式制动器，所以对于解决制动性能的制约性有着很重要的意义。因此，制动器制动性能的优化和改进的研究也显得更为重要。此次设计的制动性能，只是用理论计算的制动距离，再和国家标准进行比较。
1.2制动性的评价
可以从判断制动效能，制动效能的恒定性，制动时汽车的方向稳定性三个方面来了解制动性能的优劣。
1.2.1制动效能
制动效能是指汽车在行驶过程中急速的降低行驶速度到车辆完全停止，或是在下坡路段是能否维持稳定的车速或在坡道上停车的能力，这些都能反映出制动器制动效能的优劣。
1.制动减速度
是指汽车制动时单位时间内汽车速度的变化量。它反映出制动器制动力与地面条件直接影响地面制动力的优劣。
2.制动力
1）地面制动力
2）制动器制动力
3）汽车的地面制动力与制动减速度成正比与制动距离成反比；地面制动力的大小既受制动器制动力的影响，又受到地面条件的掣肘。因此要想获得充足的地面制动力，不但要有充足的制动气制动力，同时也要有良好的路面条件。
3.制动距离
是指汽车从某一初速度进行制动到完全停下时所行驶过的路程；制动距离主要受制动器起作用的时间制动初速度等因素的影响。
1.2.2制动效能的恒定性
即抗热衰退性能。汽车制动的过程就是通过制动器把动能转化为热能的过程，，因此，在设计制动器时首先要考虑的就是制动器在高温下温能否保持制动效能的恒定。此外，还有涉水行使后，制动器还可能存在水衰退。
1.2.3制动时汽车的方向稳定性
即制动时汽车能够保持行驶的稳定性。如果在制动时汽车的正常行驶路径没有发生变化，则制动器的性能达标，如果在制动时车辆的行驶路径发生偏差，则制动器的构造就需要重新设计。
1.2.4影响汽车制动性的主要因素
（1）制动力与轴间负荷的比例：在汽车制动时，前后轴的负荷会发生改变，通常前轴的负荷会变得更大，而后轴则变小，所以前后轴所需要的制动力也已产生改变，所以想要制动效果最好，则需要前后轮同时滑移；因为转向系统在前轴所以若只有前轮滑移，汽车将无法操控方向；若是只有后轮滑移无法稳定操控汽车的方向。
（2）车轮防抱死与制动力的调节：现代的汽车为了避免后车轮发生侧滑，常通过加装一些调节压力的装置用于平衡汽车后轮的制动力来实现。现今大多数车辆都有加装防抱死装置，用于防止车轮在制动时完全抱死而无法操控方向；汽车最好滑移率范围是10%-20%，而通过这种装置汽车都可以很好的保持在这个范围以内。
（3）车重和速度：制动距离会随着汽车载重的变化及重心的变化而变化，汽车的载重越大，速度越快，其制动距离也就越大。
（4）发动机制动：发动机自身也带有一定的制动性能，若利用得当，可以减少一部分制动器的制动力，制动器的负担也会相对小些。
（5）路面状况：道路的附着系数是由道路的实际状况决定的，道路条件越好，则制动性能越能得到发挥，而相对的路面状况差，如在雨雪天气或者在砂石路面制动的距离会明显增加，稳定性也会不足。
（6）驾驶技术：驾驶员的经验的丰富与否也会直接影响制动效能发挥。驾驶员若根据交通情况与路况的不同，迅速做出合适的判断然后合理采取合适的制动操作，可以更好的发挥制动效能。
1.3鼓式制动器的优缺点
鼓式制动器成本低，而且是传统制动设计。在制动过程中，轿车会因为惯性的作用使负荷大部分都转移到前轴，因此，前轴的负荷通常都会比后轮的大，一般会占到汽车总负荷的百分之七十到八十，所以一般前轮所要用到的制动力相较于后轮要多，后轮只是起到了辅助制动的作用，而鼓式制动器的成本较低，生产厂家通常会选用前盘后鼓的设计。但是相较于重型车，一般在行驶过程中车速不会很快，刹车蹄的寿命也比较长，因此至今很多重型车依旧会选用四轮鼓式结构。
但鼓式制动器相对于盘式制动器来说，其散热性差，且制动效能也要相对不如，鼓式制动器的制动力大小不稳定，不容易掌控，随着路面情况的变化上制动力的波动会很大。而由于其较差的散热性能，在制动过程中会有大量的热能积聚，形成高温，在此影响下制动块和轮鼓极易发生无法预测的形变，很容易产生振动以及制动衰退，使制动效率变差。此外，鼓式制动器需要定期调整制动蹄与制动鼓间的空隙，甚至于为了清理制动鼓内积聚的刹车粉末而将制动鼓整个拆出来，相当的麻烦，不易操作。
1.4鼓式制动器的应用
在七十年代提出了蹄平动的鼓式制动器形式；但因为该制动器的滑槽限制了制动蹄，只能平动不能转动，因此不具有增势效应和减势效应，比较像盘式制动器；通常情况下制动效能和摩擦系数是呈函数的关系，制动稳定性较好，可以很好地防止传统鼓刹普遍的摩擦衬片偏磨现象，缺点是制动效率不够好。
在九十年代，提出了“电控自增力鼓式制动器”的形式，这种设计实现了鼓式制动器的自增力，制动效能因数在2～6的之内增减。通过由电子技术控制的机械装置通过调整领蹄的支承点来改善制动器性能，用来补偿因为温度上升而引发的摩擦材料摩擦系数降低。在相同的制动力矩下所需的制动力要比盘式制动器低很多。该系统也可以允许每个制动器独立工作，从而提高了行车的安全性，而且对于驾驶的乐趣与舒适性也有所提高，单存在的问题也是显著的，例如复杂的系统、较高的耗能、较高的成本以及不易维护等。
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