说明书

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摘 要

汽车是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。为保证人身和车辆的安全, 人们对汽车的安全性、可靠性要求越来越高。

本次设计主要是对吉利自由舰轿车制动系统结构进行设计。根据对吉利自由舰2012轿车制动系统的要求，采用合理的设计方案进行设计。

首先，通过对整车主要参数的分析，确定出吉利自由舰2012款轿车的结构方案，即采用前盘后鼓结构方式。其次，设计计算前轮盘式制动器、后轮鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸。绘制出前、后制动器装配图、制动主缸装配图、零件图、制动管路布置图。最后，编程绘制了该车制动系统的?曲线和I曲线。另外在设计的同时考虑了其结构简单、成本低、环保等因素。计算结果表明设计出的制动系统是合理的、符合标准的。

关键词：吉利自由舰；制动系统设计；鼓式制动器；制动主缸；盘式制动器

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Abstract

Car is the most well-used and universal as one of the modern transportation tools, and also it is the most convenience one. To ensure the safety of persons and vehicles, people on car safety, reliability requirements are increasing.

The design mainly for Geely free ship cars braking system architecture design. Based on the 2012 car Geely Freedom Ship brake system requirements, the use of reasonable design to design.

First, the analysis of the main parameters of the vehicle, determine the Geely car free ship structure of the 2012 program, which adopts the structure Qianpanhougu way. Secondly, the design calculations wheel disc brakes, rear drum brakes, brake master cylinder of the main dimensions. Draw the front, rear brake assembly diagram, the brake master cylinder assembly drawings, part drawings, the brake pipe layout. Finally, the program draws the car's braking system?curve and I curve . Also taking into account in the design of its simple structure, low cost, environmental and other factors. The results show that the braking system design is reasonable, standards-compliant.

Key words: GEELY -ncap; braking system design; drum brake; brake master cylinder; disc brake

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目 录

第1章 绪 论 .......................................................................................................... 1

1.1 制动系工作原理 ....................................................................................... 1 1.2 汽车制动系统的组成 ............................................................................... 2 1.3 制动系统的类型 ....................................................................................... 3 1.4 制动系的功用和设计要求 ....................................................................... 3

1.4.1 汽车制动系的功用 ........................................................................ 3 1.4.2 汽车制动系统的设计要求 ............................................................ 3

第2章 制动系统设计形式选择及方案确定 ........................................................ 5

2.1 制动器结构形式方案 ............................................................................... 5 2.2 制动驱动机构形式方案 ........................................................................... 7

2.2.1 人力制动系 .................................................................................... 7 2.2.2 动力制动系 .................................................................................... 8 2.2.3 伺服制动系 .................................................................................... 8 2.3 液压制动油路布置方案 ........................................................................... 8 2.4 制动主缸的设计方案 ............................................................................... 9 第3章 制动系统主要参数的确定 ...................................................................... 11

3.1 中级轿车主要技术参数： ..................................................................... 11 3.2 同步附着系数的分析 ............................................................................. 11 第4章 制动器的设计与计算 .............................................................................. 13

4.1 前、后轴制动力矩和制动力分配系数的确定 ..................................... 13 4.2 后轮鼓式制动器结构参数的计算 ......................................................... 13 4.3 前轮盘式制动器结构参数的计算 ......................................................... 14 4.4 制动器制动效能因数计算 ..................................................................... 15 4.5 盘式制动器摩擦衬块的设计计算 ......................................................... 16 第5章 液压制动驱动机构设计 .......................................................................... 17

5.1 盘、鼓式制动器制动轮缸直径d的确定 .............................................. 17 5.2 制动主缸直径d0的计算 ......................................................................... 17 5.3 制动踏板行程Sp .................................................................................... 18 5.4 制动踏板力Fp ........................................................................................ 18 第6章 制动系评价指标简介及发展趋势 .......................................................... 19

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6.1 汽车制动性能评价指标 ......................................................................... 19 6.2 制动效能 ................................................................................................. 19 6.3 制动效能的恒定性 ................................................................................. 19 6.4 制动时汽车的方向稳定性 ..................................................................... 19 6.5制动系统发展趋势 .................................................................................. 20 第7章 结论 .......................................................................................................... 22 参考文献 ................................................................................................................ 23 致谢 ........................................................................................................................ 25 附 录1 ................................................................................................................... 26 附 录2 ................................................................................................................... 28

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第1章 绪 论

汽车制动系是用于使行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地驻留不动的机构。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，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，使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车。

汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下段坡时保持适当的稳定车速。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。

1.1 制动系工作原理

用盘式制动系统来说明原理。下面是简单的液压制动系示意图1.1

图1.1液压制动系统示意图

1-制动踏板；2-推杆；3-主缸活塞；4-制动主缸；5-油管；6-导向销；7-制动钳体；8-活塞；9-活塞密封圈；10-活动制动块；11-固定制动块；12-制动盘；13-制动钳支架

制动钳支架13固定在转向节上，制动钳体7与支架13可沿导向销6轴向滑动。制动时，活塞8在液压力P1作用下，将活塞制动块10推向制动盘12。与此

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同时，作用在钳体7上的反作用力P2推动制动钳体沿导向销6向右移动，使固定在制动钳体上的制动块11压靠在制动盘上。于是制动盘两侧的摩擦块在P1和P2力的作用下夹紧制动盘，使之在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，促使汽车制动。

图1.2活塞密封圈工作情况图

制动器间隙自动调整通过图1.2说明。制动时，制动液被压入油缸中。活塞8在液压作用下移向制动盘，并通过垫圈和压圈将制动块压靠到制动盘上。在活塞移动过程当中，橡胶密封圈的刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈产生弹性变形。相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量△，应等于制动器间隙为设定值时的完全制动行程。解除制动时，活塞连同垫圈和压圈在密封圈的弹力作用下退回，直到密封圈变形完全消失为止。此时摩擦块与制动盘之间的间隙即为设定间隙。

若制动器存在过量间隙，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值△之后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。但解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值，因活塞密封圈将活塞拉回的距离仍然等于△。由此可见，活塞密封圈能兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。

1.2 汽车制动系统的组成

任何制动系统都有以下四个基本组成部分：

1）供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件，其中生产制动能量的部分称为制动能源。

2）控制装置：包括产生制动动作和控制动作和效果的各种部件，制动踏板机构即是最简单的一种控制装置。

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3）传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸。

4）制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。

较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置及压力保护装置等。

1.3 制动系统的类型

1）制动系统按使用目的分类：

行驶制动系统——使行驶中的汽车减速甚至停止的一套专门装置。 驻车制动系统——使已停驶的汽车驻留在原地不动的一套装置。 2）制动系统按制动能源分类：

人力制动系——以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系。 动力制动系——完全以气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 伺服制动系——兼用人力和气压或液压形式的势能进行制动的制动系。 3）制动系统按能量传输方式分类：机械式、液压式、气压式和电磁式等，同时采用两者以上的传能方式的制动系可称为组合式制动系。

4）汽车制动系按照传能介质的循环形式，可以为单回路制动系和双回路制动系。现在国家规定，所有汽车必须采用双回路制动系。

1.4 制动系的功用和设计要求

1.4.1 汽车制动系的功用

汽车制动系必须具备如下基本功能：

1）在行驶过程当中，能以适当的减速度使汽车降到所需值（包括零值）； 2）使汽车在下坡行驶时保持适当的稳定车速； 3）使汽车可靠的停在原地（包括在斜坡上驻车）。

因此，制动系中至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。前者用以保证第一项功能，并在坡道不长的情况下保证第二项功能；后者则主要保证第三项功能，并有助于汽车在坡道上起步。

1.4.2 汽车制动系统的设计要求

对汽车制动系统设计要求主要有以下各项：

1）具有足够的制动性能。行车制动能力是用一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标来评定的；驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的

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最大坡度来评定的。

2）在任何外速度下制动时，汽车都不应该丧失操和方向纵稳定性。 3）工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路，当其中的一套管路失效时，另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时的30%。

4）防止水和污泥进入制动器工作表面。 5）制动效能的热稳定性良好。 6）操纵轻便，并具有良好的随动性。

7）制动时，制动系产生的噪声进可能小，同时力要求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。

8）作用滞后性应尽可能好。作用滞后性是指制动反映时间，从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需要的时间来评价。

9）摩擦片（快）应具有足够的使用寿命。

10）摩擦副磨损后，应有能消除因摩擦而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。

11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功用遭到破坏时，汽车制动系应有音响或信号等报警提示。

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第2章 制动系统设计方案

汽车制动系统的设计是一项整体化，完整化的设计。它包括制动器的选择设计，驱动机构的设计，制动管路的设计和制动主缸的设计。

设计时，即要考虑让各个机构的性能良好，同时还应该在他们组成一个整体后，制动系统工作正常。因此，在设计制动系统前，应先提出设计方案。

根据设计题目要求，以及现代汽车制动器的应用情况和发展趋势，结合制动器结构特点。现确定中级轿车的制动系设计方案确定如下：

2.1 制动器结构形式方案

鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用干各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热和排水性能差，容易导致制动效率下降。因此，在轿车领域上己经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济型车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。

盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧表面为工作表面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器。

按摩擦副中固定元件的结构，盘式制动器可分为钳盘式和全盘式两大类。 全盘式制动器的旋转件也是以端面工作的金属圆盘，其固定元件是呈圆盘形的金色背板和摩擦片。工作时制动盘和摩擦片间的摩擦面间的摩擦面全部接触。

钳盘式制动器过去只用做中央制动器，但目前则越来越多的被广泛地被轿车和货车用做车轮制动器，全盘式制动器只有少数汽车采用为车轮制动器，个别情况下还可作为缓速器。

按制动钳的结构形式，钳盘式制动器又可分为固定钳式和浮动钳式两种。 1）固定钳式盘式制动器

固定钳式盘式制动器如图a）图所示，其制动钳体固定在转向节上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸外腔时，推动两个活塞向内将位于制动钳两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回味弹簧则将两制动块总成及活塞推

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离制动盘。

固定钳盘式制动器在汽车上的应用较浮动钳式的要早，其制动钳的刚度好，除活塞和制动块外无其他滑动件。但由于需采用两个油缸并分置于制动盘的两侧，使结构尺寸较大，布置也较困难；需两组高精度的液压缸和活塞，成本较高；制动产生的热经制动钳体上的油路传到制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡，影响制动效果。

图2.1钳盘式制动器示意图

a)定钳盘式制动器；b)滑动钳盘式制动器；c）摆动钳盘式制动器

2）浮动钳式盘式制动器

浮动钳盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，如图b)滑动钳盘式制动器c)摆动钳盘式制动器。它们的制动油缸都是单侧的，且与油缸同侧的制动块总成为活动的，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。制动时在油液压力作用下，活塞推动该侧活动的制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定于其上的制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块总成的受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在于与制动盘垂直的平面内摆动。这就要求制动摩擦衬片为楔形的，摩擦表面对其背面的倾斜角为6°左右。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均为1mm后既应更换。

浮动钳盘式制动器只在制动盘的一侧装油缸，其结构简单，造价低廉，易于布置，结构尺寸紧凑，可将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车制动和驻车制动由于浮动钳没有跨越制动盘的油道和油管，减少了油液的受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少，使冷却条件较好。另外，单侧油缸的活塞比两侧油缸的活塞要长，也增大了油缸的散热面积，因此制动油液温度比固定钳式的低30℃～50℃，汽化的可能性较小。

通过对鼓式、盘式制动器的分析比较可以得出盘式制动器与鼓式制动器比较有

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如下均一些突出优点:

（1）制动稳定性好.因而对制动时摩擦面间为温度、水的影响敏感度就低。所以在汽车高速行驶时均能保证制动的稳定性和可靠性。

（2）盘式制动器制动时，汽车减速度与制动管路压力是线性关系。 （3）输出力矩平衡.而鼓式则平衡性差。

（4）制动盘的通风冷却较好，故热稳定性好，同时制动时所需踏板力也较小。 （5）车速对踏板力的影响较小。

本次设计为中级轿车，因为盘式制动效能稳定性好，故前制动器选用浮钳盘式制动器。考虑到制造成本等原因后轮仍为鼓式制动器。因为领从蹄式制动器的效能稳定性较好，而且前进、倒退行使的制动效果不变；结构简单，成本低。因此后轮制动器选用领从蹄式

2.2 制动驱动机构形式方案

制动驱动机构将来自驾驶员或是其它力源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩。

制动系工作的可靠性在很大程度上取决于制动驱动机构的结构和性能。所以对制动驱动机构首先要求工作可靠；其次是制动转矩的产生和撤除都应尽可能快，充分发挥汽车的制动性能；再次是操纵轻便省力；最后是加在踏板上的力 和踩下踏板的距离应该与制动器中产生的制动转矩有一定的比例关系。

根据制动力源的不同，制动驱动机构一般可以分为人力制动、动力制动和伺服制动三大类。

2.2.1 人力制动系

人力制动系，是靠驾驶员作用于制动踏板上或手柄上的力作为制动力源，而力的传递方式又有机械式和液压式两种。

机械式的人力制动系，结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，因此仅用于中小型汽车的驻车制动器。由于驻车制动系必须可靠的保证汽车在原地停驻并在任何情况下不致自动滑行。这一点只有用机械锁止方式才能实现，所以本次设计的中级轿车的驻车制动系采用了机械传动装置。

液压式的人力制动系通常简称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短（0.1s～0.3s），工作压力大（可达10MPa～12MPa），缸径尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构，使之结构简单，紧凑，质量小，造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。液

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压式简单制动系曾广泛用于轿车、轻型及以下的货车和部分中型货车上。但由于其操纵架构较沉重，不能适应现代汽车提高操纵轻便性的要求，故当前仅用于微型汽车上，在轿车和轻型汽车上已极少采用。

2.2.2 动力制动系

动力制动系是以发动机动力形式的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在人力制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板较小且可有适当的踏板行程。

2.2.3 伺服制动系

伺服制动系在人力液压制动系的基础上加设一套由其他能源提供的助力装置，使人力与动力可兼用，即兼用人力和发动机动力作为制动能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力。因此，在中级以上的轿车及轻、中型客、货汽车上得到广泛的应用。

在中级轿车制动系驱动机构设计当中，通过计算所需的制动力仅靠人力是不够的。所以我选择加装了真空液压伺服制动系来弥补制动力不足的问题。

2.3 液压制动油路布置方案

为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动驱动架构至少应有两套独立的系统，即应是双回路系统，也就是说应将汽车制动器的液压或气压管路分成两个或更多个相互独立的回路，以便当一个回路发生故障失效时，其它完好的回路仍能可靠的工作。

下图为双轴汽车的液压式制动驱动机构的双回路系统的5种分路方案图。选择分路方案时，主要是考虑其制动效能的损失程度、制动力的不对称情况和回路系统的复杂程度等。

图（a）为前、后轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路形式。其特点是管路布置最为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器相配合，成本较低。

图（b）为前后制动管路曾对角连接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对测车轮制动器同属于一个回路称交叉型，简称X型。

图（c）的左、右前轮制动器的半数轮缸与全部后轮制动器轮缸构成一个独立的回路，而两前轮制动器的另半数轮缸构成另一回路，可看成是一轴半对半个轴的分路形式，简称HI型。

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图（d）的两个独立的回路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一轮对另半个轴与另一轮的形式，简称LL型。

图（e）的两个独立的回路均由每个前、后制动器的半数缸所组成，即前、后轴对前、后半个轴的分路形式，简称HH型。这种形式的双回路制动效能最好。

（a） （b） （c） （d） （e）

图2.2双轴汽车液压双回路系统的5种分路方案图

1—双腔制动主缸2—双回路系统的一个回路3—双回路系统的另一分路

HI，LL，HH型的结构均较复杂。LL型与HH型在任一回路失效时，前、后制动力的比值均与正常情况下相同，且剩余的总制动力可达到正常值的50%左右。HI型单用一轴半回路时剩余制动力较大，但此时与LL型一样，在紧急制动时后轮急易先抱死。

X型的特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。同时，在主销偏移距为负值的汽车上，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车稳定性。因此本次设计选用交叉X型分路系统。

2.4 制动主缸的设计方案

为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，现代汽车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。

本次设计的中级轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸。该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的空心螺栓9和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。

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主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。

当踩下制动踏板时，踏板传动机构通过推杆3推动后腔活塞7前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔油压升高。在液压和后腔弹簧力的作用下，推动前腔活塞14前移，前腔压力也随之升高。当继续踩下制动踏板时，前、后腔的液压继续提高，使前、后制动器制动。

图2.3制动主缸装配图

1—推杆叉销 2—推杆叉 3—制动推杆 4—制动推罩 5—挡圈 6—制动活塞皮圈 7—后活塞 8—缸体 9—进油空心螺栓 10—进油管接头 11—活塞皮碗 12—后回位弹簧座 13—后回位弹簧 14—前活塞 15—进油垫圈 16—前回位弹簧座 17—前回位弹簧 18—后盖垫圈 19—制动后盖

撤出踏板力后，制动踏板机构、主缸前、后腔活塞和轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位，管路中的制动液借其压力推开回油阀留回主缸，于是解除制动。

若与前腔相连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞14迅速前移到活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后缸工作腔中的液压方能升高到制动所需的值。

若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则踩下制动踏板时，起先只有后缸活塞7前移，而不能推动前缸活塞14，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后腔活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。

由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，主缸仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。

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第3章 制动系统主要参数的确定

3.1 中级轿车主要技术参数：

车辆质心至前轴距离: 1.2 m 车辆质心至后轴距离: 1.6m 整车质心高度:0.54 m 整车质量: 1100kg 最高车速：140km/h 轮胎规格：205/55 R16

3.2 同步附着系数?0的分析

本次设计的中级轿车制动制动力分配系数?采用恒定值得设计方法。 欲使汽车制动时的总制动力和减速度达到最大值，应使前、后轮有可能被制动同步抱死滑移，这时各轴理想制动力关系为

F?1?F?2??G （3—1） F?1?(L2??G) （3—2） F?2(L1??hg)式中：F?1：前制动器制动力 F?2：后制动器制动力 G：汽车重力

L1：汽车质心至前轴中心线的距离 L2：汽车质心至后轴中心线的距离

由上式可知，前后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力是?的函数，如果汽车前后轮制动器制动力能按I曲线的要求匹配，则能保证汽车在不同的附着系数的路面制动时，前后轮同时抱死。

然而，目前大多数汽车的前后制动器制动力之比为定值。常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动力分配系数，并以符

号? 来表示，即

F???1F （3—3）

?2当汽车在不同?值的路面上制动时，可能有以下3种情况。

（1）当???0时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但是丧失了

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hg：汽车质心高度

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转向能力；

（2）当???0时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；

（3）当???0时：制动时总是前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。

分析表明，汽车在同步附着系数为?的路面上制动（前、后轮同时抱死）时，

du其制动减速度为

dt?qg??0g，即q??0，q为制动强度。而在其他附着系数

φ的路面上制动时，达到前轮或后轮同时抱死的制动强度q??，这表明只有在

???0的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。

图3.1制动力分配曲线

综上所述，本次设计的中级轿车的同步附着系数取0.7。

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第4章 制动器的设计与计算

4.1 前、后轴制动力矩和制动力分配系数?的确定

根据公式：

??L2??0hgL （4—1）

得：??1600?0.7?540?0.71 （4—2）

2800 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩：

Mv2max?G?L1?qhg??reL （4—3）

式中：φ——该车所能遇到的最大附着系数； q ——制动强度；

re——车轮有效半径；

Mv2max —后轴最大制动力矩； G——汽车满载质量；

L——汽车轴距；

a?1200?0.71 其中q???0.71 （4—4）

a?????0??hg1200??0.71?0.7??540故 M前轴 M?2max?14000（4—5） ?1.2?0.7?0.54??0.7?392?10?3?1127.8Nm

2.8?1max ?1127.85?1.02?1150.4Nm （4—6）

4.2 后轮鼓式制动器结构参数的计算

1） 制动鼓直径D

D 根据

Dr在0.70～0.83之间选取

D 取

Dr=0.7

D=280mm 即R=140mm

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本科生毕业设计（论文）

其中

Dr——轮辋直径392mm

2）制动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b

制动蹄摩擦衬片的包角β在β=90°～120°范围内选取。 取β=100°

根据单个制动器总的衬片米厂面积ΣA取200～300cm2 取A=300cm 根据 得 ：

A?Rb?

（4—7）

b?A300?100??12.7cm（4—8）R?140?100

3）摩擦衬片初始叫 根据

?0选取

??0?90??(1002)?40?

（4—9）

4）张开力P作用线至制动器中心的距离e

（4—10）

根据e=0.8R 得：e=0.8×140=112mm

5）制动蹄支撑中心的坐标位置a和c

（4—11） 根据a=0.8R 得：a=0.8×140=112mm ； c 越小越好。

4.3 前轮盘式制动器结构参数的计算

1）制动盘直径D

根据制动盘的直径D为轮辋直径的70%～79%，而且汽车的总质量大于2

吨，因此制动盘直径D取轮辋直径的77%。

轮辋直径为392mm。D =392×77%=302mm

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2）制动盘厚度选取

通常，实心制动盘厚度可选取为10mm～20mm；只有通风孔道的制动盘的

两个工作面之间的尺寸，即制动盘的厚度取为20mm～50mm，但多采用20mm～30mm。

由于采用实心盘，因此盘的厚度h为15mm。 3）摩擦衬快内半径R1与外半径R2

摩擦衬快的外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作

时摩擦衬快外缘与内缘的圆周速度相差不大，则其磨损就不会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。

R2

R1?1.5根据 得

（4—12）

，

R1?90mmR2?135mm

4）摩擦衬快工作面积A

根据制动摩擦衬快单位面积占有的汽车质量在1.6kg/cm2～3.5kg/cm2内

选取。

A??(R2?R1)2?50360?883.1mm2（4—13）

表4-1制动盘主要参数

制动盘外径 302mm 工作半径 112.5mm 制动盘厚度 15mm 摩擦面积 摩擦衬快厚度 883.1mm 14mm 4.4 制动器制动效能因数计算

1）前轮盘式制动器效能因数：

根据公式BF=2f （4—14） f ——取0.35 得BF=2×0.35=0.7 2）后轮鼓式制动器效能因数 领蹄制动蹄因数：

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???f?f??BFT1?b?1?fc???b?? 根据公式：（4—15）

BFT1?126?0.4????1.363?1?0.4?1?

得：

从蹄制动蹄因数：

???f?f??BFT2?cb???1?f?b? （4—16）?根据公式：

BFT2?126?0.4????0.5763?1?0.4?1? 得：

4.5 盘式制动器摩擦衬块的设计计算

对于常见的扇形摩擦衬快，如果其径向尺寸不大，则取R为平均半径Rm或有效半径只Re已足够精准。

R?R2135?90??112.5mm （4—17）平均半径：Rm?1 22 R1 ，R2——扇型摩擦衬快的内半径和外半径； 有效半径：

4?m???RmRe??1?2??3?(1?m)? （4—18）

m =R1/R2≤0.66取0.67 （4—19）

4?0.67? Re??1???112.5?114mm （4—20）

3?(1?0.67)2?

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第5章 液压制动驱动机构设计

5.1 盘、鼓式制动器制动轮缸直径d的确定

前轮盘式制动器制动轮缸直径：

p?M?/R?Kt 式中： M?：单个制动器制动力；

Kt：盘式制动器制动效能因素； R：制动盘半径。 d1?2F015212.7?p?23.1?412?48. 6 根据GB7524-87标准规定，前轮缸直径取50mm 后轮鼓式制动器制动轮缸直径：

dF02?2?p?210435.63.14?12?33.3 根据GB7524-87标准规定，取后轮轮缸直径35mm。5.2 制动主缸直径d0的计算

1）一个轮缸的工作容积：

V?ni?4??1d2w? 式中：dw：一个轮缸活塞的直径； n：轮缸的活塞数目；

?：一个轮缸活塞在完全制动时的行程，初选1mm。 前轮轮缸工作容积 Vi?5024mm3 后轮轮缸工作容积 V3i?4808mm 2）所有轮缸的总工作容积V

V?2V1?2V2?19664mm3 17

（5—1）

（5—2） （5—3）

（5—4） 5—5）

（

本科生毕业设计（论文）

3)制动主缸直径

V??4式中 V：主缸工作容积；

d0s0 （5—6）

d0：主缸活塞直径； s0：活塞行程；

s0?(0.8～1.2)d （5—7）

取 s0?1.0d0。

4V d0?301.0??30mm （5—8）

根据GB7524-87的系列尺寸，取30系列。

5.3 制动踏板行程Sp

SP?ip(sm??01??02) （5—9）

式中： ip：踏板机构传动比，取ip=4；

?01：主缸中推杆与活塞间隙，取?01?2mm； ?02：主缸活塞行程，取?02?1.5mm。

（5—10） Sp?4?(12.8?2?1.5)?65.2mm?(100～150)mm

故符合要求。

5.4 制动踏板力Fp

Fp??42d0p1ip? （5—11）

式中： d0：制动主缸活塞直径； p：制动管路的液压 ；

～0.95，取0.95 ?：制动踏板机构及制动主缸的机械效率，??0.85?11Fp??302???6?1662.35?(500～700)N （5—12）

430.85这样就需要增加伺服制动系，选用真空助力机构。

Fp'?FP/I （5—13）

式中： I：真空助力比，取4。 1662.35Fp'??415.6?(500～700)N （5—14）

4故符合要求。

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第6章 评价分析

6.1 汽车制动性能评价指标

汽车制动性能主要由以下三个方面来评价： 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，即抗热衰退性能。

3)制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。

6.2 制动效能

制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。本次设计的《中级轿车制动系设计在经过前述的设计计算参数选择确定后，经过严密的推理，有根据的推论，保证了其要达到的性能，计算结果符合要求。

6.3 制动效能的恒定性

制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。制动器抗热衰退性能一般用一系列连续制动时制动效能的保持程度来衡量。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。本次设计的制动器是用珠光体灰铸铁制成制动盘，无石棉作为摩擦材料，正常制动时，摩擦副的温度在200℃左右。

6.4 制动时汽车的方向稳定性

制动过程中，有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力而使汽车失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶轨道、下沟、滑下山坡的危险情况。一般称汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力为制动时汽车的方向稳定性。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力，则汽车

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将偏离原来的路径。

从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑；其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后车轮都抱死的情况，以维持汽车的转向能力。最理想的情况就是防止任何车轮抱死，前、后车轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。

6.5制动系统发展趋势

已经普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融人到制动系统当中，这些需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能。这就使得制动系统结构复杂化，增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度。制动系统要求结构更加简洁，功能更加全面和可靠，制动系统的管理也成为必须要面对的问题。电子技术的应用是大势所趋。

从制动系统的供能装置、控制装置、传动装置、制动器4个组成部分的发展历程来看，都不同程度地实现了电子化。人作为控制能源，启动制动系统，发出制动企图。制动能源来自储存在蓄电池或其它供能装置。采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元(ECU)进行制动系统的整体控制。每个制动器有各自的控制单元。机械连接逐渐减少，制动踏板和制动器之间动力传递分离开来。取而代之的是电线连接。.电线传递能量，数据线传递信号，所以这种制动又叫做线控制动。这是自从ABS在汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。 电液复合制动系统是从传统制动向电子制动的一种有效的过渡方案。采用液压制动和电制动两种制动系统。这种制动系统既应用了传统的液压制动系统以保证足够的制动效能和安全性，又利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩，提高汽车的燃料经济性，同时降低排放，减少污染。

电子制动首先应用到飞机上。目前处于向汽车领域应用的研究和改进阶段。随着技术进步，各种问题会逐步得到解决。电制动系统最终会取代传统的以液压为主的制动控制系统以及电液复合制动系统。电制动或者线控制动(BBW)是未来制动系统发展的方向。电制动器和电制动控制单元、制动力模拟器是其重要组成部分。反馈制动力给制动踏板产生制动感觉。电制动具有其它传统制动无法比拟的优点：

1)结构简单。系统质量较传统制动系统降低很多，从而减少了整车质量； 2)制动响应时间短。提高制动性能，缩短制动距离；

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本科生毕业设计（论文）

3)系统中不存在制动液。维护容易、简单，采用电线连接，系统的耐久性能良好；

4)系统总成的制造、装配、调试、标定更快，易于采用模块化结构；

对于大部分人来说，电制动系统是全新的制动系统，它为将来的智能化车辆

提供了条件。

随着技术的进步，各种问题会逐步得到解决。戴姆勒-克莱斯勒汽车公司已经把一种电制动系统——测控一体化制动系统——安装在奔驰乘用车上。它是一种功能强大的机电一体化的系统。在汽车运行中，系统感知制动踏板的动作，并把相关信息传递给控制单元。控制单元发出指令给执行器进行各车轮的制动。它可以根据制动踏板的加速度来识别驾驶员是否正在进行紧急制动并做出迅速反应，缩短制动距离。这种系统会增加驾驶者的安全感和舒适感，使停车过程平顺。可以预见不久的将来会有更多的电制动系统得到装车应用。

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第7章 结论

本次毕业设计是吉利自由舰2012款轿车的制动系统，设计中对制动系统的前、后制动器、制动主缸、制动管路布置进行了设计及计算，并绘制出了前、后制动器装配图、制动主缸装配图、制动管路布置图、制动盘和制动鼓的零件图，并应用MATLAB软件编程，绘制出汽车制动力分配曲线。

设计的吉利自由舰2012款轿车采用了前盘后鼓式制动器，双管路制动系统、间隙可调结构的制动器满足了设计要求。制动器的制动力能满足汽车使用的要求，可以充分利用好地面附着力，保证汽车制动过程中具有很好的制动能力。本次设计的汽车制动器达到了预期的目标。

通过本次毕业设计，我学会了如何查阅资料和观察实物进行分析，整个设计过程中，综合运用了大学所学的机械制造、汽车设计、工艺学、互换性等知识。提高了自身的设计能力，为以后的工作奠定了良好的基础。

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本科生毕业设计（论文）

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致谢

在本次毕业设计即将完成之际，我要对多次帮助和培养我的老师，还有和我一起学习和给我解答问题的同学们表示衷心的感谢。本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有导师的指引和赠予，没有同学和朋友的帮助和支持，我的成果肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。

在这里我要特别感谢指导老师李刚老师。从选择毕业设计的题目到毕业设计的完成，都得到了李老师的悉心指导。李老师不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的毕业设计课题能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，使我做了许多有益的思考。在此表示诚挚的感谢和由衷的敬意。同时李老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，是我将来工作学习当中的榜样。

最后还要感谢我的同学和朋友们。感谢他们在同样忙碌的时间里，抽出时间为我解答疑难问题，他们对待学习的态度也深深地感染了我，他们也是我的好榜样。再一次感谢所有帮助和鼓励我的老师和同学。

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附 录1

MATLAB程序和制动力分配曲线

x=[0:1:18000];

G=14000;L=2.8;L2=1.6;Hg=0.58;

y1=G/Hg*(L2^2+4*Hg*L/G*x).^0.5-G*L2/Hg-2*x; y1=y1/2;

g=11000;L=2.8;L2=1.6;Hg=0.54;

y2=g/Hg*(L2^2+4*Hg*L/g*x).^0.5-g*L2/Hg-2*x; y2=y2/2; B=0.744; y3=(1-B)/B*x plot(x,y1,x,y2,x,y3)

title('中级轿车的β线与I曲线图') gtext('B')

text(17000,6200, 'β线') text(13000,4100, 'I曲线(满载)') gtext('I曲线(空载)')

xlabel('Fμ1/kN');ylabel('Fμ2/kN')

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a9a7.html