汽车盘式制动器.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除机电与车辆工程学院毕业设计题 目： 汽车盘式制动器设计 专 业： 车辆工程 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 目录1绪论11.1制动系统的基本概念11.2制动系统研究现状11.3制动器的要求21.4车轮制动器的工作原理31.5制动器总体设计42制动器结构形式选择42.1制动器的主要类型42.2制动器结构形式简介42.3盘式制动器方案比较62.4该轿车制动器结构的最终选择83制动器的设计计算93.1整车参数93.2制动力与制动力分配系数93.3同步附着系数143.4制动强度和附着系数利用率153.5制动器最大制动力矩163.6 制

2、动器因数184主要零部件的结构设计184.1制动盘184.2制动钳194.3制动块194.4摩擦材料204.5制动驱动机构214.6活塞235制动器的设计计算235.1摩擦衬块的磨损特性计算235.2 制动器的热容量和温升核算256制动性能分析266.1 制动性能评价指标266.2 制动效能266.3制动效能的恒定性27总结28致谢28参考文献29附件30【精品文档】第 27 页汽车盘式制动器设计班级：车辆工程102班 指导老师： 姓名： 学号： 摘要:制动器是使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置。使机械中的运动件停止或减速的机械零件。本毕业设计首先对汽车制动器原理和对各种

3、各样的制动器进行分析,详细地阐述了各类制动器的结构,工作原理和优缺点.分析比较最后选择浮盘式制动器，本文探讨的是一种结构简单的浮盘式制动器,对这种制动器的制动力,制动力分配系数,制动器因数等进行计算.对制动器的主要零件如制动盘、制动钳、摩擦衬片、等进行结构设计和设计计算,从而比较设计出一种比较精确的制动器.本文所采用的设计计算公式均来自参考资料.关键词：盘式制动器 ; 制动因数 ; 制动分配系数 ; 制动性能1.绪论1.1制动系统的基本概念使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路

4、和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。任何制动系都具有以下四个基本组成部分供能装置：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。控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅

5、助制动系中的缓速装置。制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素，也是汽车的重要组成部分之一。当今汽车行业已经非常发达，人类对汽车的性能要求也越来越高。一款安全、轻便、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能。这也是汽车设计人员不断追求的目标。1.2制动系统研究现状目前，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式

6、制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品，双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋

7、势。国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生无石棉有机物。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。 目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料。不管如何未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。 另外，现代汽车制动控制

8、技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以

9、及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。1.3制动器的要求 汽车制动系应满足以下要求：（1） 应能适应有关标准和法规的规定。（2） 具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。（3） 工作可靠。（4） 制动效能的热稳定性要好。（5） 制动效能的水稳定性要好。（6） 制动时的汽车操纵稳定性要好。（7） 制动踏板和手柄的位置和行程要符合人-机工程学的要求。（8） 作用滞后的时间要尽可能短，包括从制动踏板开始动作至达到给定的制动效能水平所需的时间和从放开踏板至完全解除制动的时间。（9）

10、制动时不应产生振动和噪声。（10） 制动系的机件应使用寿命长，造价低的材料，并且不能对人体有害。1.4车轮制动器的工作原理 图为车轮在良好的硬路面上制动时的受力情况。图 1.1 制动器车轮受力Tf是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩，单位是Nm；FB是地面制动力，单位为N; W为车轮垂直载荷、TP车轴对车轮的推力、FZ为地面对车轮的法向反作用力，它们的单位均为N。显然，从力矩平衡得到 FB=Tf/Re (1-1)式中Re为车轮的有效半径，m；Tf制动器制动力矩，Nm。地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力，但是制动力只取决于制动蹄和制动鼓（制动钳与制动盘）间的摩擦力和轮胎与地面

11、间的摩擦力。在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，以符号Ff表示。它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切向方向推动车轮直至它能转动所需的力，显然 Ff=FB=Tf/Re (1-2)当驾驶员松开制动踏板时，在回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓（制动钳与制动盘）的间隙又得以恢复，从而解除制动。可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力。产生及控制制动力的装置称为制动系。现代汽车的制动装置都是利用机械摩擦来产生制动作用的。1.5制动器总体设计 首先通过制动器主要类型的比较，最后结合所选车型确定制动器的结构形式盘式制动器。总体设计思路如下：第一步通过整车参数进行计算，包括

12、对制动、制动力分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数、最大制动力矩和制动因素等。第二步对主要零部件的结构进行设计，包括制动盘、制动钳、制动块、摩擦材料、制动器的驱动机构即制动主缸和制动轮缸。第三步对摩擦衬块的磨损特性进行计算和制动器的热容量和温升核算。最后对制动性能进行简要分析。本次毕业设计的主要结构有：1) 制动盘；2）制动钳；3）制动块；4）活塞；5）制动主缸；6）制动轮缸；等。2制动器结构形式选择2.1制动器的主要类型 目前，广泛使用的是摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式、盘式和带式三种。 鼓式制动器分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两类。内张型鼓式制动器

13、的摩擦元件是一对有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，制动时，利用制动鼓的内圆柱面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩。 盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，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。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩以阻止车轮转动。 鼓式制动器的带式制动器只用作中央制动器，这里不做考虑。2.2制动器结构形式简介一、鼓式制动器结构简介 典型的鼓式制动器主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄、轮缸、回位

14、弹簧、定位销，承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上，是随车轮一起旋转的部件，它是由一定份量的铸铁做成，形状似园鼓状。当制动时，轮缸活塞推动制动蹄压迫制动鼓，制动鼓受到摩擦减速，迫使车轮停止转动。在轿车制动鼓上，一般只有一个轮缸，在制动时轮缸受到来自总泵液力后，轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端，作用力相等。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄。 为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损

15、，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时，制动蹄推出量超过一定范围时，调整间隙机构会将调整杆拉到与调整齿下一个齿接合的位置，从而增加连杆的长度，使制动蹄位置位移，恢复正常间隙。二、盘式制动器结构简介盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受

16、油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好象用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。三、盘式制动器的优缺点盘式制动器比鼓式制动器的优点：1）热稳定好，原因是一般无自行増力作用，衬块摩擦表现压力分布较鼓式中的衬片更为均匀，此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄的中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退，制动盘的

17、轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题，因此，前轮采用盘式制动器。汽车制动时不易跑偏。2）水稳定性好，制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降低不多，又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一，二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。3）制动力矩与汽车运动方向无关。4）易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。5)尺寸小，质量小，散热良好。6)压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7)更换衬块简单容易。8)衬块与制动盘之间的间隙小（0.05-0.15mm），从而缩短了制动协调时间。9)易于实现间隙自动调整。10)能

18、方便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。盘式制动器的主要缺点：1)难以完全防止尘污和锈蚀（封闭的多片全盘式制动器除外）。2)兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。3)在制动驱动机构中必须装有助力器。4)因为衬块工作表面小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。四、 鼓式制动器的优缺点鼓式制动器的优点：1) 造价便宜，符合传统设计。2) 制动蹄的耐用程度比盘式制动器高。3) 鼓式刹车有良好的自刹作用。4) 制造技术层次低。鼓式制动器的缺点：1） 鼓式制动器的制动效能和散热性差。2） 制动力稳定性能差。3） 制动块个轮毂在高温影响下容易变形。4） 制动效率不高。5） 要定期调

19、校刹车蹄的空隙。 通过上面的比较来看，鼓式制动器虽然能产生较大的制动力，但是却无法很好的解决散热问题，因此鼓式制动器在长时间大强度使用时，无法保证制动的可靠性。而盘式制动器由于其开放式的结构能够很好的解决散热的问题，故而盘式制动器更加可靠。但是由于盘式制动器的夹钳制造要求高，工艺过程复杂，因此盘式制动器的成本较鼓式制动器高。两种制动器各有其相应的优缺点，应当按照使用的环境，合理选择。如家用普通小轿车上，在中高档车上可以选用盘式制动器。2.3盘式制动器方案比较2.3.1固定钳盘式制动器固定钳式盘式制动器，其制动钳体固定在转向节（或桥壳）上，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装一个活塞。当压力油液

20、进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘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少时，回位弹簧则将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种结构形式又称为对置活塞式或浮动活塞式固定钳式盘式制动器。固定钳式盘式制动器的制动钳刚度好，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制动盘的两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通。这就使得制动器的径向和轴向尺寸都较大，因而在车轮中，特别是车轮轮距小的微型车的前轮中的布置比较困难；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给制动油液，易使其由于温度过高而产生气泡，影

21、响制动效果。微型客车从结构和经济性上考虑都不适用固定钳式盘式制动器。近年来，由于汽车性能要求的提高，固定钳式固有的弱点使之不能完全适应这些要求，故不采纳固定钳式盘式制动器。2.3.2浮动钳盘式制动器浮动钳式盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动，另一种的制动钳体可绕一支撑销摆动。但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。浮动钳盘式制动器

22、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，可将制动器近一步移近轮毂，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或油管，减少了油液受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较小，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。相比于固定钳式浮动钳式可将油缸和活塞等精密件减去一半，造价大为降低。 图2.1浮钳盘式制动器1-制动盘；2-制动钳体；3-摩擦片；4-活塞；5液压油路；6-消声片；7-钳体支架2.3.3全盘式制动器全盘式制动器由固定摩擦圆盘和

23、旋转圆盘组成。定圆盘通过导向平键或花键联接(见键联接、花键联接)于固定壳体内，而动圆盘用导向平键或花键装在制动轴上，并随轴一起旋转。当受到轴向力时,动、定圆盘相互压紧而制动。为增多盘数和在圆盘表面覆盖一层石棉等摩擦材料可增大制动力矩。其工作原理如摩擦离合器，故又称离合器式制动器。这种制动器结构紧凑，摩擦面积大，制动力矩大，但散热条件差，结构较为复杂，造价成本高，故不予以采用。2.4该轿车制动器结构的最终选择汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。因此，散热对制动系是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的

24、汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。所以，现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮

25、鼓式制动的方式。但随着轿车车速的不断提高，近年来采用盘式制动器的轿车日益增多，尤其是中高级轿车，一般都采用了盘式制动器。纵观现代商务车市场，随着人类对汽车安全性能重视的加剧，为了保持制动力系数的稳定性以及考虑到盘式制动器的优点，在商务车领域盘式制动器已基本取代鼓式制动器，特别是浮动钳盘式。根据制动盘的不同，盘式制动器还可分为普通盘式和通风盘式。普通盘式我们比较容易理解，就是实心的。通风盘式就是空心的，顾名思义具有通风功效，指的是汽车在行使当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的，这是由盘式碟片的特殊构造决定的。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞空，这些洞空是经一种特殊工艺制造而成，因此

26、比普通盘式散热效果要好许多。由于制造工艺与成本的关系，一般中高级轿车中普遍采用前通风盘、后普通盘的制动片。部分高级轿车采用前后通风盘。值得一提的是，在前轮使用通风盘正在逐步取代使用实心盘。ABS把大部分的制动力分配到前轮，防止甩尾，对前刹的散热要求很高，所以一般前轮都会采用通风盘。综上所述，本次轿车设计，前后轮均采用浮动钳盘式制动器。其中前轮制动盘选择通风盘进行设计。3制动器的设计计算3.1整车参数车型：大众 朗逸 1.6L 自动挡基本参数：尺寸参数:车长=4605mm；车宽=1765mm;车高=1460mm；轴距L=2610mm；前轮距=1517mm；后轮距=1493mm;质心高度：空载 6

27、36mm；满载 655mm汽车空载时的轴荷分配：前轴60%，后轴40%；汽车满载时的轴荷分配：前轴52%，后轴48%；汽车空载时质心到前后轴的距离：L1= L0.40=26100.40=1044mm； L2= L0.60=26100.60=1566mm；汽车满载时质心到前后轴的距离：L1=L0.52=26100.52=1357.2mm； L2=L0.48=26100.48=1252.8mm；质量参数：整备质量=1285kg；满载质量=1795kg；汽车空载时前后轴载重：m1=514kg;m2=768kg;汽车满载时前后轴载重:m1=933kg;m2=862kg;性能参数：1挡速比3.087 主

28、减速比3.317最大马力110Ps；最大功率=81kw；最大功率转速=5800rpm;最大扭矩=155N.m；最大扭矩转速3800rpm。变速箱 六档手自一体 ；前轮胎规格205/55 R16；后轮胎规格205/55 R16； 得出车轮有效半径Re=轮辋半径+名义断面宽度宽度比=406.4/2+20555%=316mm前轮毂规格16英寸；后轮毂规格16英寸3.2制动力与制动力分配系数 汽车制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则任一角速度的车轮，其力矩平衡方程为 (3.1)式中：制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，Nm ; 地面作

29、用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N ;车轮有效半径，m 。假设当时速V0=80km/h=22.2m/s，至汽车停止时速度Vt=0。刹车距离s=16m。由 ,.得 a=15.4m/s2 ，FB=27643N由前后轮分配可知：(假设)前轮的其中一个轮 后轮的其中一个轮 因此，由公式（3.1）求得 ； 令 (3.2)并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，又称为制动周缘力。Ff与地面制动力FB的方向相反，当车轮角速度时，大小也相等。Ff取决于制动器的结构型式、尺寸、摩擦副的摩擦系数及车轮有效半径等，并与制动踏板力即制动

30、系的液压成正比。当加大踏板力以加大Tf，Ff和FB均随之增大。但地面制动力FB受着附着条件的限制，其值不可能大于附着力，即 (3.3) (3.4) 式中：轮胎与地面间的附着系数；Z地面对车轮的法向反力。当制动器制动力Ff和地面制动力FB达到附着力F值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。此后制动力矩Tf即表现为静摩擦力矩，而Ff=Tf/Re即成为与FB相平衡以图3.1制动时的汽车受力图阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。当制动到以后，地面制动力FB达到附着力值后就不再增大，而制动器制动力Ff由于踏板力FP的增大使摩擦力矩Tf增大而继续上升。根据汽车制动时的整车受力分析（图3.1，并考虑到制动时的轴荷转移

31、，可求得地面对前、后轴车轮的法向反力为 (3.5)式中：G汽车所受重力； L汽车轴距；汽车质心离前轴距离；汽车质心离后轴距离； 汽车质心高度； g重力加速度； 汽车制动减速度。算得 汽车总的地面制动力为 (3.6)式中：制动强度，亦称比减速度或比制动力；前后轴车轮的地面制动力。由式（3.5）、式（3.6）求得前、后轴车轮附着力 （3-7）在此取附着系数，因此求得 上式表明：汽车在附着系数为任意确定值的路面上制动时，各轴附着力即极限制动力并非为常数，而是制动强度q或总制动力FB的函数。当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情

32、况等，制动过程可能出现的情况有三种，即(1)前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑；(2)后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑；(3)前、后轮同时抱死拖滑。第（3）种情况的附着条件利用得最好。由式(3.6)、式(3.7)得在任何附着系数的路面上，前、后车轮同时抱死即前、后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是： (3.8)式中：前轴车轮的制动器制动力，；后轴车轮的制动器制动力，；前轴车轮的地面制动力；后轴车轮的地面制动力；，地面对前、后轴车轮的法向反力；G汽车重力；L1 L2汽车质心离前、后轴距离；汽车质心高度。由式(3.8)知前、后车轮同时抱死时，前、后轮制动器的制动力，是的函数。式(3.8)中消去，

33、得 (3.9)式中:L汽车的轴距。图 3.2 某汽车的I曲线和曲线将上式绘成以，为坐标的曲线，即为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线，如图 3. 2所示。如果汽车前、后制动器的制动力，能按I曲线的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数的路面上制动时，都能使前、后车轮同时抱死.目前大多数两轴汽车的前、后制动器制动力之比值为一定值，并以前制动与汽车总制动力之比表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数： （3.10）由于在附着条件所限定的范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，故通称为制动力分配系数。在本设计的车型中：由式（3.8）； 3.3同步附着系数由式(3.10)可表 (

34、3.11)上式在图 3.3中是一条通过坐标原点且斜率为(1-)/的直线，是汽车实际前、后制动器制动力分配线，简称线。图中线与I曲线交于B点， B点处的附着系数=,则称为同步附着系数。它是汽车制动性能的一个重要参数，由汽车结构参数所决定。同步附着系数的计算公式是: 求得 对于前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在附着系数等于同步附着系数的路面上，前、后车轮制动器才会同时抱死。当汽车在不同值的路面上制动时，可能有以下情况： (1)当，线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性。(3)当=，制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也失去转向能力。为了防

35、止汽车的前轮失去转向能力和后轮产生侧滑，希望在制动过程中，在即将出现车轮抱死但尚无任何车轮抱死时的制动减速度，为该车可能产生的最高减速度。分析表明，汽车在同步附着系数的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为du/dtg,即，q为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死时的制动强度q，这表明只有在=的路面上，地面的附着条件才得到充分利用。附着条件的利用情况用附着系数利用率(附着力利用率)表示： (3.12)算得 式中：汽车总的地面制动力；G汽车所受重力；q制动强度。当=时，=，=1,利用率最高。直至20世纪50年代，当时道路条件还不很好，汽车行驶速度也不很高，

36、后轮抱死侧滑的后果也不显得像前轮抱死丧失转向能力那样严重，因此往往将值定得较低，即处于常遇附着系数范围的中间偏低区段。但当今道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因而汽车因制动时后轮先抱死引起的后果十分严重。由于车速高，它不仅会引起侧滑甩尾甚至会调头而丧失操纵稳定性。后轮先抱死的情况是最不希望发生的。因此各类轿车和一般载货汽车的值有增大的趋势。如何选择同步附着系数，是采用恒定前后制动力分配比的汽车制动系设计中的一个较重要的问题。在汽车总重和质心位置已定的条件下，的数值就决定了前后制动力的分配比。的选择与很多因数有关。首先，所选的应使得在常用路面上，附着系数利用率较高。具体而言，若主要是在较

37、好的路面上行驶，则选的值可偏高些，反之可偏低些。从紧急制动的观点出发，值宜取高些。汽车若常带挂车行驶或常在山区行驶，值宜取低些。此外，的选择还与汽车的操纵性、稳定性的具体要求有关，与汽车的载荷情况也有关。总之，的选择是一个综合性的问题，上述各因数对的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能选一尽善尽美的值，只有根据具体条件的不同，而有不同的侧重点。根据设计经验，空满载的同步附着系数和应在下列范围内：轿车：0.650.80；轻型客车、轻型货车：0.550.70；大型客车及中重型货车：0.450.65。 现代汽车多装有比例阀或感载比例阀等制动力调节装置，可根据制动强度、载荷等因素来改变前、后制动器制动力

38、的比值，使之接近于理想制动力分配曲线。 为保证汽车制动时的方向稳定性和有足够的附着系数利用率，联合国欧洲经济委员会(ECE)的制动法规规定，在各种载荷情况下，轿车在 0.15q0.8，其他汽车在0.15q0.3 的范围内，前轮均应 能先抱死；在车轮尚未抱死的情况下，在 0.20.8 的范围内，必须满足 q0.1+0.85(-0.2)。由上可知q=0.77，满足。3.4制动强度和附着系数利用率上面已给出了制动强度q和附着系数利用率的定义式。下面再讨论一下当=、时的q和。根据所定的同步附着系数，由式（3.10）及式（3.11）得 （3.13） 进而求 （3.14） （3.15）当=时：，故=138

39、22N，q=；=1。 当时：可能得到的最大总制动力取决于后轮刚刚首先抱死的条件，即。由式（3.6）、式（3.7）、式（3.13）和式（3.15）得 （3.19） （3.20） （3.21）本设计中汽车的值恒定，其值小于可能遇到的最大附着系数，使其在常遇附着系数范围内不致过低。在的良好路面上紧急制动时，总是后轮先抱死。3.5制动器最大制动力矩为保证汽车有良好的制动效能和稳定性，应合理地确定前，后轮制动器的制动力矩。最大制动力是在汽车附着质量被完全利用的条件下获得的，这时制动力与地面作用于车轮的法向力,成正比。由式(3.8)可知，双轴汽车前、后车轮附着力同时被充分利用或前、后轮同时抱死时的制动力之

40、比为=6.96式中：,汽车质心离前、后轴距离;同步附着系数；汽车质心高度。制动器所能产生的制动力矩，受车轮的计算力矩所制约，即式中：前轴制动器的制动力，；后轴制动器的制动力，；作用于前轴车轮上的地面法向反力；作用于后轴车轮上的地面法向反力；车轮有效半径。对于常遇到的道路条件较差、车速较低因而选取了较小的同步附着系数值的汽车，为了保证在的良好的路面上（例如=0.84）能够制动到后轴和前轴先后抱死滑移（此时制动强度），前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力力矩为：对于选取较大的同步附着系数值的汽车，从保证汽车制动时的稳定性出发，来确定各轴的最大制动力矩。当在时，相应的极限制动强度，故所需的后轴和

41、前轴的最大制动力矩为 (3.22) (3.23)本设计选取了较小的同步附着系数值的汽车，为了保证在的良好的路面上（例如=0.84）能够制动到后轴和前轴先后抱死滑移（此时制动强度），前、后轴的车轮制动器所能产生的最大制动力矩 （3.24) （3.25）式中：该车所能遇到的最大附着系数；制动强度；车轮有效半径。一个车轮制动器的最大制动力矩为上列计算结果的半值。3.6 制动器因数式(3.1)给出了制动器因数BF的表达式，它表示制动器的效能，又称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评价不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即 (3.26)式中：制动器的摩擦力矩；R制动鼓或制动盘的作用半径；P输入力，一般取加于两制动蹄的张开力(或加于两制动