轿车液压制动系统设计含仿真

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 摘要 在现代轿车日新月异的变革中，轿车的液压制动系统变得的越来越重要。轿车的安全性能逐渐成为消费者的购买轿车所要考虑的主要因素之一，因此轿车的液压制动系统的标准就被市场所定义更高层次，企业如果想让自己品牌的轿车占有量逐渐扩大，就不得不重视轿车上的制动系统，如此便构成轿车液压制动系统的性能良性改革。在轿车上运用Proe软件对所建立的三维立体模型进行仿真分析也已经被汽车行业所普遍使用，本文使用Proe软件对轿车液压制动系统的盘式制动器进行模型仿真以及运动分析。 本文针对轿车的液压制动系统做主要设计。对制动系统的主要部件进行选型或者设计计算，对盘式制动器进行Proe软件进行三维立体建模和运动仿真分析，来检测轿车液压制动系统的合理性以及可行性。 关键字：制动系统；盘式制动器；仿真分析 Abstract In the ever-changing changes of modern cars, the car's hydraulic braking system has become more and more important. 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 录 1轿车液压制动系统概述 1 1.1轿车制动系统设计的背景 1 1.2轿车液压制动系统研究现状 1 1.3轿车液压制动系统应达到的目标 2 2轿车液压制动系统的结构及工作原理 2 2.1轿车制动系统结构 3 2.2轿车液压制动系统工作原理 8 2.3液压制动系统真空助力器工作原理 9 2.4液压制动主缸的工作原理 10 2.5制动系统制动器工作原理 11 2.5.1鼓式制动器 11 2.5.2盘式制动器 12 3制动系统设计计算 13 3.1制动系统主要参数数值 13 3.2制动力及制动力矩分配系数 13 3.2.1制动器制动力矩的确定 15 3.2.2盘式制动器主要参数确定 15 3.2.3盘式制动器的制动力计算 17 3.3制动器主要零部件的结构设计 18 3.4驻车制动装置设计 18 4 液压制动驱动机构的设计计算 19 4.1制动驱动机构形式选择 19 4.2液压分路系统的形式的选择 19 4.3盘式制动器液压驱动机构计算 20 4.3.1前轮制动轮缸直径的确定 20 4.3.2制动主缸与工作容积设计计算 20 4.4制动踏板力与踏板行程 21 4.5制动踏板工作行程 21 5制动性能分析 23 5.1轿车制动性概念及评价指标 23 5.2制动减速度和制动距离S 23 6液压制动系统制动器仿真分析 24 6.1液压制动制动系统仿真分析概述 24 6.2盘式制动器三维仿真 24 6.2.1制动器制动盘仿真 24 6.2.2制动器制动块仿真 29 6.2.3制动器制动钳体仿真 32 6.3Proe软件盘式制动器三维模型装配 36 6.3.1制动盘装配 36 6.3.2制动钳体装配 39 6.3.3制动器总装配 42 6.4盘式制动器运动分析 45 6.5制动盘有限元分析 47 7 轿车液压制动系统经济性分析 50 8 结论 51 致谢 52 参考文献 53 1 轿车液压制动系统概述 1.1 轿车制动系统设计的背景 轿车液压制动系统是汽车上的一个重要系统,它是控制轿车平稳运行不可缺少的重要部分。轿车的制动器是轿车液压制动系统中直接作用制约轿车正常运动行驶的一个关健装置，是轿车上不可或缺的安全部件。轿车的制动性能直接影响轿车在路面正常行驶,轿车液压制动系统为越来越多的人所重视。然而，随着路面质量和轿车技术的发展,轿车的行驶速度的不断提高给人们的生活带来了许多便利,但随之而来的交通安全事故也日益严重,人们的生命和财产受到了严重威胁。虽然轿车安全技术在一定程度上提高了轿车驾驶的安全性,但最根本的问题仍然是如何提高轿车液压制动系统的安全性能。 轿车设计中一项十分引人关注的问题就变成了如何保证行车安全。毫无疑问轿车液压制动系统是轿车上的一个十分关键的系统组成，它对对轿车行驶的安全性和制动的可靠性的作用是不容忽视的。现代交通事故频发的一个十分重要的原因就是制动器的制动效能衰退，这是因为一旦制动器的持续负荷过大，汽车行驶环境十分恶劣，制动产生的摩擦热不能及时的传递出去，从而使汽车制动器的制动效能衰退。对于鼓式制动器来说，这种现象尤为严重，特别是汽车在高频率长时间制动时，制动鼓不断升温，更容易产生制动效能热衰退现象，从而使行车的安全性和稳定性造成极大威胁。可见对轿车液压制动系统对我们的行车安全具有重要意义。 伴随着我国经济的不断发展，人们对轿车的需求不断增大，我国的汽车工业的持续繁荣发展，汽车零部件出口量逐年高速上升。虽然现在情况十分喜人，但是在这繁荣背后仍然隐藏着许多威胁，国产汽车零部件的质量受到市场的不断考验，整车召回事件时有发生，买家对于汽车本身质量的要求不断增加，人们对它的质量要求也随之不断提升。考虑到目前的形式和将来的发展，我们有十分必要加强对轿车液压制动系统方面的研究。而液压制动系统，最重要的一点就是它可以满足大部分汽车的制动性能要求，适应面十分宽广。因此，我们可以以液压制动系统为着手点进行研究，为以后更深入的研究提供理论参考。 1.2 轿车液压制动系统研究现状 随着人工智能轿车和计算机技术的发展，轿车对社会重要的生活行为进行改变从未如现在这般巨大,许多汽车企业通过轿车制动性能优越性赢得更多的市场份额,因此汽车企业在轿车的制动系统上的研发投入越来越多，以至于轿车的制动性能是影响汽车企业发展的非常重要因素之一,同时改善轿车的制动系统变成了汽车设计制造行业和事业产业群的重要使命。在轿车在路面正常行驶时,轿车制动系统中的制动器上的制动盘与制动块摩擦,车轮受到制动力与地面的摩檫力使轿车减速或者停车。现在汽车行业对轿车液压制动系统工作的这一过程中轿车受力情况的分析个液压制动系统的分析和设计被企业所重视。 1.3 轿车液压制动系统应达到的目标 轿车的制动性能是轿车正常工作的核心因素。轿车液压制动系统的设计为了提高设计生产的效率有必要对轿车液压制动系统的研发计算系统进行开发。德国和美国不仅研究开发出了液压制动系统的部件总成的专家系统,并且研发出了轿车整车的制动系统设计的研究开发。中国的轿车液压制动设计系统也在高速发展，许多国内汽车行业专家积累的轿车液压制动系统的设计经验和生产技巧作为汽车行业设计的标准储存在汽车产业数据库里,并用于轿车液压制动系统设计的研发,使得汽车设计人员用更少的经理得到最佳方案。 （1）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坡制动效能。 （3）工作可靠。 （4）制动效能的热稳定性好 （5）制动效能的水稳定性好。 （6）制动时的操纵稳定性好。 2 轿车液压制动系统的结构及工作原理 2.1 轿车制动系统结构 轿车液压制动系统其作用是让在路面正常行驶中的轿车能够自由的进行减速和停车。汽车制动系统主要由制动油管、真空助力器、制动主缸、制动分泵、制动器等部分组成，其中最常见的制动器分为鼓式制动器和盘式制动器。 一般家庭轿车的液压制动系统主要由制动踏板、真空助力泵、制动总泵（也称为制动主缸）、制动液（也称为刹车油）、制动油管、制动分泵（也称为制动轮缸）和车轮制动器组成。轿车液压制动系统具体结构如图2-1。 图2-1轿车液压制动系统结构 Fig. 2-1 structure of car hydraulic braking system 制动踏板是司机最常接触的一个部件，它把驾驶员踩踏板的力转化为推动制动总泵活塞的力。制动踏板的行程调整是制动系统调整的重要内容。 制动踏板行程的三个主要评价指标：制动踏板的自由行程、常规制动的踏板行程及急制动的踏板行程。制动踏板结构如图2-2。 图2-2制动踏板结构 Fig. 2-3 brake master pump structure 制动总泵的作用是产生高压油液通过油管传到各个轮缸，使轮缸张开推动制动蹄片产生制动力。制动总泵结构如图2-3。 图2-3制动总泵结构 Fig. 2-3 brake master pump structure 真空助力器是轿车液压制动系统的核心部件，利用轿车发动机中进气管形成真空与大气之间的压力差来实现制动助力。真空助力器结构如图2-4。 图2-4真空助力器实物 Fig. 2-4 vacuum booster object 制动液是轿车液压制动系统中传递制动液体压力的液态介质，分为DOT3、DOT4、DOT5、DOT5.1四个级别。轿车常用DOT3、DOT4矿物油型制动液。其结构如图2-5。 图2-5储蓄罐体 Fig. 2-5 savings tank body 制动管路系统的作用是在轿车液压制动系统为液压油的流动提供实行空间。轿车液压制动系统的结构布置如图2-6 图2-6制动管路系统 Fig. 2-6 Brake piping system 制动分泵是轿车液压制动系统中重要制动系统的组成部分，它主要的作用是使制动器的制动块与制动盘相互摩擦，来实现降低车速或者停车的作用。其结构如图2-7。 图2-7制动分泵结构 Fig. 2-7 Brake pump structure 制动器中的鼓式制动器主要是由制动轮缸、制动蹄、制动鼓、摩擦片、回位弹簧等主要构件组成。鼓式制动器结构如图2-8。 图2-8鼓式制动器结构 Fig. 2-8 drum brake structure 盘式制动器也叫碟式制动器，其主要部分由盘式制动器制动盘、盘式制动器制动钳、盘式制动器摩擦片、盘式制动器制动分泵、盘式制动器制动油管等部分构成。盘式制动器通过液压制动系统把制动液的液体压力施加到盘式制动器制动钳上，来实现盘式制动器制动摩擦片盘式制动器制动盘发生摩擦，从而达到轿车在路面正常行驶能够自由的减速或者停车的目的。盘式制动器结构如图2-9。 图2-9盘式制动器结构 Fig. 2-9 Disc brake structure 2.2 轿车液压制动系统工作原理 轿车液压制动系统工作原理是制动块与制动盘摩擦，将轿车的运动的动能转化为热能发散出去。在路面上正常行驶的轿车在其实现加速过程中把化学能转化成热能和动能，轿车液压制动系统将轿车的动能转化成热能散发到空气中来实现轿车的正常制动动作。轿车从静止状态加速到100km/h需要大概12秒左右的时间，但是从100km/h通过轿车液压制动系统实现轿车的到静止要求需要更短时间，因此轿车液压制动系统必然承受着巨大的能量。市场上的轿车几乎都采用液压制动的原因最主要的是因为液体是不能被压缩的，传递压力时能够保障轿车工作的可靠性，其基本原理是驾驶员踩下制动踏板，通过真空助力器向制动主缸中的刹车油施加压力，之后液体将压力通过制动管路传递到制动器的制动分泵上，然后通过制动液使制动器上的活塞运动，使制动器中的制动块与制动器上的制动盘相互摩擦来实现巨大摩擦力导致轿车在路面上的减速或者停止。其工作原理如图2-10。 图2-10液压制动系统工作原理 Fig. 2-10 working principle of hydraulic braking system 2.3 液压制动系统真空助力器工作原理 在阀杆回动簧的作用下，阀杆和空气阀座处于右极限位置，橡胶阀部件被阀门弹簧压紧在空气阀座上，当发动机正常运转时，发动机进气管与真空助力器相连使前后两气室的气压相同，即具有相同的真空度。真空助力器的空气阀口关闭时，真空助力器的真空阀口会打开，在这种情况下真空助力器的前后气室时相通的，并且相对于于大气来说是隔绝。这就是液压制动系统真空助力器工作原理。 当制动踏板作用于真空助力器的阀杆上，产生液压，制动轮缸产生张开力，推动制动蹄片产生制动力。与此同时，关闭真空阀口，使前后气室隔开，即后气室与真空源断开。外界空气经泡沫滤芯、橡胶阀部件的内孔和大气阀口进入后气室，这样前后两气室产生气压差，这个气压差在助力器的膜片、助力盘、阀体上产生作用力，除一小部分用来平衡弹簧抗力和系统阻力外，大部分经阀体作用在反馈盘上，并传递到制动主缸。在这个过程中，真空阀口始终处于关闭状态。液压制动系统真空助力器工作原理如图2-11。 图2-11液压制动系统真空助力器 Figure 2-11 the vacuum booster of the hydraulic brake system 在踏动踏板的过程中，阀杆向前移动，空气经打开的空气阀口，不断地进入后气室，阀体不断地向前移动。当踏板停留在某一位置时，阀杆的输入力、前后气室产生的伺服力和主缸液压产生的作用力（助力器的输出力的反作用力）三者之间保持平衡。当前后气室的气压差达到最大，即后气室的气压完全为大气气压时，则真空助力器达到最大助力点，此后，输入力的变化与输出力的变化相等，即没有伺服力的增加。释放制动踏板，阀杆回动簧立即将阀杆和空气阀座推回，使空气阀口关闭，真空阀品开启，阀体在回位簧的作用下，回到初始位置，助力器回到非工作状态。制动主缸实现力与液压的转换助力器的输出力直接作用在与之相连的制动主缸的第一活塞上，从而把力转换为液压，输出到车轮的制动分泵，再由制动分泵转换成力，实现汽车的制动。 2.4 液压制动主缸的工作原理 现代轿车液压制动系统普遍采用串列双腔制动主缸，这种形式的制动主缸制动性能优良，对于轿车在路面上正常行驶的情况下更能实现自由制动的效果。 轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸其结构如图2-12所示，制动主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起所形成的结构。当驾驶员压下制动踏板时，轿车的液压制动系统的踏板驱动通过制动推杆向后推动后室的活塞。此时，主缸内部的制动液的压力上升。由于后腔的液压和弹簧力，前腔中的活塞被向前推动，并且前腔中的制动流体的制动压力也增加。在驾驶员抽出踏板力后，制动踏板机构的前后腔室活塞和轮缸活塞通过相应的回位弹簧返回，并且管道中的制动液被推回到回流阀以返回到压力。 图2-12液压制动主缸的工作原理结构 Fig. 2-12 working principle structure of hydraulic brake master cylinder 2.5 制动系统制动器工作原理 轿车的液压制动系统的制动器利用由旋转元件的两个工作表面和固定元件之间的摩擦产生的强大制动扭矩，以允许轿车在路面上减速或停止。轿车液压制动系统中的制动器是液压制动系统中用以产生阻碍轿车运动趋势的主要部件，汽车工业中的大多数制动器通过制动器的紧固件在制动器的旋转元件上施加制动扭矩，使得旋转元件的旋转角速度降低并且车轮在地面上的速度和抓地力也可能导致制动延迟。车轮上的道路制动力会减慢或停止轿车。 2.5.1 鼓式制动器 制动系统鼓式制动器发生在汽车的制动系统的早期阶段，盘式制动器在汽车制动系统和鼓式制动器越来越多地用于汽车中常用的。汽车鼓式制动器包括两种类型的制动器：内鼓式制动器和外鼓式制动器。内鼓式制动器的摩擦件是一对带有环形摩擦片的制动蹄片，旋转摩擦件是鼓式制动器的制动鼓。轿车车轮制动器的制动鼓安装在鼓上。当液压制动系统运行时，利用制动鼓的缸体的内部工作表面和制动蹄摩擦片的外部工作表面在制动鼓上产生摩擦转矩。外鼓式制动器的固定摩擦件是一制动具有小的摩擦板和刚性，这是旋转外摩擦鼓式制动器的制动鼓和鼓表面的外表面和所述制动带由制动鼓所用的摩擦元件。用作一对摩擦面的与制动轮缸中的摩擦板的内圆弧面产生的制动流体的压力作用在制动鼓，实现了鼓式制动器的制动作用上下的摩擦转矩。其工作原理如图2-13。 图2-13鼓式制动器工作原理 Fig. 2-13 working principle of drum brake 2.5.2 盘式制动器 轿车液压制动系统中盘式制动器在带旋转元件的轿车液压制动系统中，工作过程中的盘式制动器摩擦副为工作面位于端面两侧的金属盘。轿车液压制动系统中盘式制动器的摩擦元件在制动液压力作用下制动两侧的制动盘，盘式制动器工作原理如图2-14。 图2-14盘式制动器工作原理 Fig. 2-14 working principle of disc brake 当轿车制动时，制动液通过两个盘式制动轮压在内外缸上。盘式制动器活塞在制动液的作用下将两个制动单元推压在制动盘上，从而产生摩擦转矩。并实现制动。在制动缸的凹槽中的矩形橡胶密封件的边缘在制动活塞的摩擦作用下产生少量的弹性变形。当制动器被释放时，活塞和制动单元通过密封环的弹性和弹簧的弹力而返回。在轿车的液压制动系统中，盘式制动器的矩形橡胶密封不仅起到密封作用，而且还起到活塞回位和自动间隙调整的作用。当制动摩擦片与摩擦片之间的摩擦力磨损，制动时密封圈的变形达到极限时，活塞继续运动直到摩擦片压住摩擦片。在盘式制动器释放汽车后，矩形橡胶密封件将推动活塞至与磨损前相同的距离，以便制动距离仍然保持标准值。固定盘式制动钳，在制动壳体中的制动钳不移动，和制动盘并与卡钳壳体的开口槽的旋转相关联的车轮固定钳盘式制动器。 3 制动系统设计计算 3.1 制动系统主要参数数值 整车质量： 空载：1550kg 满载：2000kg 最小离地间隙：155cm 质心位置： a=1.35m b=1.25m 质心高度： 空载：hg=0.95m 满载：hg=0.85m 轴 距： L=2.6m 轮 距: L=1.8m 最高车速： 160km/h 车轮工作半径：370mm 轮 胎： 195/60R14 85H 同步附着系数：=0.6 3.2 制动力及制动力矩分配系数 根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前，后轴车轮的法向反力,为： Z1= （3-1） Z2= （3-2） 式中：G — 汽车所受重力N； L — 汽车轴距mm； — 汽车质心离前轴距离mm； — 汽车质心离后轴距离mm； — 汽车质心高度mm； — 附着系数。 取一定值附着系数=0.6； 所以在空，满载时可得前后制动反力Z为以下数值 满载时：前轮=13267.7N 后轮=6332.3N 空载时：前轮=10633N 后轮=4557N 表3-1前后轴车轮附着力 Table 3-1 Adhesion of front and rear axle wheels 车辆工况 前轴法向反力，N 后轴法向反力,N 汽车空载 10633 4557 汽车满载 13267.7 6332.3 根据公式： （3-3） （3-4） 得： 可求得前后车轮附着力 （3-5） （3-6） 由已知条件可得得前、后轴车轮附着力即地面最大制动力为 故 满载时：前轮=8191.3N 后轮=3568.7N 空载时：前轮=6579.6N 后轮=2534.4N 表3-2地面最大制动力 Table 3-2 maximum ground braking force 车辆工况 前轴车轮附着力N 后轴车轮附着力N 汽车空载 6579.6 2534.4 汽车满载 8191.3 3568.7 3.2.1 制动器制动力矩的确定 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： （3-7） 式中：Φ=——该车所能遇到的最大附着系数； q——制动强度； ——车轮有效半径； ——后轴最大制动力矩； G——汽车满载质量； L——汽车轴距；子午线轮胎有效滚动半径： 当==0.6时， 后轴 ==1347Nm 后轮的制动力矩为=674Nm 前轴 = T==0.66/(1-0.66)1347=2614Nm （3-8） 前轮的制动力矩为2614/2=1307Nm 3.2.2盘式制动器主要参数确定 1.制动盘直径D 通常为轮辋直径的70%～79%。制动盘直径D为280mm 轮辋直径D0为14x25.4=355.6mm。 D/D0 =280/355.6=78% 78%在70%~79%之间,符合设计要求。 2.制动盘厚度选择 制动盘的厚度会影响制动盘的质量和运行过程中温度的升高。为了降低质量，制动盘厚度不宜过大，为降低温度，制动盘厚度不宜太小。为了散热和通风，制动盘可以做成实心的，或者可以在制动盘的中部放置通风道。整体实心盘厚度为10〜20mm，通风盘厚度为20〜50mm，最大为20〜30mm。当高速运动制动器快速制动时，制动盘会变形并发生热震动。为了提高制动盘摩擦面的散热性能，大部分制动盘成为中空通风制动盘，可将制动盘温度降低20 %～30 %。这里制动器采用通风式制动盘设计，h=19mm厚度 。 3、摩擦衬块内半径R1与外半径R2 摩擦垫的外半径R2与内半径R1之比不大于1.5。如果比率过大，则摩擦垫的外缘和摩擦垫的内缘在操作过程中的圆周速度差异很大，其磨损不均匀，接触面积将减小，并且最终 制动力矩会发生很大变化。通过了解轿车摩擦垫内径R1和外径R2的尺寸，分别为110 mm和158 mm。 图3-1摩擦衬块内外半径 Fig. 3-1 inside and outside radius of friction liner block R2/R1=158/110=1.44<1.5 ，符合设计要求。 4.摩擦衬块工作面积A 推荐根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在1.6kg/～3.5 kg/内选取， 取2.5kg/。 5.摩擦衬块摩擦系数f 用于选择各种制动器的制动材料的摩擦系数具有约0.3至0.5的稳定性值，并且少数可以达到0.7。一般来说，材料的摩擦系数越高，耐磨性越差。因此，在设计制动器时并不总是需要追求高摩擦系数的材料。 目前国内制动衬片材料的温度低于250℃时，摩擦系数保持在0.35到0.40的问题不大。因此，在理想条件的假设下计算制动器的制动转矩。所选择摩擦系数=0.35。 3.2.3 盘式制动器的制动力计算 假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为 （3-9） 式中，为摩擦因数；为单侧制动块对制动盘的压紧力；R为作用半径。 对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不很大，则R等于平均半径或有效半径，在实际中已经足够精确。 平均半径为 mm （3-10） 式中，和为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。 有效半径是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离，如下式所示（推导见离合器设计） （3-11） 式中，. 对于前制动器 所以 对于后制动器 所以 3.3 制动器主要零部件的结构设计 1.制动盘 制动盘通常由珠光体灰铸铁或含Cr，Ni等的合金铸铁制成。在操作中，制动盘不仅具有作用在制动片上的法向和切向力，而且还承受热负荷。为了提高冷却效果，卡钳盘式制动盘具有在中间形成有径向排气槽的双盘。这样可以显着增加散热面积并将温升降低20-30％左右，但光盘总厚度较厚。本设计中使用的材料是HT250。 2.制动钳 制动钳由可锻铸铁或球墨铸铁制造，也有用轻合金制造的，例如用铝合金压铸。本毕业设计选择的球墨铸铁材料。 3.制动块 轿车液压制动系统制动器的制动块是制动块的背板和制动块摩擦衬块组成在一起的，在制造生产时，会将这两种结构通过工厂的机器紧紧的压牢。本次的设计选择的制动块背板材料是45号钢，制动块摩擦衬块材料是石棉纤维。 4.摩擦材料 背板温度不超过190°C，具有低热膨胀系数、高耐压力、耐冲击性、抗剪切性、弯曲特性和耐冲击性，制动时无噪音和难闻的气味。尝试使用擦拭所散发的微小颗粒对人体无害的材料。 在现在汽车工业中模制材料广泛用于制动系统当中，模制材料是基于石棉的基础构成单位并填充有树脂粘合材料和摩擦调节材料（无机颗粒和橡胶以及合成树脂混合主要成分是石墨）。并将混合物在高温设备中模制。铸造材料不太灵活。因此，应根据衬垫或衬垫的规格进行成型。其优点是可以使用各种不同的聚合物聚合物组合物来制造具有优良性能的摩擦材料。本次设计的轿车液压制动系统制动器所使用的是模压的石棉纤维材料。 3.4 驻车制动装置设计 本设计选用的驻车制动系统是机械式驻车制动系统，并且与液压式行车制动系统共用后轮浮钳盘式制动器。其主要由驻车制动手柄、驻车制动器、连接二者的杠杆、拉索以及回位弹簧等组成。驻车制动器，一般布置在变速器之后，万向传动装置之前，可以鼓式制动器或者用盘式制动器，本次设计应用于盘式制动器上。驻车制动系统属于辅助制动系统，主要借助人力，一般在停车的时候，为了防止车辆自行溜车而设立的，是用来锁死传动轴从而使驱动轮锁死的。 4 液压制动驱动机构的设计计算 4.1 制动驱动机构形式选择 简单的液压制动系统通常称为液压制动系统，用于行车制动装置。其优点是跟随时间短（0.1-0.3s），工作压力高（可达10MPa-12MPa），孔径小，可作为制动蹄开启机构或制动块压缩机构安装在制动器内部。为了简单、紧凑、低质量和低成本，其有限的制动关系限制了其在轿车中的应用。另外，当加热时液压管路会起泡以影响变速器，即当制动器温度过低（-25摄氏度或更低）时，所谓的“阻力”会减小甚至使制动功率无效，液压油粘度增加，工作可靠性降低，部分损坏导致整个系统无法继续工作，液压简易制动系统已广泛应用于卡车，轻型和副车以及部分中重型卡车。 4.2液压分路系统的形式的选择 为了增加制动器的驱动机构的动作的可靠性，并确保驾驶的安全性，驱动制动机构必须具有至少两个独立的系统必须是双电路系统。液压或所有操作轿车制动器应该是道路划分为两个或更多个相互独立的轮廓，以便当电路出现故障时，另一个未损坏的电路可以可靠工作。 具有横向轮廓和后轮的管道是两条独立的链条，具有对角连接，前轴的一侧制动器和后轴的相对的车轮制动器是指同一条链条。当主回路发生故障时，仍能保持50％的制动效率，制动力分配系数和同步附着系数无变化，保证了制动器的适应性和汽车上的负载。此时，在前轮和后轮的一侧发生制动，由此导致车辆失去其方向稳定性。综合轿车整体液压制动性能选择X型回路为本次设计结构，如图4-1。 图4-1液压制动分路系统 Fig. 4-1 hydraulic brake shunt system 4.3 盘式制动器液压驱动机构计算 4.3.1 前轮制动轮缸直径的确定 制动轮缸对制动块施加的张开力与轮缸直径和制动管路压力的关系为 (4-1) 制动管路压力一般不超过10～12。取。 轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取（HG2865-1997),具体为19mm、24mm、28mm、30mm、35mm、38mm、40mm、48mm、50mm。因此取前轮制动轮缸直径为48mm。 同理，后轮制动轮缸直径。因此取后轮制动轮缸直径为35mm。 4.3.2 制动主缸与工作容积设计计算 第个轮缸的工作容积为： （4-2） 式中，为第个轮缸活塞的直径；为轮缸中活塞的数目；为第个轮缸活塞在完全制动时的行程，初步设计时，此处取mm. 所以一个前轮轮缸的工作容积为 一个后轮轮缸的工作容积为 所有轮缸的总工作容积为,式中，为轮缸数目。制动主缸应有的工作容积为,式中为制动软管的变形容积。在初步设计时，制动主缸的工作容积可为：对于乘用车;对于商用车。此处取。 所以 （4-3） 主缸活塞行程和活塞直径为 （4-4） 一般=（0.8～1.2）。此处取=。 所以 （4-5） 主缸的直径应符合QC/T311-1999中规定的尺寸系列，具体为19mm、22mm、26mm、28mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm。 所以取得mm。 4.4 制动踏板力与踏板行程 制动踏板力为： （4-6） 式中，为制动主缸活塞直径；p为制动管路的液压；为探班机构的传动比；为踏板机构及液压主缸的机械效率，可取=0.82～0.86.此处取=4，=0.85. 制动踏板力应满足以下要求；最大踏板力一般为500N（乘用车）或700N（商用车）。设计时，制动踏板力可在200N～350N的范围内选取。 所以 所以需要加装真空助力器。 （4-7） 式中： 真空助力比，取4。 =1560/4=390N＜500N 所以符合要求 4.5制动踏板工作行程 （4-8） 式中：——主缸推杆与活塞的间隙，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极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所经过的行程； 制动器调整正常时的踏板工作行程,只应占计及制动衬片（衬块）的容许磨损量在内的踏板行程的40%~60%。 为了避免空气侵入制动管路，在计算制动主缸活塞回位弹簧（同时也是回油阀弹簧）时，应保证踏板放开后，制动管路中仍保持0.05~0.14MPa的残余压力。 最大踏板行程（计入衬片或衬块的容许磨损量），对乘用车应不大于100~150mm，对商用车不大于180mm。此外，作用在制动手柄上最大的力，对乘用车不大于400N，对商用车不大于600N。制动手柄最大行程，对乘用车不大于160mm，对商用车不大于200mm。 根据上式得：=120mm＜150mm 所以，符合设计要求。 5 制动性能分析 5.1轿车制动性概念及评价指标 轿车的制动性能是轿车在用于强制汽车减速停止或使用外力下降长坡时保持一定速度的能力。制动效率是指车辆在良好道路上以一定的初始速度制动或在制动期间减慢车辆的制动距离。制动效率是抑制效果评估的最基本指标。制动距离越短，制动越多，制动特性的稳定性即抗反作用特性，制动特性的稳定性主要指耐热分解性。当轿车在高速或长斜坡上不断交换时，制动性能的维持程度。由于制动过程实际上通过制动器将轿车的动能转换成热能，因此在增加制动温度之后承受冷制动特性的能力已成为需要考虑的重要问题制动器的设计。制动时轿车的倾斜稳定性，即轿车在制动过程中不会发生偏转、侧滑和失控。在制动过程中轿车的方向稳定性是通过轿车在制动过程中沿着给定路径移动的能力来估计的。如果在制动过程中存在间隙、侧滑或失控。 5.2 制动减速度和制动距离S 制动系的制动效果，可以用最大制动减速度及最小制动距离来评价。 假设汽车是在水平的，坚硬的道路上行驶，并且不考虑路面附着条件，因此制动力是由制动器产生。根据国家标准总质量不超过4.5t的汽车初速度50Km/h是时，不超过21m。 此时 （5-1） （5-2） 式中 :消除蹄与制动鼓间隙时间取0.1s :制动力增长过程所需时间取0.4s :起始制动车速根据国家标准取50km/h S：为50km/h时最大制动距离 所以符合设计要求。 6 液压制动系统制动器仿真分析 6.1 液压制动制动系统仿真分析概述 轿车液压制动系统作为轿车上最重要的组成系统之一，必须要对其制动器进行仿真分析来确定制动器能否在轿车行驶过程中起到制动的作用。本章对轿车的制动器部分进行仿真分析来检测轿车在行驶过程中能否进行制动，使轿车来达到减速或者停车的目的，选择对定钳盘式制动器进行仿真分析。运用Proe对制动器进行三维建模，建立制动的仿真模型，然后对建立的制动器的三维立体模型进行运动分析，检验设计的制动器在轿车液压制动系统中是否可以让轿车完成制动动作，保障轿车在正常行驶下的安全性和稳定性。 6.2 盘式制动器三维仿真 6.2.1 制动器制动盘仿真 制动盘是轿车液压制动系统的重要制动部件，也是制动器实现制动动作所作用的摩擦面。用Proe软件绘制的制动盘如图6-1 图6-1制动盘 Fig. 6-1 Brake disc 其绘制过程如下： 用Proe软件绘制草图，再通过旋转命令建立制动盘大致轮廓。如图6-2。 图6-2制动盘草图 Figure 6-2 sketch of brake disc 在制动盘的轮廓上再次点击绘图命令，绘制出制动盘中间部分。如图6-3。 图6-3制动盘中部 Fig . 6 - 3 Center of brake disc 运用倒角命令，绘制出制动盘倒角。如图6-4。 图6-4制动盘倒角 Fig. 6-4 chamfering of brake disc 再次运用绘图命令，绘制出制动盘盘体的通风部分。如图6-5。 图6-5盘体 Fig. 6-5 disk body 运用绘图命令，绘制出制动盘盘体与车桥车毂的螺栓连接孔。如图6-6。 图6-6螺栓连接孔 Fig. 6-6 Bolt connection hole 然后运用阵列命令，绘制出制动盘全部的连接孔。如图6-7。 图6-7连接孔 Fig. 6-7 connecting holes 运用绘图命令，绘制出制动盘盘体的通风孔。如图6-8。 图6-8盘体通风孔 Fig. 6-8 disk body vent 运用阵列命令，绘制出制动盘盘体全部的通风孔。如图6-9。 图6-9整体盘体通风孔 Fig. 6-9 integral disk vent 最后通过以上指令最终绘制出制动系统的制动盘。如图6-10。 图6-10制动盘 Fig. 6-10 brake disc 6.2.2 制动器制动块仿真 盘式制动器的制动块是与制动盘接触的主要部件，通过制动块与制动盘相互接触摩擦来达到使轿车减速或停车的制动系统组件。用Proe软件绘制的制动块如图6-11。 图6-11盘式制动器制动块 Fig. 6-11 Disc brake block 其绘制过程如下： 用Proe软件绘制草图，建立制动块大致轮廓。如图6-12。 图6-12制动块草图 Figure 6-12 sketch of brake block 运用绘图指令，绘制出制动块背板的草图。如图6-13。 图6-13制动块背板草图 Fig. 6-13 Sketch of brake block backplane 运用倒圆角指令，绘制出制动块背板的细节部件。如图6-14。 图6-14制动块背板倒角 Fig. 6-14 back plate of brake block 运用绘图指令，绘制出制动块背板的导向销孔。如图6-15。 图6-15背板导向销孔 Figure 6-15 back plate guide pin hole 运用绘图指令，绘制出制动块中间部位。如图6-16。 图6-16制动块中间部位 Fig. 6-16 Intermediate position of brake block 运用绘图指令，绘制出制动块的散热孔，完成制动块的绘制。如图6-17。 图6-17制动块的散热孔 Figure 6 - 17 Heat dissipation hole of brake block 6.2.3 制动器制动钳体仿真 制动钳体是盘式制动器液压主要工作的位置，液压油通过在制动钳体上作用活塞来推动制动块与制动盘接触使轿车的液压制动系统完成制动的动作。用Proe软件绘制的盘式制动器的制动块如图6-18。 图6-18制动器制动钳体 Fig. 6-18 Brake clamp body 其绘制过程如下： 用Proe软件绘制草图命令建立制动钳体外轮廓。如图6-19。 图6-19制动钳体草图 Figure 6-19 sketches of brake clamps 运用拉伸命令绘制出三维模型，再运用草图命令绘制出螺栓孔。如图6-20。 图6-20制动钳体螺栓孔 Fig. 6-20 Bolt holes for brake clamps 运用绘图命令，在钳体TOP面绘制出制动钳体液压腔室。如图6-21。 图6-21制动钳体液压腔室 Fig . 6 - 21 Hydraulic chamber of brake caliper body 运用倒圆角命令，绘制出制动钳体液压腔室的外轮廓。如图6-22。 图6-22液压腔室的外轮廓 Figure 6-22 external profile of hydraulic chamber 运用绘图拉伸命令，绘制出制动钳体活塞缸腔室。如图6-23。 图6-23制动钳体活塞缸腔室 Figure 6 - 23 Brake caliper piston cylinder chamber 运用实体化命令，将制动钳体的外形轮廓建立起来。如图6-24。 图6-24制动钳体的外形轮廓 Figure 6-24 outline of brake clamp body 运用景象命令，把制动钳体的另一部分的仿真建立起来，完成盘式制动器制动钳体的最终绘制。如图6-25。 图6-25制动钳体三维仿真 Figure 6-25 3D simulation of brake clamps 6.3 Proe软件盘式制动器三维模型装配 6.3.1 制动盘装配 点击新建命令，新建一个不使用缺省模板组件的板块。如图6-26。 图6-26新建组件板块 Figure 6-26 New component Plate 点击装配命令将需要装配的组件放入装配板块中。如图6-27。 图6-27装配组件 Figure 6-27 Assembly components 右键点击制动盘组件文件编辑定义，将制动盘约束为缺省状态。如图6-28。 图6-28缺省状态制动盘 Figure 6 - 28 Default state brake disc 右键点击需要装配车桥组件文件编辑定义，点击两个相配合的曲面。如图6-29。 图6-29装配车桥组件 Fig. 6-29 Assembly of axle 点击新建约束命令，点击两个相互接触的端面。如图6-30。 图6-30制动器装配 Figure 6-30 Brake assembly 点击新建约束命令，点击螺栓面和螺孔使其相互配合，完成制动盘装配。如图6-31。 图6-31制动盘装配 Fig. 6-31 Brake disc assembly 6.3.2制动钳体装配 点击新建命令，新建一个不使用缺省模板组件的板块，点击装配命令将需要装配的组件放入装配板块中。如图6-32。 图6-32制动钳体装配 Figure 6 - 32 Assembly of brake caliper body 右键点击制动钳体组件文件编辑定义，将制动钳体约束为缺省状态。如图6-33。 图6-33缺省状态制动钳体 Figure 6-33 default brake clamp 右键点击制动块组件文件编辑定义，将制动块约束为缺省状态，使活塞与制动块相互配合构成装配制动钳体的总体结构。如图6-34。 图6-34塞与制动块相互配合 Fig. 6-34 matching of plug and brake block 点击活塞端面与制动块背板端面，使两个端面相接触，在点击制动背板中心轴线与活塞中心轴线，使活塞完全约束在制动块上。如图6-35。 图6-35活塞与