1、汽车制动系统的设计及仿真摘要：汽车的制动系是汽车行车安全的保证，许多制动法规对制动系提出了许多详细而具体的要求，这是我们设计的出发点。从制动器的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。对各种形式的制动器的优缺点进行了比较后，选择了浮动钳盘的形式。这样，制动系有较高的制动效能和较高的效能因素稳定性。随后，对盘式制动器的具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。选择了简单液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置。在设计计算部分，选择了几个结构参数，计算了制动系的主要参数，盘式制动器相关零件的设计计算。关键词: 制动器，同步附着系数，制动盘，制动钳 Automobile brak
2、e system design and simulationAbstracts：The braking system in a vehicle guaranteed the safety of driving .Many rules and regulations have been made for the braking system in detail, which is the starting of our design.Firstly, I demonstrate the project on the base of the function of the brake, And a
3、nalysis their strong point and shortcomings .I choose the form of front-disked. In this way, the braking system have higher braking efficiency and high stability of the performance factors. Subsequently, the specific structure of the disc brake design was elaborated in detail.I designed the hydrauli
4、c drive system and two-pipe system and selected clearance automatic adjusting device.In the calculate part .I chosen several structural parameters, calculated the main parameters of the braking system drive mechanism.Key words：disc brakes，synchronous attachment coefficient，brake disc，brake caliper目
5、录1 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2制动系统研究现状11.3课题设计思路32制动系统概述52.1制动系的类型52.2汽车制动系统组成52.3 制动器的组成62.4 制动器的要求62.5 制动器的种类83 汽车参数计算153.1汽车的基本参数153.2 制动系的主要参数及其选择163.3 盘式制动器的结构参数与摩擦系数的确定173.4 制动衬块的设计计算193.5 摩擦衬块磨损特性的计算204 制动器主要零件的结构设计224.2 制动钳224.4 摩擦材料224.5 盘式制动器间隙的调整方法及相应机构234.6 制动驱动机构的结构型式选择与设计计算23结 论26参考文献27致 谢28
6、附 录29II31 绪论1.1 课题研究的目的及意义汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能、长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统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
7、键装置，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。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务3。现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。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的组合形式。
8、虽然盘式制动器的使用经济性现状有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵很多。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有进一步提升。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，而鼓式制动器的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。尤其是在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要再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的发展方向。后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中
9、鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。在材料选择方面：80年代以前，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势。国外从70年代就开始禁止采用石棉做制动材料，我国在1999年修改的GB126761999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NAO片。主要使用玻璃纤维、芬香族聚酰纤维或其他纤维作为加
10、固材料。其主要优点是：无论在低温还是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地特点，也在研究新型摩擦材料，比如有河北够工业大学所承担的科研项目“代替石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大和广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，根据报道该制动器摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均能达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有
11、人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，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，将取代传统的液压为主的传统控制系统。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在不断下降。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平稳系统、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
12、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、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动系统中来。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课题设计思路制动器是制动系中最主要的一个部件，是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。凡是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都称为摩擦制动器，摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。前者的摩擦副中的旋转件为制动
13、鼓，其工作表面为圆柱面，如图1-1（a）；后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面，如图1-1（b）。（a） （b)图1-1制动鼓与制动盘目前广泛使用的是摩擦式制动器,盘式制动器的摩擦力产生于同汽车固定部位相连的部件与一个或几个制动盘两端面之间。其中摩擦材料仅能覆盖制动盘工作表面的一小部分的盘式制动器称为钳盘式制动器；摩擦材料覆盖制动盘全部工作表面盘式制动器称为全盘式制动器。现代汽车中以单盘单钳式的钳盘式制动器应用最为广泛，仅有个别大吨位矿用自卸车采用单盘三钳和双盘单钳的钳盘式制动器.主要设计步骤：1. 阅读汽车制动器的相关文献，了解制动器的工作原理；2. 明确设计范围和方向，将设计
14、目标明确为浮动钳盘式制动器；3. 根据汽车基本参数，计算制动器零件的相关参数；4. 根据参数，通过solidworks软件进行三维建模,并实现运动仿真。2制动系统概述2.1制动系的类型一般汽车制动系包括两套独立的系统：驻车制动系统和行车制动系统。驻车制动系统是由驾驶员用手操作的，又称为手制动系。它的功能是使已经停下来的汽车驻留原地不动，如斜坡等各种路面。行车制动系统是由驾驶员用脚来操纵的，因此也被称为脚制动系统。它的功能是使正在行驶中的汽车减速或者在最短的距离内停车。在紧急情况下，两套制动系统可以同时使用，从而增大汽车的制动效果。经常在山区行驶的汽车或者某些特殊用途的汽车，为提高行车安全，减轻
15、制动器的磨损，还应备有辅助制动系统，在下坡时用来稳定车速。根据制动能源来分类，制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统、伺服制动系统。以驾驶员作为唯一制动来源的系统成为人力制动系统。由发动机的动力转化为气压或液压作为制动能源的制动系称为动力制动系统。兼用人力和发电机作为制动能源的制动系统称为伺服制动体统1。2.2汽车制动系统组成任何制动系都是具有以下四个基本组成部分：（1）供能装置 包括供给、调节制动所需的能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中，产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌肤也可作为制动能源。（2）控制装置 包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。（3）传动装置 包括将制动能量传输到制动器的各个部件。（4）制动器 是产生阻碍车辆的运动活运动趋势的力的部件，其中也包括辅助制动系中的缓速装置。目前较为完善的制动系还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置2。如图2-1所示。1-制动助力器；2-制动灯开关；3-驻车制动与行车制动警示灯；4-驻车制动接触装置；5-后轮制动器 6-制动灯；7-驻车制动踏板；8-制动踏板；9-制动主缸；10-制动钳；11-发动机气管；12-低压管；13-制动盘图2-1 汽车制动系统组成2.3 制动器的组成任何一套制动装置均由制
