（毕业设计）福田轻型货车制动系统设计说明书 - 图文

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摘 要

制动系统是汽车中最重要的系统之一。因为随着高速公路的不断发展，汽车的车速将越来越高，对制动系的工作可靠性要求日益提高,制动系工作可靠的汽车能保证行驶的安全性。由此可见，本次制动系统设计具有实际意义。

本次设计主要是对轻型货车制动系统结构进行分析的基础上，根据对轻型货车制动系统的要求，设计出合理的符合国家标准和行业标准的制动系统。

首先制动系统设计是根据整车主要参数和相关车型，制定出制动系统的结构方案，其次设计计算确定前、后鼓式制动器、制动主缸的主要尺寸和结构形式等。最后利用计算机辅助设计绘制出了前、后制动器装配图、制动主缸装配图、制动管路布置图。最终对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。另外在设计的同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等因素。结果表明设计出的制动系统是合理的、符合国家标准的。

关键词：轻型货车；制动；鼓式制动器；制动主缸；液压系统.

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Abstract

Braking system is one of the most important system in the automotive . because of the continuous development with the highway. The car will become more and more high-speed, braking system on the work of the increasing reliability requirements,Brake work of a reliable car,guarantee the safety of travelling,This shows that, The braking system design of practical significance.

The braking system is one of important system of active safety. Based on the structural analysis and the design requirements of intermediate car’s braking system, a braking system design is performed in this thesis, according to the national and professional standards.

First through analyzing the main parameters of the entire vehicle, the braking system design starts from determination of the structure scheme. SecondlyCalculating and determining the main dimension and structural type of the front、rear drum brake，brake master cylinder ans so on，Finally use of computer-aided design drawing draw the engineering drawings of the front and rear brakes, the master brake cylinder, the diagram of the brake pipelines. Furthermore, each target of the designed system is analyzed for checking whether it meets the requirements. some factors are considered in this thesis, such as simple structure, low costs, and environmental protection, etc. The result shows that the design is reasonable and accurate, comparing with the related national standards.

Key words：light truck；brake；drum brake；master cylinder；hydraulic pressure system

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目 录

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

1.1 本次制动系统设计的意义 ....................................................................... 1 1.2 本次制动系统应达到的目标 ................................................................... 2 1.3 本次制动系统设计内容 ........................................................................... 2 1.4 汽车制动系统的组成 ............................................................................... 3 1.5制动系统类型 ............................................................................................ 3 1.6 制动系工作原理 ....................................................................................... 3 第2章 汽车制动系统方案确定 ............................................................................ 5

2.1 汽车制动器形式的选择 ........................................................................... 5 2.2 鼓式制动器的优点及其分类 ................................................................... 6 2.3 盘式制动器的缺点 ................................................................................... 7 2.4 制动驱动机构的结构形式 ....................................................................... 8

2.4.1简单制动系 ..................................................................................... 8 2.4.2动力制动系 ..................................................................................... 9 2.4.3伺服制动系 ..................................................................................... 9 2.5 制动管路的形式选择 ............................................................................. 10 2.6 液压制动主缸方案的设计 ..................................................................... 11 第3章 制动系统主要参数的确定 .................................................................... 13

3.1 轻型货车主要技术参数 ......................................................................... 13 3.2 同步附着系数的?0的确定 ..................................................................... 13 3.3 前、后轮制动力分配系数?的确定 ..................................................... 14 3.4 鼓式制动器主要参数的确定 ................................................................. 14 3.5 制动器制动力矩的确定 ......................................................................... 15 3.6 制动器制动因数计算 ............................................................................. 16 3.7 鼓式制动器零部件的结构设计 ............................................................. 17 第4章液压制动驱动机构的设计计算 ................................................................ 21

4.1制动轮缸直径d的确定 .......................................................................... 21 4.2 制动主缸直径d0的计算 ........................................................................ 21 4.3 制动踏板力FP ........................................................................................ 22

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4.4 制动踏板工作行程Sp ............................................................................ 22 第5章 制动性能分析 .......................................................................................... 23

5.1 制动性能评价指标 ................................................................................. 23 5.2 制动效能 ................................................................................................. 23 5.3 制动效能的恒定性 ................................................................................. 23 5.4 制动时汽车的方向稳定性 ..................................................................... 24 5.5 前、后制动器制动力分配 ..................................................................... 24

5.5.1 地面对前、后车轮的法向反作用力 .......................................... 24 5.5.2 理想的前、后制动器制动力分配曲线 ...................................... 25 5.5.3 实际的前、后制动器制动力分配曲线 ...................................... 25 5.6 制动距离S .............................................................................................. 25 5.8 汽车能够停留在极限上下坡角度计算 ................................................. 26 第6章 总 结 ........................................................................................................ 27 参考文献 ................................................................................................................ 28 致谢 ........................................................................................................................ 29 附 录1 ................................................................................................................... 30 附 录2 ................................................................................................................... 37

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第1章 绪 论

汽车工业是一个综合性产业，汽车工业的生产水平，能够代表一个国家的整个工业水平，汽车工业的发展，能够带动各行各业的发展，进而促进我国工业生产的总体水品。所以重视发展汽车工业 ，有着深远的现实意义。

随着我国经济的发展，尤其我国对外贸易的不断扩大，汽车工业受到国外同行业的强烈竞争，而我国汽车工业起步比较晚，生成技术水平较低，因而改进和提高我国的汽车性能及其机构是一个迫在眉睫的问题，这关系到我国汽车工业的生存与发展的大事。

汽车的行驶速度是汽车的一个重要性能参数。尽可能提高汽车的行驶速度，是提高运输生产率的主要技术措施之一 ，但必须保证行驶的安全性为前提。因此在道路宽阔平坦，人流和车流又较小的情况下，汽车可以用高速度行驶，而在转向或者行驶在不平路面或两车交会时，都必须降低车速，特别是在遇到障碍物，或者碰撞行人或其他车辆危险时，更需要在尽可能短的距离内将车速降低到最低，甚至为零。如果汽车不具备这一性能，高速行驶就不可能实现。

汽车在下长坡时，在重力作用下，有不断加速到危险程度的倾向，此时应当将车速限制在一定的安全性以内 ，并保持稳定。

此外对已停驶的汽车，应使其可靠的驻留在原地不动。

上述使行驶中的汽车减速甚至行车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以及使已静止的汽车保持不动，这些作用叫做制动。保证这些性能的系统叫制动系统

因此对汽车制动系统的研究，开发是汽车工业的一个非常重要的课题，如何改善汽车的制动效能，改善制动器的结构使一个重要环节。

1.1 本次制动系统设计的意义

在交通运输中，公路运输日益成为主要的交通运输形式。高速公路的快速发展使汽车运输速度加快。但是，在提高车速的同时，汽车应能够及时地制动，减速，停车。特别是在人流、车流比较大的道路上行车，安全行驶是最重要的前提条件。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起制动作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装

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车用作前轮制动器。

此外，双领蹄式制动器，由于其结构呈中心对称，因而领蹄对鼓作用的合力恰好相互平行，属于平衡式制动器。领从蹄与其他型式制动器均不能保证这种平衡，是非平衡式制动器。非平衡式制动器将对轮毂轴成造成附加径向载荷而且领蹄或次领蹄摩擦片表面单位压力大于从蹄磨损较严重，为使衬片寿命均衡可将从蹄式的衬片包角适当减小。

由于本次设计的是轻型货车制动器，汽车在制动时轴荷要前移原理前轮的制动力应大于后轮，如果后轮制动力大于前轮且先制动于后轮即后轮先抱死时汽车将出现制动跑偏或侧滑现象，这将极易造成严重的交通事故！所以本次设计前轮选用双增力式鼓式制动器，后轮选用领从蹄式鼓式制动器。

2.3 盘式制动器的缺点

盘式制动器的缺点：

1）效能较低。故用于汽车制动时所需制动促动管路压力较高。一般用于伺服装置

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2）难以完全防止尘污和锈蚀

3）兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂。 盘式制动器又称为碟式制动器，这种制动器兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂,摩擦片的耗损量较大，成本贵，衬块工作面小，磨损快，使用寿命短，需要用高材质的衬块，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用，所以只能适用于轿车和一些微型车上，不适合用于货车上，因此我们选用鼓式制动器。

2.4 制动驱动机构的结构形式

制动驱动机构用于将驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩。

制动系统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。所以首先保证制动驱动机构工作可靠性；其次是制动力的产生和撤除都应尽可能快，充分发挥汽车的制动性能；再次是制动驱动机构操纵轻便省力；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力矩有一定的比例关系。保证汽车在最理想的情况下产生制动力矩。

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

2.4.1简单制动系

简单制动系即人力制动系，是单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。

机械式的靠杆系或钢丝绳传力，结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，传动比小，润滑点多，且难以保证前后轴制动力的正确比例和左右轮制动力的均衡所以在汽车的行车制动装置中已被淘汰。因为这种方式结构简单、经济性好，工作可靠等优点广泛地应用于中，小型汽车的驻车制动器中。

液压制动用于行车制动装置。制动的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，可以安装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，而不需要制动臂等传动件。这样就减少了非黄载质量。液压制动也有器缺点。主要是过度受热后会有一部分制动液液化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系效能降低，甚至完全失效，液压制动广泛应用在轿车，轻型货车及一部分中型货车上。

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2.4.2动力制动系

动力制动即利用发动机的动力转化而成，并表现为气压或液压形式的势能作为汽车制动的全部力源，驾驶员施加于踏板或手柄上的力仅用于回路中的控制元件的操纵。从而可式踏板力较小，同时又又适当的踏板行程。 （1）气压制动系

气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车以及汽车列车之间制动驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开均很方便，因此被广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气筒、制动阀等装置，使其结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长(0.3s～0.9s)，因此，当制动阀到制动气室和储气筒的距离较远时，有必要加设气动的第二级控制元件——继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低(一般为0.5MPa～0.7MPa)，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。 （2）气顶液式制动系

气顶液式制动系是动力制动系的另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于其气压系统的管路短，故作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型汽车上，一部分总质量为9t—11t的中型汽车上也有所采用。 （3）全液压动力制动系

全液压动力制动系除了具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动反应快、制动能力强、受气阻影响较小、易于采用制动力调节装置和防滑移装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但其结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，并未得到广泛应用，目前仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用自卸汽车上。

2.4.3伺服制动系

伺服制动系是在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使人力与动力并用。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、货车上得到了广泛的应用。

按伺服系统能源的不同，又有真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服

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制动系之分。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。

综上所述，经过比较与分析，本次设计轻型货车采用液压传动。

2.5 制动管路的形式选择

为了提高制动驱动机构的工作可靠性，保证行车安全，制动管路一般都采用分立系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分属于两个或更多的相互隔绝的回路。这样，即使其中一个回路失效后，另一个回路仍然可以起作用。一般多设计成双回路。

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。

（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

图2—2（a）为一轴对一轴II型，前轴制动器与后桥制动器各用一各回路。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使用，成本较低，目前在各类汽车特别使商用车上用的最广泛。对于这种形式，若后轮制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力。对于采用前轮驱动因而前轮制动强于后轮的乘用车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足，并且，若后桥负荷小于前轴负荷，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。

图2—2（b）X型的结构也很简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能保持正常值的50%，但是，一旦某一管路破损造成制动力不对称，此时

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前轮超制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。因此这种方案适用于主销偏移距为（达20mm）的汽车上，这时，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车稳定性。

图2—3（c）一轴版对半轴HI型。两侧前制动器的半数轮缸和全部后轮制动器轮缸属一个回路，其余的前轮缸属另一回路。

图2—4（d）半轴一轮对半轴一轮LL型。两个回路分别对两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器器作用。

图2—5（e）双半轴对双半轴HH型。每个回路均只对每个前、后制动器的半数轮缸器作用。这种形式的双回路制动效能最好。

HI，LL，HH型的结构均比较复杂。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，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，紧急制动情况下后轮极易先抱死。

综合各个方面的因素和比较各回路形式的优缺点。本次设计选择了为一轴对一轴II型

2.6 液压制动主缸方案的设计

为了提高汽车的行驶安全性，现代汽车的行车制动装置均采用双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，因此用与单回路制动系的单腔制动主缸已被淘汰。制动主缸由灰铸铁制造，也可以采用低碳钢冷挤成形；活塞可用灰铸铁，铝合金或中碳钢制造。

主缸的作用是将驾驶员踩到制动踏板上的压力传递到四个车轮的制动器以使汽车停车。主缸将驾驶员在踏板上的机械压力转变为液压力，在车轮制动器处液压力转（变为机械力。主缸利用液体不可压缩原理，将驾驶员的踏板运动传送到车轮制动器。主缸由储液罐和主缸体构成。储液罐提供主缸工作的制动液。现在的所有储液罐都是分体设计，即两个独立的活塞有两个独立的储液区域。分体设计分别为前轮和后轮，或一个前轮一个后轮的液压系统供液，以防一个液压系统失效影响另一个液压系统。本次设计采用的制动主缸为串列双腔制动主缸。

如图所示，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进油螺栓和各自旁通孔、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。

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

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