轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含仿真

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The safety performance of cars has gradually become one of the major factors for consumers to consider when buying cars. Therefore, the standard of the car's hydraulic braking system is defined by the market at a higher level. If companies want to expand their own brand of cars, It is necessary to pay attention to the braking system on the car, which constitutes a benign reform of the performance of the hydraulic braking system of the car. The use of Proe software in the car to simulate the three-dimensional model has also been widely used by the automotive industry. This paper uses Proe software to simulate and analyze the disc brakes of the car's hydraulic braking system. This article mainly designs the hydraulic braking system for cars. The main components of the braking system are selected or calculated, and the Proe software of the disc brake is used for three-dimensional modeling and motion simulation analysis to check the rationality and feasibility of the hydraulic braking system of the car. Key words: brake system; disc brake; simulation analysis I 目 錄 1轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)概述 1 1.1轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景 1 1.2轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 1 1.3轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 2 2轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2 2.1轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3 2.2轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 8 2.3液壓制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器工作原理 9 2.4液壓制動(dòng)主缸的工作原理 10 2.5制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器工作原理 11 2.5.1鼓式制動(dòng)器 11 2.5.2盤(pán)式制動(dòng)器 12 3制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 13 3.1制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 13 3.2制動(dòng)力及制動(dòng)力矩分配系數(shù) 13 3.2.1制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 15 3.2.2盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)確定 15 3.2.3盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力計(jì)算 17 3.3制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.4駐車(chē)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 18 4 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式選擇 19 4.2液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇 19 4.3盤(pán)式制動(dòng)器液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 20 4.3.1前輪制動(dòng)輪缸直徑的確定 20 4.3.2制動(dòng)主缸與工作容積設(shè)計(jì)計(jì)算 20 4.4制動(dòng)踏板力與踏板行程 21 4.5制動(dòng)踏板工作行程 21 5制動(dòng)性能分析 23 5.1轎車(chē)制動(dòng)性概念及評(píng)價(jià)指標(biāo) 23 5.2制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離S 23 6液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器仿真分析 24 6.1液壓制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)仿真分析概述 24 6.2盤(pán)式制動(dòng)器三維仿真 24 6.2.1制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)仿真 24 6.2.2制動(dòng)器制動(dòng)塊仿真 29 6.2.3制動(dòng)器制動(dòng)鉗體仿真 32 6.3Proe軟件盤(pán)式制動(dòng)器三維模型裝配 36 6.3.1制動(dòng)盤(pán)裝配 36 6.3.2制動(dòng)鉗體裝配 39 6.3.3制動(dòng)器總裝配 42 6.4盤(pán)式制動(dòng)器運(yùn)動(dòng)分析 45 6.5制動(dòng)盤(pán)有限元分析 47 7 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析 50 8 結(jié)論 51 致謝 52 參考文獻(xiàn) 53 1 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)概述 1.1 轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是控制轎車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行不可缺少的重要部分。轎車(chē)的制動(dòng)器是轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用制約轎車(chē)正常運(yùn)動(dòng)行駛的一個(gè)關(guān)健裝置，是轎車(chē)上不可或缺的安全部件。轎車(chē)的制動(dòng)性能直接影響轎車(chē)在路面正常行駛,轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)為越來(lái)越多的人所重視。然而，隨著路面質(zhì)量和轎車(chē)技術(shù)的發(fā)展,轎車(chē)的行駛速度的不斷提高給人們的生活帶來(lái)了許多便利,但隨之而來(lái)的交通安全事故也日益嚴(yán)重,人們的生命和財(cái)產(chǎn)受到了嚴(yán)重威脅。雖然轎車(chē)安全技術(shù)在一定程度上提高了轎車(chē)駕駛的安全性,但最根本的問(wèn)題仍然是如何提高轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的安全性能。 轎車(chē)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)十分引人關(guān)注的問(wèn)題就變成了如何保證行車(chē)安全。毫無(wú)疑問(wèn)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)是轎車(chē)上的一個(gè)十分關(guān)鍵的系統(tǒng)組成，它對(duì)對(duì)轎車(chē)行駛的安全性和制動(dòng)的可靠性的作用是不容忽視的。現(xiàn)代交通事故頻發(fā)的一個(gè)十分重要的原因就是制動(dòng)器的制動(dòng)效能衰退，這是因?yàn)橐坏┲苿?dòng)器的持續(xù)負(fù)荷過(guò)大，汽車(chē)行駛環(huán)境十分惡劣，制動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱不能及時(shí)的傳遞出去，從而使汽車(chē)制動(dòng)器的制動(dòng)效能衰退。對(duì)于鼓式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，特別是汽車(chē)在高頻率長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)鼓不斷升溫，更容易產(chǎn)生制動(dòng)效能熱衰退現(xiàn)象，從而使行車(chē)的安全性和穩(wěn)定性造成極大威脅?？梢?jiàn)對(duì)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)我們的行車(chē)安全具有重要意義。 伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)轎車(chē)的需求不斷增大，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)的持續(xù)繁榮發(fā)展，汽車(chē)零部件出口量逐年高速上升。雖然現(xiàn)在情況十分喜人，但是在這繁榮背后仍然隱藏著許多威脅，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)零部件的質(zhì)量受到市場(chǎng)的不斷考驗(yàn)，整車(chē)召回事件時(shí)有發(fā)生，買(mǎi)家對(duì)于汽車(chē)本身質(zhì)量的要求不斷增加，人們對(duì)它的質(zhì)量要求也隨之不斷提升?？紤]到目前的形式和將來(lái)的發(fā)展，我們有十分必要加強(qiáng)對(duì)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)方面的研究。而液壓制動(dòng)系統(tǒng)，最重要的一點(diǎn)就是它可以滿足大部分汽車(chē)的制動(dòng)性能要求，適應(yīng)面十分寬廣。因此，我們可以以液壓制動(dòng)系統(tǒng)為著手點(diǎn)進(jìn)行研究，為以后更深入的研究提供理論參考。 1.2 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 隨著人工智能轎車(chē)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，轎車(chē)對(duì)社會(huì)重要的生活行為進(jìn)行改變從未如現(xiàn)在這般巨大,許多汽車(chē)企業(yè)通過(guò)轎車(chē)制動(dòng)性能優(yōu)越性贏得更多的市場(chǎng)份額,因此汽車(chē)企業(yè)在轎車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)上的研發(fā)投入越來(lái)越多，以至于轎車(chē)的制動(dòng)性能是影響汽車(chē)企業(yè)發(fā)展的非常重要因素之一,同時(shí)改善轎車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)變成了汽車(chē)設(shè)計(jì)制造行業(yè)和事業(yè)產(chǎn)業(yè)群的重要使命。在轎車(chē)在路面正常行駛時(shí),轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)器上的制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)塊摩擦,車(chē)輪受到制動(dòng)力與地面的摩檫力使轎車(chē)減速或者停車(chē)?，F(xiàn)在汽車(chē)行業(yè)對(duì)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作的這一過(guò)程中轎車(chē)受力情況的分析個(gè)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)被企業(yè)所重視。 1.3 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 轎車(chē)的制動(dòng)性能是轎車(chē)正常工作的核心因素。轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為了提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)的效率有必要對(duì)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。德國(guó)和美國(guó)不僅研究開(kāi)發(fā)出了液壓制動(dòng)系統(tǒng)的部件總成的專家系統(tǒng),并且研發(fā)出了轎車(chē)整車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究開(kāi)發(fā)。中國(guó)的轎車(chē)液壓制動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)也在高速發(fā)展，許多國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)專家積累的轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)技巧作為汽車(chē)行業(yè)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)里,并用于轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研發(fā),使得汽車(chē)設(shè)計(jì)人員用更少的經(jīng)理得到最佳方案。 （1）能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 （2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車(chē)制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。 （3）工作可靠。 （4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好 （5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。 （6）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。 2 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1 轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)其作用是讓在路面正常行駛中的轎車(chē)能夠自由的進(jìn)行減速和停車(chē)。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)油管、真空助力器、制動(dòng)主缸、制動(dòng)分泵、制動(dòng)器等部分組成，其中最常見(jiàn)的制動(dòng)器分為鼓式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器。 一般家庭轎車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)踏板、真空助力泵、制動(dòng)總泵（也稱為制動(dòng)主缸）、制動(dòng)液（也稱為剎車(chē)油）、制動(dòng)油管、制動(dòng)分泵（也稱為制動(dòng)輪缸）和車(chē)輪制動(dòng)器組成。轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如圖2-1。 圖2-1轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) Fig. 2-1 structure of car hydraulic braking system 制動(dòng)踏板是司機(jī)最常接觸的一個(gè)部件，它把駕駛員踩踏板的力轉(zhuǎn)化為推動(dòng)制動(dòng)總泵活塞的力。制動(dòng)踏板的行程調(diào)整是制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整的重要內(nèi)容。 制動(dòng)踏板行程的三個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：制動(dòng)踏板的自由行程、常規(guī)制動(dòng)的踏板行程及急制動(dòng)的踏板行程。制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)如圖2-2。 圖2-2制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu) Fig. 2-3 brake master pump structure 制動(dòng)總泵的作用是產(chǎn)生高壓油液通過(guò)油管傳到各個(gè)輪缸，使輪缸張開(kāi)推動(dòng)制動(dòng)蹄片產(chǎn)生制動(dòng)力。制動(dòng)總泵結(jié)構(gòu)如圖2-3。 圖2-3制動(dòng)總泵結(jié)構(gòu) Fig. 2-3 brake master pump structure 真空助力器是轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，利用轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)氣管形成真空與大氣之間的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力。真空助力器結(jié)構(gòu)如圖2-4。 圖2-4真空助力器實(shí)物 Fig. 2-4 vacuum booster object 制動(dòng)液是轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中傳遞制動(dòng)液體壓力的液態(tài)介質(zhì)，分為DOT3、DOT4、DOT5、DOT5.1四個(gè)級(jí)別。轎車(chē)常用DOT3、DOT4礦物油型制動(dòng)液。其結(jié)構(gòu)如圖2-5。 圖2-5儲(chǔ)蓄罐體 Fig. 2-5 savings tank body 制動(dòng)管路系統(tǒng)的作用是在轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)為液壓油的流動(dòng)提供實(shí)行空間。轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置如圖2-6 圖2-6制動(dòng)管路系統(tǒng) Fig. 2-6 Brake piping system 制動(dòng)分泵是轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中重要制動(dòng)系統(tǒng)的組成部分，它主要的作用是使制動(dòng)器的制動(dòng)塊與制動(dòng)盤(pán)相互摩擦，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低車(chē)速或者停車(chē)的作用。其結(jié)構(gòu)如圖2-7。 圖2-7制動(dòng)分泵結(jié)構(gòu) Fig. 2-7 Brake pump structure 制動(dòng)器中的鼓式制動(dòng)器主要是由制動(dòng)輪缸、制動(dòng)蹄、制動(dòng)鼓、摩擦片、回位彈簧等主要構(gòu)件組成。鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2-8。 圖2-8鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) Fig. 2-8 drum brake structure 盤(pán)式制動(dòng)器也叫碟式制動(dòng)器，其主要部分由盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)、盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)鉗、盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片、盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)分泵、盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)油管等部分構(gòu)成。盤(pán)式制動(dòng)器通過(guò)液壓制動(dòng)系統(tǒng)把制動(dòng)液的液體壓力施加到盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)鉗上，來(lái)實(shí)現(xiàn)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)摩擦片盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)發(fā)生摩擦，從而達(dá)到轎車(chē)在路面正常行駛能夠自由的減速或者停車(chē)的目的。盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2-9。 圖2-9盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu) Fig. 2-9 Disc brake structure 2.2 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理是制動(dòng)塊與制動(dòng)盤(pán)摩擦，將轎車(chē)的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能發(fā)散出去。在路面上正常行駛的轎車(chē)在其實(shí)現(xiàn)加速過(guò)程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能和動(dòng)能，轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)將轎車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到空氣中來(lái)實(shí)現(xiàn)轎車(chē)的正常制動(dòng)動(dòng)作。轎車(chē)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到100km/h需要大概12秒左右的時(shí)間，但是從100km/h通過(guò)轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轎車(chē)的到靜止要求需要更短時(shí)間，因此轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)必然承受著巨大的能量。市場(chǎng)上的轎車(chē)幾乎都采用液壓制動(dòng)的原因最主要的是因?yàn)橐后w是不能被壓縮的，傳遞壓力時(shí)能夠保障轎車(chē)工作的可靠性，其基本原理是駕駛員踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)真空助力器向制動(dòng)主缸中的剎車(chē)油施加壓力，之后液體將壓力通過(guò)制動(dòng)管路傳遞到制動(dòng)器的制動(dòng)分泵上，然后通過(guò)制動(dòng)液使制動(dòng)器上的活塞運(yùn)動(dòng)，使制動(dòng)器中的制動(dòng)塊與制動(dòng)器上的制動(dòng)盤(pán)相互摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)巨大摩擦力導(dǎo)致轎車(chē)在路面上的減速或者停止。其工作原理如圖2-10。 圖2-10液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 Fig. 2-10 working principle of hydraulic braking system 2.3 液壓制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器工作原理 在閥桿回動(dòng)簧的作用下，閥桿和空氣閥座處于右極限位置，橡膠閥部件被閥門(mén)彈簧壓緊在空氣閥座上，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管與真空助力器相連使前后兩氣室的氣壓相同，即具有相同的真空度。真空助力器的空氣閥口關(guān)閉時(shí)，真空助力器的真空閥口會(huì)打開(kāi)，在這種情況下真空助力器的前后氣室時(shí)相通的，并且相對(duì)于于大氣來(lái)說(shuō)是隔絕。這就是液壓制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器工作原理。 當(dāng)制動(dòng)踏板作用于真空助力器的閥桿上，產(chǎn)生液壓，制動(dòng)輪缸產(chǎn)生張開(kāi)力，推動(dòng)制動(dòng)蹄片產(chǎn)生制動(dòng)力。與此同時(shí)，關(guān)閉真空閥口，使前后氣室隔開(kāi)，即后氣室與真空源斷開(kāi)。外界空氣經(jīng)泡沫濾芯、橡膠閥部件的內(nèi)孔和大氣閥口進(jìn)入后氣室，這樣前后兩氣室產(chǎn)生氣壓差，這個(gè)氣壓差在助力器的膜片、助力盤(pán)、閥體上產(chǎn)生作用力，除一小部分用來(lái)平衡彈簧抗力和系統(tǒng)阻力外，大部分經(jīng)閥體作用在反饋盤(pán)上，并傳遞到制動(dòng)主缸。在這個(gè)過(guò)程中，真空閥口始終處于關(guān)閉狀態(tài)。液壓制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器工作原理如圖2-11。 圖2-11液壓制動(dòng)系統(tǒng)真空助力器 Figure 2-11 the vacuum booster of the hydraulic brake system 在踏動(dòng)踏板的過(guò)程中，閥桿向前移動(dòng)，空氣經(jīng)打開(kāi)的空氣閥口，不斷地進(jìn)入后氣室，閥體不斷地向前移動(dòng)。當(dāng)踏板停留在某一位置時(shí)，閥桿的輸入力、前后氣室產(chǎn)生的伺服力和主缸液壓產(chǎn)生的作用力（助力器的輸出力的反作用力）三者之間保持平衡。當(dāng)前后氣室的氣壓差達(dá)到最大，即后氣室的氣壓完全為大氣氣壓時(shí)，則真空助力器達(dá)到最大助力點(diǎn)，此后，輸入力的變化與輸出力的變化相等，即沒(méi)有伺服力的增加。釋放制動(dòng)踏板，閥桿回動(dòng)簧立即將閥桿和空氣閥座推回，使空氣閥口關(guān)閉，真空閥品開(kāi)啟，閥體在回位簧的作用下，回到初始位置，助力器回到非工作狀態(tài)。制動(dòng)主缸實(shí)現(xiàn)力與液壓的轉(zhuǎn)換助力器的輸出力直接作用在與之相連的制動(dòng)主缸的第一活塞上，從而把力轉(zhuǎn)換為液壓，輸出到車(chē)輪的制動(dòng)分泵，再由制動(dòng)分泵轉(zhuǎn)換成力，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的制動(dòng)。 2.4 液壓制動(dòng)主缸的工作原理 現(xiàn)代轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)普遍采用串列雙腔制動(dòng)主缸，這種形式的制動(dòng)主缸制動(dòng)性能優(yōu)良，對(duì)于轎車(chē)在路面上正常行駛的情況下更能實(shí)現(xiàn)自由制動(dòng)的效果。 轎車(chē)制動(dòng)主缸采用串列雙腔制動(dòng)主缸其結(jié)構(gòu)如圖2-12所示，制動(dòng)主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起所形成的結(jié)構(gòu)。當(dāng)駕駛員壓下制動(dòng)踏板時(shí)，轎車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的踏板驅(qū)動(dòng)通過(guò)制動(dòng)推桿向后推動(dòng)后室的活塞。此時(shí)，主缸內(nèi)部的制動(dòng)液的壓力上升。由于后腔的液壓和彈簧力，前腔中的活塞被向前推動(dòng)，并且前腔中的制動(dòng)流體的制動(dòng)壓力也增加。在駕駛員抽出踏板力后，制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的前后腔室活塞和輪缸活塞通過(guò)相應(yīng)的回位彈簧返回，并且管道中的制動(dòng)液被推回到回流閥以返回到壓力。 圖2-12液壓制動(dòng)主缸的工作原理結(jié)構(gòu) Fig. 2-12 working principle structure of hydraulic brake master cylinder 2.5 制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器工作原理 轎車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器利用由旋轉(zhuǎn)元件的兩個(gè)工作表面和固定元件之間的摩擦產(chǎn)生的強(qiáng)大制動(dòng)扭矩，以允許轎車(chē)在路面上減速或停止。轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)器是液壓制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙轎車(chē)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的主要部件，汽車(chē)工業(yè)中的大多數(shù)制動(dòng)器通過(guò)制動(dòng)器的緊固件在制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件上施加制動(dòng)扭矩，使得旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)角速度降低并且車(chē)輪在地面上的速度和抓地力也可能導(dǎo)致制動(dòng)延遲。車(chē)輪上的道路制動(dòng)力會(huì)減慢或停止轎車(chē)。 2.5.1 鼓式制動(dòng)器 制動(dòng)系統(tǒng)鼓式制動(dòng)器發(fā)生在汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)的早期階段，盤(pán)式制動(dòng)器在汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)和鼓式制動(dòng)器越來(lái)越多地用于汽車(chē)中常用的。汽車(chē)鼓式制動(dòng)器包括兩種類型的制動(dòng)器：內(nèi)鼓式制動(dòng)器和外鼓式制動(dòng)器。內(nèi)鼓式制動(dòng)器的摩擦件是一對(duì)帶有環(huán)形摩擦片的制動(dòng)蹄片，旋轉(zhuǎn)摩擦件是鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓。轎車(chē)車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓安裝在鼓上。當(dāng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，利用制動(dòng)鼓的缸體的內(nèi)部工作表面和制動(dòng)蹄摩擦片的外部工作表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩。外鼓式制動(dòng)器的固定摩擦件是一制動(dòng)具有小的摩擦板和剛性，這是旋轉(zhuǎn)外摩擦鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓和鼓表面的外表面和所述制動(dòng)帶由制動(dòng)鼓所用的摩擦元件。用作一對(duì)摩擦面的與制動(dòng)輪缸中的摩擦板的內(nèi)圓弧面產(chǎn)生的制動(dòng)流體的壓力作用在制動(dòng)鼓，實(shí)現(xiàn)了鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)作用上下的摩擦轉(zhuǎn)矩。其工作原理如圖2-13。 圖2-13鼓式制動(dòng)器工作原理 Fig. 2-13 working principle of drum brake 2.5.2 盤(pán)式制動(dòng)器 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中盤(pán)式制動(dòng)器在帶旋轉(zhuǎn)元件的轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，工作過(guò)程中的盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副為工作面位于端面兩側(cè)的金屬盤(pán)。轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦元件在制動(dòng)液壓力作用下制動(dòng)兩側(cè)的制動(dòng)盤(pán)，盤(pán)式制動(dòng)器工作原理如圖2-14。 圖2-14盤(pán)式制動(dòng)器工作原理 Fig. 2-14 working principle of disc brake 當(dāng)轎車(chē)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)液通過(guò)兩個(gè)盤(pán)式制動(dòng)輪壓在內(nèi)外缸上。盤(pán)式制動(dòng)器活塞在制動(dòng)液的作用下將兩個(gè)制動(dòng)單元推壓在制動(dòng)盤(pán)上，從而產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩。并實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。在制動(dòng)缸的凹槽中的矩形橡膠密封件的邊緣在制動(dòng)活塞的摩擦作用下產(chǎn)生少量的彈性變形。當(dāng)制動(dòng)器被釋放時(shí)，活塞和制動(dòng)單元通過(guò)密封環(huán)的彈性和彈簧的彈力而返回。在轎車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，盤(pán)式制動(dòng)器的矩形橡膠密封不僅起到密封作用，而且還起到活塞回位和自動(dòng)間隙調(diào)整的作用。當(dāng)制動(dòng)摩擦片與摩擦片之間的摩擦力磨損，制動(dòng)時(shí)密封圈的變形達(dá)到極限時(shí)，活塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直到摩擦片壓住摩擦片。在盤(pán)式制動(dòng)器釋放汽車(chē)后，矩形橡膠密封件將推動(dòng)活塞至與磨損前相同的距離，以便制動(dòng)距離仍然保持標(biāo)準(zhǔn)值。固定盤(pán)式制動(dòng)鉗，在制動(dòng)殼體中的制動(dòng)鉗不移動(dòng)，和制動(dòng)盤(pán)并與卡鉗殼體的開(kāi)口槽的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的車(chē)輪固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器。 3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 整車(chē)質(zhì)量： 空載：1550kg 滿載：2000kg 最小離地間隙：155cm 質(zhì)心位置： a=1.35m b=1.25m 質(zhì)心高度： 空載：hg=0.95m 滿載：hg=0.85m 軸 距： L=2.6m 輪 距: L=1.8m 最高車(chē)速： 160km/h 車(chē)輪工作半徑：370mm 輪 胎： 195/60R14 85H 同步附著系數(shù)：=0.6 3.2 制動(dòng)力及制動(dòng)力矩分配系數(shù) 根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì)前，后軸車(chē)輪的法向反力,為： Z1= （3-1） Z2= （3-2） 式中：G — 汽車(chē)所受重力N； L — 汽車(chē)軸距mm； — 汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離mm； — 汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離mm； — 汽車(chē)質(zhì)心高度mm； — 附著系數(shù)。 取一定值附著系數(shù)=0.6； 所以在空，滿載時(shí)可得前后制動(dòng)反力Z為以下數(shù)值 滿載時(shí)：前輪=13267.7N 后輪=6332.3N 空載時(shí)：前輪=10633N 后輪=4557N 表3-1前后軸車(chē)輪附著力 Table 3-1 Adhesion of front and rear axle wheels 車(chē)輛工況 前軸法向反力，N 后軸法向反力,N 汽車(chē)空載 10633 4557 汽車(chē)滿載 13267.7 6332.3 根據(jù)公式： （3-3） （3-4） 得： 可求得前后車(chē)輪附著力 （3-5） （3-6） 由已知條件可得得前、后軸車(chē)輪附著力即地面最大制動(dòng)力為 故 滿載時(shí)：前輪=8191.3N 后輪=3568.7N 空載時(shí)：前輪=6579.6N 后輪=2534.4N 表3-2地面最大制動(dòng)力 Table 3-2 maximum ground braking force 車(chē)輛工況 前軸車(chē)輪附著力N 后軸車(chē)輪附著力N 汽車(chē)空載 6579.6 2534.4 汽車(chē)滿載 8191.3 3568.7 3.2.1 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： （3-7） 式中：Φ=——該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)； q——制動(dòng)強(qiáng)度； ——車(chē)輪有效半徑； ——后軸最大制動(dòng)力矩； G——汽車(chē)滿載質(zhì)量； L——汽車(chē)軸距；子午線輪胎有效滾動(dòng)半徑： 當(dāng)==0.6時(shí)， 后軸 ==1347Nm 后輪的制動(dòng)力矩為=674Nm 前軸 = T==0.66/(1-0.66)1347=2614Nm （3-8） 前輪的制動(dòng)力矩為2614/2=1307Nm 3.2.2盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)確定 1.制動(dòng)盤(pán)直徑D 通常為輪輞直徑的70%～79%。制動(dòng)盤(pán)直徑D為280mm 輪輞直徑D0為14x25.4=355.6mm。 D/D0 =280/355.6=78% 78%在70%~79%之間,符合設(shè)計(jì)要求。 2.制動(dòng)盤(pán)厚度選擇 制動(dòng)盤(pán)的厚度會(huì)影響制動(dòng)盤(pán)的質(zhì)量和運(yùn)行過(guò)程中溫度的升高。為了降低質(zhì)量，制動(dòng)盤(pán)厚度不宜過(guò)大，為降低溫度，制動(dòng)盤(pán)厚度不宜太小。為了散熱和通風(fēng)，制動(dòng)盤(pán)可以做成實(shí)心的，或者可以在制動(dòng)盤(pán)的中部放置通風(fēng)道。整體實(shí)心盤(pán)厚度為10?20mm，通風(fēng)盤(pán)厚度為20?50mm，最大為20?30mm。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器快速制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤(pán)會(huì)變形并發(fā)生熱震動(dòng)。為了提高制動(dòng)盤(pán)摩擦面的散熱性能，大部分制動(dòng)盤(pán)成為中空通風(fēng)制動(dòng)盤(pán)，可將制動(dòng)盤(pán)溫度降低20 %～30 %。這里制動(dòng)器采用通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)，h=19mm厚度 。 3、摩擦襯塊內(nèi)半徑R1與外半徑R2 摩擦墊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1之比不大于1.5。如果比率過(guò)大，則摩擦墊的外緣和摩擦墊的內(nèi)緣在操作過(guò)程中的圓周速度差異很大，其磨損不均勻，接觸面積將減小，并且最終 制動(dòng)力矩會(huì)發(fā)生很大變化。通過(guò)了解轎車(chē)摩擦墊內(nèi)徑R1和外徑R2的尺寸，分別為110 mm和158 mm。 圖3-1摩擦襯塊內(nèi)外半徑 Fig. 3-1 inside and outside radius of friction liner block R2/R1=158/110=1.44<1.5 ，符合設(shè)計(jì)要求。 4.摩擦襯塊工作面積A 推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積占有的汽車(chē)質(zhì)量在1.6kg/～3.5 kg/內(nèi)選取， 取2.5kg/。 5.摩擦襯塊摩擦系數(shù)f 用于選擇各種制動(dòng)器的制動(dòng)材料的摩擦系數(shù)具有約0.3至0.5的穩(wěn)定性值，并且少數(shù)可以達(dá)到0.7。一般來(lái)說(shuō)，材料的摩擦系數(shù)越高，耐磨性越差。因此，在設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)并不總是需要追求高摩擦系數(shù)的材料。 目前國(guó)內(nèi)制動(dòng)襯片材料的溫度低于250℃時(shí)，摩擦系數(shù)保持在0.35到0.40的問(wèn)題不大。因此，在理想條件的假設(shè)下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所選擇摩擦系數(shù)=0.35。 3.2.3 盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力計(jì)算 假定襯塊的摩擦表面全部與制動(dòng)盤(pán)接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 （3-9） 式中，為摩擦因數(shù)；為單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力；R為作用半徑。 對(duì)于常見(jiàn)的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔缓艽?，則R等于平均半徑或有效半徑，在實(shí)際中已經(jīng)足夠精確。 平均半徑為 mm （3-10） 式中，和為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。 有效半徑是扇形表面的面積中心至制動(dòng)盤(pán)中心的距離，如下式所示（推導(dǎo)見(jiàn)離合器設(shè)計(jì)） （3-11） 式中，. 對(duì)于前制動(dòng)器 所以 對(duì)于后制動(dòng)器 所以 3.3 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.制動(dòng)盤(pán) 制動(dòng)盤(pán)通常由珠光體灰鑄鐵或含Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。在操作中，制動(dòng)盤(pán)不僅具有作用在制動(dòng)片上的法向和切向力，而且還承受熱負(fù)荷。為了提高冷卻效果，卡鉗盤(pán)式制動(dòng)盤(pán)具有在中間形成有徑向排氣槽的雙盤(pán)。這樣可以顯著增加散熱面積并將溫升降低20-30％左右，但光盤(pán)總厚度較厚。本設(shè)計(jì)中使用的材料是HT250。 2.制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的球墨鑄鐵材料。 3.制動(dòng)塊 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器的制動(dòng)塊是制動(dòng)塊的背板和制動(dòng)塊摩擦襯塊組成在一起的，在制造生產(chǎn)時(shí)，會(huì)將這兩種結(jié)構(gòu)通過(guò)工廠的機(jī)器緊緊的壓牢。本次的設(shè)計(jì)選擇的制動(dòng)塊背板材料是45號(hào)鋼，制動(dòng)塊摩擦襯塊材料是石棉纖維。 4.摩擦材料 背板溫度不超過(guò)190°C，具有低熱膨脹系數(shù)、高耐壓力、耐沖擊性、抗剪切性、彎曲特性和耐沖擊性，制動(dòng)時(shí)無(wú)噪音和難聞的氣味。嘗試使用擦拭所散發(fā)的微小顆粒對(duì)人體無(wú)害的材料。 在現(xiàn)在汽車(chē)工業(yè)中模制材料廣泛用于制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，模制材料是基于石棉的基礎(chǔ)構(gòu)成單位并填充有樹(shù)脂粘合材料和摩擦調(diào)節(jié)材料（無(wú)機(jī)顆粒和橡膠以及合成樹(shù)脂混合主要成分是石墨）。并將混合物在高溫設(shè)備中模制。鑄造材料不太靈活。因此，應(yīng)根據(jù)襯墊或襯墊的規(guī)格進(jìn)行成型。其優(yōu)點(diǎn)是可以使用各種不同的聚合物聚合物組合物來(lái)制造具有優(yōu)良性能的摩擦材料。本次設(shè)計(jì)的轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器所使用的是模壓的石棉纖維材料。 3.4 駐車(chē)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用的駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械式駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，并且與液壓式行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)共用后輪浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。其主要由駐車(chē)制動(dòng)手柄、駐車(chē)制動(dòng)器、連接二者的杠桿、拉索以及回位彈簧等組成。駐車(chē)制動(dòng)器，一般布置在變速器之后，萬(wàn)向傳動(dòng)裝置之前，可以鼓式制動(dòng)器或者用盤(pán)式制動(dòng)器，本次設(shè)計(jì)應(yīng)用于盤(pán)式制動(dòng)器上。駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)屬于輔助制動(dòng)系統(tǒng)，主要借助人力，一般在停車(chē)的時(shí)候，為了防止車(chē)輛自行溜車(chē)而設(shè)立的，是用來(lái)鎖死傳動(dòng)軸從而使驅(qū)動(dòng)輪鎖死的。 4 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式選擇 簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)系統(tǒng)通常稱為液壓制動(dòng)系統(tǒng)，用于行車(chē)制動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是跟隨時(shí)間短（0.1-0.3s），工作壓力高（可達(dá)10MPa-12MPa），孔徑小，可作為制動(dòng)蹄開(kāi)啟機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓縮機(jī)構(gòu)安裝在制動(dòng)器內(nèi)部。為了簡(jiǎn)單、緊湊、低質(zhì)量和低成本，其有限的制動(dòng)關(guān)系限制了其在轎車(chē)中的應(yīng)用。另外，當(dāng)加熱時(shí)液壓管路會(huì)起泡以影響變速器，即當(dāng)制動(dòng)器溫度過(guò)低（-25攝氏度或更低）時(shí)，所謂的“阻力”會(huì)減小甚至使制動(dòng)功率無(wú)效，液壓油粘度增加，工作可靠性降低，部分損壞導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作，液壓簡(jiǎn)易制動(dòng)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于卡車(chē)，輕型和副車(chē)以及部分中重型卡車(chē)。 4.2液壓分路系統(tǒng)的形式的選擇 為了增加制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的可靠性，并確保駕駛的安全性，驅(qū)動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)必須具有至少兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)必須是雙電路系統(tǒng)。液壓或所有操作轎車(chē)制動(dòng)器應(yīng)該是道路劃分為兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的輪廓，以便當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)未損壞的電路可以可靠工作。 具有橫向輪廓和后輪的管道是兩條獨(dú)立的鏈條，具有對(duì)角連接，前軸的一側(cè)制動(dòng)器和后軸的相對(duì)的車(chē)輪制動(dòng)器是指同一條鏈條。當(dāng)主回路發(fā)生故障時(shí)，仍能保持50％的制動(dòng)效率，制動(dòng)力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)無(wú)變化，保證了制動(dòng)器的適應(yīng)性和汽車(chē)上的負(fù)載。此時(shí)，在前輪和后輪的一側(cè)發(fā)生制動(dòng)，由此導(dǎo)致車(chē)輛失去其方向穩(wěn)定性。綜合轎車(chē)整體液壓制動(dòng)性能選擇X型回路為本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，如圖4-1。 圖4-1液壓制動(dòng)分路系統(tǒng) Fig. 4-1 hydraulic brake shunt system 4.3 盤(pán)式制動(dòng)器液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 4.3.1 前輪制動(dòng)輪缸直徑的確定 制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的張開(kāi)力與輪缸直徑和制動(dòng)管路壓力的關(guān)系為 (4-1) 制動(dòng)管路壓力一般不超過(guò)10～12。取。 輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選?。℉G2865-1997),具體為19mm、24mm、28mm、30mm、35mm、38mm、40mm、48mm、50mm。因此取前輪制動(dòng)輪缸直徑為48mm。 同理，后輪制動(dòng)輪缸直徑。因此取后輪制動(dòng)輪缸直徑為35mm。 4.3.2 制動(dòng)主缸與工作容積設(shè)計(jì)計(jì)算 第個(gè)輪缸的工作容積為： （4-2） 式中，為第個(gè)輪缸活塞的直徑；為輪缸中活塞的數(shù)目；為第個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，初步設(shè)計(jì)時(shí)，此處取mm. 所以一個(gè)前輪輪缸的工作容積為 一個(gè)后輪輪缸的工作容積為 所有輪缸的總工作容積為,式中，為輪缸數(shù)目。制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為,式中為制動(dòng)軟管的變形容積。在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可為：對(duì)于乘用車(chē);對(duì)于商用車(chē)。此處取。 所以 （4-3） 主缸活塞行程和活塞直徑為 （4-4） 一般=（0.8～1.2）。此處取=。 所以 （4-5） 主缸的直徑應(yīng)符合QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列，具體為19mm、22mm、26mm、28mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm。 所以取得mm。 4.4 制動(dòng)踏板力與踏板行程 制動(dòng)踏板力為： （4-6） 式中，為制動(dòng)主缸活塞直徑；p為制動(dòng)管路的液壓；為探班機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率，可取=0.82～0.86.此處取=4，=0.85. 制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求；最大踏板力一般為500N（乘用車(chē)）或700N（商用車(chē)）。設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)踏板力可在200N～350N的范圍內(nèi)選取。 所以 所以需要加裝真空助力器。 （4-7） 式中： 真空助力比，取4。 =1560/4=390N＜500N 所以符合要求 4.5制動(dòng)踏板工作行程 （4-8） 式中：——主缸推桿與活塞的間隙，一般取1.5～2mm；取=2mm ——主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過(guò)的行程； 制動(dòng)器調(diào)整正常時(shí)的踏板工作行程,只應(yīng)占計(jì)及制動(dòng)襯片（襯塊）的容許磨損量在內(nèi)的踏板行程的40%~60%。 為了避免空氣侵入制動(dòng)管路，在計(jì)算制動(dòng)主缸活塞回位彈簧（同時(shí)也是回油閥彈簧）時(shí)，應(yīng)保證踏板放開(kāi)后，制動(dòng)管路中仍保持0.05~0.14MPa的殘余壓力。 最大踏板行程（計(jì)入襯片或襯塊的容許磨損量），對(duì)乘用車(chē)應(yīng)不大于100~150mm，對(duì)商用車(chē)不大于180mm。此外，作用在制動(dòng)手柄上最大的力，對(duì)乘用車(chē)不大于400N，對(duì)商用車(chē)不大于600N。制動(dòng)手柄最大行程，對(duì)乘用車(chē)不大于160mm，對(duì)商用車(chē)不大于200mm。 根據(jù)上式得：=120mm＜150mm 所以，符合設(shè)計(jì)要求。 5 制動(dòng)性能分析 5.1轎車(chē)制動(dòng)性概念及評(píng)價(jià)指標(biāo) 轎車(chē)的制動(dòng)性能是轎車(chē)在用于強(qiáng)制汽車(chē)減速停止或使用外力下降長(zhǎng)坡時(shí)保持一定速度的能力。制動(dòng)效率是指車(chē)輛在良好道路上以一定的初始速度制動(dòng)或在制動(dòng)期間減慢車(chē)輛的制動(dòng)距離。制動(dòng)效率是抑制效果評(píng)估的最基本指標(biāo)。制動(dòng)距離越短，制動(dòng)越多，制動(dòng)特性的穩(wěn)定性即抗反作用特性，制動(dòng)特性的穩(wěn)定性主要指耐熱分解性。當(dāng)轎車(chē)在高速或長(zhǎng)斜坡上不斷交換時(shí)，制動(dòng)性能的維持程度。由于制動(dòng)過(guò)程實(shí)際上通過(guò)制動(dòng)器將轎車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，因此在增加制動(dòng)溫度之后承受冷制動(dòng)特性的能力已成為需要考慮的重要問(wèn)題制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。制動(dòng)時(shí)轎車(chē)的傾斜穩(wěn)定性，即轎車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)、側(cè)滑和失控。在制動(dòng)過(guò)程中轎車(chē)的方向穩(wěn)定性是通過(guò)轎車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中沿著給定路徑移動(dòng)的能力來(lái)估計(jì)的。如果在制動(dòng)過(guò)程中存在間隙、側(cè)滑或失控。 5.2 制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離S 制動(dòng)系的制動(dòng)效果，可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)。 假設(shè)汽車(chē)是在水平的，堅(jiān)硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總質(zhì)量不超過(guò)4.5t的汽車(chē)初速度50Km/h是時(shí)，不超過(guò)21m。 此時(shí) （5-1） （5-2） 式中 :消除蹄與制動(dòng)鼓間隙時(shí)間取0.1s :制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需時(shí)間取0.4s :起始制動(dòng)車(chē)速根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取50km/h S：為50km/h時(shí)最大制動(dòng)距離 所以符合設(shè)計(jì)要求。 6 液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器仿真分析 6.1 液壓制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)仿真分析概述 轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為轎車(chē)上最重要的組成系統(tǒng)之一，必須要對(duì)其制動(dòng)器進(jìn)行仿真分析來(lái)確定制動(dòng)器能否在轎車(chē)行駛過(guò)程中起到制動(dòng)的作用。本章對(duì)轎車(chē)的制動(dòng)器部分進(jìn)行仿真分析來(lái)檢測(cè)轎車(chē)在行駛過(guò)程中能否進(jìn)行制動(dòng)，使轎車(chē)來(lái)達(dá)到減速或者停車(chē)的目的，選擇對(duì)定鉗盤(pán)式制動(dòng)器進(jìn)行仿真分析。運(yùn)用Proe對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行三維建模，建立制動(dòng)的仿真模型，然后對(duì)建立的制動(dòng)器的三維立體模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的制動(dòng)器在轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中是否可以讓轎車(chē)完成制動(dòng)動(dòng)作，保障轎車(chē)在正常行駛下的安全性和穩(wěn)定性。 6.2 盤(pán)式制動(dòng)器三維仿真 6.2.1 制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)仿真 制動(dòng)盤(pán)是轎車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的重要制動(dòng)部件，也是制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)動(dòng)作所作用的摩擦面。用Proe軟件繪制的制動(dòng)盤(pán)如圖6-1 圖6-1制動(dòng)盤(pán) Fig. 6-1 Brake disc 其繪制過(guò)程如下： 用Proe軟件繪制草圖，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)命令建立制動(dòng)盤(pán)大致輪廓。如圖6-2。 圖6-2制動(dòng)盤(pán)草圖 Figure 6-2 sketch of brake disc 在制動(dòng)盤(pán)的輪廓上再次點(diǎn)擊繪圖命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)中間部分。如圖6-3。 圖6-3制動(dòng)盤(pán)中部 Fig . 6 - 3 Center of brake disc 運(yùn)用倒角命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)倒角。如圖6-4。 圖6-4制動(dòng)盤(pán)倒角 Fig. 6-4 chamfering of brake disc 再次運(yùn)用繪圖命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體的通風(fēng)部分。如圖6-5。 圖6-5盤(pán)體 Fig. 6-5 disk body 運(yùn)用繪圖命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體與車(chē)橋車(chē)轂的螺栓連接孔。如圖6-6。 圖6-6螺栓連接孔 Fig. 6-6 Bolt connection hole 然后運(yùn)用陣列命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)全部的連接孔。如圖6-7。 圖6-7連接孔 Fig. 6-7 connecting holes 運(yùn)用繪圖命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體的通風(fēng)孔。如圖6-8。 圖6-8盤(pán)體通風(fēng)孔 Fig. 6-8 disk body vent 運(yùn)用陣列命令，繪制出制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體全部的通風(fēng)孔。如圖6-9。 圖6-9整體盤(pán)體通風(fēng)孔 Fig. 6-9 integral disk vent 最后通過(guò)以上指令最終繪制出制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)盤(pán)。如圖6-10。 圖6-10制動(dòng)盤(pán) Fig. 6-10 brake disc 6.2.2 制動(dòng)器制動(dòng)塊仿真 盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)塊是與制動(dòng)盤(pán)接觸的主要部件，通過(guò)制動(dòng)塊與制動(dòng)盤(pán)相互接觸摩擦來(lái)達(dá)到使轎車(chē)減速或停車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)組件。用Proe軟件繪制的制動(dòng)塊如圖6-11。 圖6-11盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)塊 Fig. 6-11 Disc brake block 其繪制過(guò)程如下： 用Proe軟件繪制草圖，建立制動(dòng)塊大致輪廓。如圖6-12。 圖6-12制動(dòng)塊草圖 Figure 6-12 sketch of brake block 運(yùn)用繪圖指令，繪制出制動(dòng)塊背板的草圖。如圖6-13。 圖6-13制動(dòng)塊背板草圖 Fig. 6-13 Sketch of brake block backplane 運(yùn)用倒圓角指令，繪制出制動(dòng)塊背板的細(xì)節(jié)部件。如圖6-14。 圖6-14制動(dòng)塊背板倒角 Fig. 6-14 back plate of brake block 運(yùn)用繪圖指令，繪制出制動(dòng)塊背板的導(dǎo)向銷(xiāo)孔。如圖6-15。 圖6-15背板導(dǎo)向銷(xiāo)孔 Figure 6-15 back plate guide pin hole 運(yùn)用繪圖指令，繪制出制動(dòng)塊中間部位。如圖6-16。 圖6-16制動(dòng)塊中間部位 Fig. 6-16 Intermediate position of brake block 運(yùn)用繪圖指令，繪制出制動(dòng)塊的散熱孔，完成制動(dòng)塊的繪制。如圖6-17。 圖6-17制動(dòng)塊的散熱孔 Figure 6 - 17 Heat dissipation hole of brake block 6.2.3 制動(dòng)器制動(dòng)鉗體仿真 制動(dòng)鉗體是盤(pán)式制動(dòng)器液壓主要工作的位置，液壓油通過(guò)在制動(dòng)鉗體上作用活塞來(lái)推動(dòng)制動(dòng)塊與制動(dòng)盤(pán)接觸使轎車(chē)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)完成制動(dòng)的動(dòng)作。用Proe軟件繪制的盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)塊如圖6-18。 圖6-18制動(dòng)器制動(dòng)鉗體 Fig. 6-18 Brake clamp body 其繪制過(guò)程如下： 用Proe軟件繪制草圖命令建立制動(dòng)鉗體外輪廓。如圖6-19。 圖6-19制動(dòng)鉗體草圖 Figure 6-19 sketches of brake clamps 運(yùn)用拉伸命令繪制出三維模型，再運(yùn)用草圖命令繪制出螺栓孔。如圖6-20。 圖6-20制動(dòng)鉗體螺栓孔 Fig. 6-20 Bolt holes for brake clamps 運(yùn)用繪圖命令，在鉗體TOP面繪制出制動(dòng)鉗體液壓腔室。如圖6-21。 圖6-21制動(dòng)鉗體液壓腔室 Fig . 6 - 21 Hydraulic chamber of brake caliper body 運(yùn)用倒圓角命令，繪制出制動(dòng)鉗體液壓腔室的外輪廓。如圖6-22。 圖6-22液壓腔室的外輪廓 Figure 6-22 external profile of hydraulic chamber 運(yùn)用繪圖拉伸命令，繪制出制動(dòng)鉗體活塞缸腔室。如圖6-23。 圖6-23制動(dòng)鉗體活塞缸腔室 Figure 6 - 23 Brake caliper piston cylinder chamber 運(yùn)用實(shí)體化命令，將制動(dòng)鉗體的外形輪廓建立起來(lái)。如圖6-24。 圖6-24制動(dòng)鉗體的外形輪廓 Figure 6-24 outline of brake clamp body 運(yùn)用景象命令，把制動(dòng)鉗體的另一部分的仿真建立起來(lái)，完成盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)鉗體的最終繪制。如圖6-25。 圖6-25制動(dòng)鉗體三維仿真 Figure 6-25 3D simulation of brake clamps 6.3 Proe軟件盤(pán)式制動(dòng)器三維模型裝配 6.3.1 制動(dòng)盤(pán)裝配 點(diǎn)擊新建命令，新建一個(gè)不使用缺省模板組件的板塊。如圖6-26。 圖6-26新建組件板塊 Figure 6-26 New component Plate 點(diǎn)擊裝配命令將需要裝配的組件放入裝配板塊中。如圖6-27。 圖6-27裝配組件 Figure 6-27 Assembly components 右鍵點(diǎn)擊制動(dòng)盤(pán)組件文件編輯定義，將制動(dòng)盤(pán)約束為缺省狀態(tài)。如圖6-28。 圖6-28缺省狀態(tài)制動(dòng)盤(pán) Figure 6 - 28 Default state brake disc 右鍵點(diǎn)擊需要裝配車(chē)橋組件文件編輯定義，點(diǎn)擊兩個(gè)相配合的曲面。如圖6-29。 圖6-29裝配車(chē)橋組件 Fig. 6-29 Assembly of axle 點(diǎn)擊新建約束命令，點(diǎn)擊兩個(gè)相互接觸的端面。如圖6-30。 圖6-30制動(dòng)器裝配 Figure 6-30 Brake assembly 點(diǎn)擊新建約束命令，點(diǎn)擊螺栓面和螺孔使其相互配合，完成制動(dòng)盤(pán)裝配。如圖6-31。 圖6-31制動(dòng)盤(pán)裝配 Fig. 6-31 Brake disc assembly 6.3.2制動(dòng)鉗體裝配 點(diǎn)擊新建命令，新建一個(gè)不使用缺省模板組件的板塊，點(diǎn)擊裝配命令將需要裝配的組件放入裝配板塊中。如圖6-32。 圖6-32制動(dòng)鉗體裝配 Figure 6 - 32 Assembly of brake caliper body 右鍵點(diǎn)擊制動(dòng)鉗體組件文件編輯定義，將制動(dòng)鉗體約束為缺省狀態(tài)。如圖6-33。 圖6-33缺省狀態(tài)制動(dòng)鉗體 Figure 6-33 default brake clamp 右鍵點(diǎn)擊制動(dòng)塊組件文件編輯定義，將制動(dòng)塊約束為缺省狀態(tài)，使活塞與制動(dòng)塊相互配合構(gòu)成裝配制動(dòng)鉗體的總體結(jié)構(gòu)。如圖6-34。 圖6-34塞與制動(dòng)塊相互配合 Fig. 6-34 matching of plug and brake block 點(diǎn)擊活塞端面與制動(dòng)塊背板端面，使兩個(gè)端面相接觸，在點(diǎn)擊制動(dòng)背板中心軸線與活塞中心軸線，使活塞完全約束在制動(dòng)塊上。如圖6-35。 圖6-35活塞與