ZQ1080型商用车制动系设计-方案论证报告.doc

1、机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: ZQ1080型商用车制动系设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx年 4 月 20 日 目 录1.制动系的概述11.1制动系的发展历史11.2制动系统的功用及构造22.制动系设计结构方案的选择32.1制动系的设计技术要求32.2制动器结构型式的选择32.3 制动驱动机构的结构型式的选择62.4制动管路的形式选择8论证结果8参考文献91.制动系的概述1.1制动系的发展历史从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的行驶安全方面就发挥着至关重要的作用。近年来，由于人们要求车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，制动系的重要性已十分明显。众多的汽车

2、工程师在改进车辆制动性能，耗费了大量的心血。目前，在汽车制动的研究中，主要在制动控制方面，包括制动控制的理论和方式以及采用新技术，来提高汽车制动性能。现代汽车制动器的发展源自于最初的机械控制装置，最原始的制动控制仅仅是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力。但随着汽车本身重量的增加，助力装置对机械制动器来说已不可缺少。进而开始出现了真空助力装置，即动力制动系统。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16，四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，就有真空助力装置。随着科学技术及汽车工业的发展，车辆制动取得了进一步的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大成果。Duesenberg

3、Eight车领先使用了轿车液压制动器。1924年，克莱斯勒的四轮液压制动器问世。直到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。20世纪80年代后期,世界汽车最显著的成就，就是实用和推广了防抱死制动系统(ABS)。ABS是集微电子技术、液压控制技术、精密加工技术三部分集为一体，是机电一体化的高技术产品。安装的ABS大大提高了车辆的安全性和操纵性。目前，汽车防抱死制动系统(ABS)已发展成熟，并广泛应用在各种车辆上。经过了一百多年的发展，汽车制动系统的型式基本定下。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本都一样，利用制动装置，用工作时产生的摩擦热量来消耗

4、汽车的动能，来达到汽车制动减速，或直至停车的目的。随着电子技术特别是大规模、超大规模集成电路的发展以及节能和清洁能源汽车的开发，汽车制动系统的形式也将发生变化。例如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上设置了一种电-液(EH)制动系统，该系统完全改变了制动器的操作机理。通过采用电力电子控制装置和4个比例阀，K-H公司的EBM就能预测到制动控制、牵引力控制、ABS、巡航控制制动干预等情况，不需另外增加附加装置。EBM系统预测的优点，是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短5%。一种完全的电路制动、完全无油液BBW(Brake-By-Wire)的研究开发使传统的液压制动装置成为

5、历史。20世纪50年代，我国开始发展汽车工业。到1988年底，我国已达到年产各种类型汽车约60万辆，全国汽车保有量已超470万辆。我国虽然拥有庞大的汽车工业体系，但是制动系的发展距世界先进水平仍有较大差距。从70年代我国开始研制减速制动系统，但并没有得到重视和推广。动力制动系统是国产5吨以下的小型客货车中使用的主要制动系统，应用广泛。空气制动系统是国产载重5吨以上车辆的主要使用的制动系统。鼓式制动器被广泛应用在国产各种汽车上，是80年代以前国产汽车的主要制动器，到80年代中期，盘式制动器进入我国，应用较少，只在引进车辆上使用。所以我国与世界先进水平相比，减速制动系统在我国虽已存在，并没有得到充

6、分发展。制动器从50年代到80年代在国内无突出发展，一直使用鼓式制动器。我国在80年代后期引进的车型上应用盘式制动器，像奥迪、桑塔纳等。近年来，我国认识到国产车在制动系统的不足，开始引进和开发国外的先进技术，来提高汽车的制动性能。例如重庆发动机厂引进了康明斯公司的发动机排气制动系统来提高汽车行车的安全性。1.2制动系统的功用及构造为了提高汽车的平均行驶速度，保证汽车安全行驶，提高运输率，在汽车上都设有专用制动机构。这样的一系列专门装置称为制动系统。现代汽车制动系统的功用主要有三个：a.使行驶的汽车减速以至于停车b.使下长坡的汽车保持速度稳定c.使已经停驻的汽车可靠停驻。目前，汽车上采用的制动系

7、统主要有供能装置、控制装置、传动装置、制动器四部分组成。图1是制动系统工作原理示意图。（1）供能装置：也就是制动能源，包括供给、调节制动所需能量以及各种部件，产生制动能量的部分称为制动能源。人的机体也可作为制动能源，如图1所示（2）控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的部件，如图1中的制动踏板机构1即是一种控制装置。（3）传动装置：包括把制动能量传递到制动器的各个部件，如图1中的制动主缸4和制动轮缸6。（4）制动器：产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件，也包括辅助制动系统中的部件。现代的制动系统还包括制动力和调节装置、压力保护装置等辅助装置。传统汽车制动系统的结构见图2。 1-制动踏板；

8、2-推杆；3-主缸活塞；4-制动主缸；5-油管；6-制动轮缸；7-轮缸活塞；8-制动鼓；9-摩擦片；10-制动蹄；11-制动底板；12-支承销；13-制动蹄复位弹簧 图 1 制动系统工作原理示意图 图2带ABS的传统汽车制动系统示意图制动系统的基本结构主要由车轮制动器和气压传动、液压传动机构组成。车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和张开机构组成，旋转部分是制动鼓；固定部分包括制动蹄和制动底板；张开机构是制动轮缸。气压制动传动机构主要由制动踏板、推杆、空气干燥器、制动总阀、制动气室、四回路保护阀和管路等组成。液压制动传动机构主要由制动踏板、推杆、制动轮缸、制动主缸和管路组成。汽车制动系统种类繁多

9、，按制动系统的功用分为：行车制动系、驻车制动系、辅助制动系和第二制动系；按动力能源分为：人力制动系、动力制动系、伺服制动系；按能量传输方式分为：机械式、液压式、气压式、电磁式和组合式；按回路多少分为：单回路制动系和双回路制动系。2.制动系设计结构方案的选择 2.1制动系的设计技术要求为了保证制动系工作可靠，对汽车制动系设计提出如下基本要求： （1）具有优良的制动效能。评价制动效能的指标有：制动距离、制动减速度、制动力和制动时间。（2）制动的平顺性要好。制动柔和、平稳；分离迅速、彻底。（3）制动稳定性要好。制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力应基本相等，以免汽车制动时发生跑偏和侧滑

10、。（4）操纵轻便。踏板力轿车一般不超过350N，货车为550N，最多极限力700N。 （5）散热性要好，调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强，散热快，潮湿后恢复能力快，磨损后间隙能够调整，并能够防尘、防油。（6）避免自行制动。（7）带挂车时，能使挂车制动早于主车制动，后于主车解除制动；挂车自行脱挂时能自行进行制动。 2.2制动器结构型式的选择车轮制动器主要用于行车制动，有时也兼作第二制动和驻车制动之用。制动器主要有摩擦式、电磁式和液力式等三种形式。 2.2.1电磁式制动器电磁式制动器虽然有作用滞后性好、接头可靠而且易于连接等优点，但因工艺复杂，成本太高，只在一部分总重量较大的商用车上用作车

11、轮制动器或缓速器。 2.2.2液力式制动器液力式制动器普遍用作缓速器。 2.2.3摩擦式制动器目前汽车广泛使用的为摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副旋转元件结构不同，可以分为鼓式和盘式两种。图4和图5分别是鼓式和盘式制动器结构型式。 图3鼓式制动器示意图 图4盘式制动器示意图(1)鼓式制动器鼓式制动器广泛应用于商用车，同时鼓式制动器产生的制动力矩大于盘式制动器的制动力矩，并且鼓式制动器结构简单、制造成本低、造价便宜，而且符合传统设计。对于重型车来说，由于重型车车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此很多重型车现在仍使用四轮鼓式制动器的设计。鼓式制动器包括内张型鼓式制动器和外束型

12、鼓式制动器。现在外束型鼓式制动器主要用于中央制动器的设计，内张型鼓式制动器应用广泛。内张型鼓式制动器又分为领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式制动器。它们的制动鼓的受力平衡状况、制动效能以及车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。（a）领从蹄式（凸轮张开）；（b）领从蹄式（制动轮缸张开）；（c）双领蹄式（非双向，平衡式）；（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（f）双向增力式图5鼓式制动器简图 领从蹄式制动器的效能和稳定性，在各式制动器中居中等水平；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单紧凑，成本低；易于调整蹄片之间的间隙；便于附装驻车制动驱动机构。因此广泛应用在

13、中、重型载货汽车，特别是用于乘用车和总质量较小的商用车的后轮制动器。双领蹄式制动器具有高的正向制动效能，但倒车时变为双从蹄式，使制动效能大减。中级轿车的前制动器常用此形式。 双向双领蹄式制动器在汽车前进、倒退时的制动性能不变，因此广泛用作中、重型载货汽车和部分轿车的前，后轮。但是其结构复杂，造价较高，作为后轮制动器时，需要另设中央制动器。单向自增力式制动器在汽车前进制动时，其制动效能很高，且高于前述各种制动器，然而在倒车制动时，其制动效能却是最低的。因此，仅用于少数轻、中型货车和轿车上作前轮制动器。双向自増力式制动器在高级轿车上用得较多，而且往往将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器，它也广泛

14、用于汽车中央制动器。本次设计中型商用车总质量相对较小，因此采用结构简单，成本低的领从蹄式鼓式制动器。(2)盘式制动器 盘式制动器与鼓式制动器相比，具有以下优点：（1）制动效能稳定；（2）水衰退影响较小；（3）热衰退影响较小；（4）在输出同样制动力矩情况下，尺寸和质量一般较小；（5）制动力矩与汽车前进或后退等行驶状态无关；（6）较易实现间隙自调，其保养修理作业也较简单；（7）盘式制动器的摩擦衬块相对于鼓式制动器的摩擦衬片在磨损后更易更换，整体结构简单。作为一款中型载货商用车，出于制造成本、保养维修作业以及制动效能等方面考虑，采用前盘后鼓式制动器。前盘式制动器有固定钳式、浮动钳式。浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳式。其中浮动前盘式制动器结构简单，成本低，结构尺寸紧凑，易于布置，可将制动器逼近轮毂，同一组制动块兼用于行车制动和驻车制动。因此作为中型商用车前制动器采用浮动前盘式制动器。 2.3 制动驱动机构的结构型式的选择根据制动能源的不同，制动驱动机构可分为人力制动、伺服制动以及动力制动三大类型。而力的传递方式又分为机械式、液压式、气压式和气-液压式。各种型式的制动驱动机构区别，如表1所示。 表1制动驱动机构的结构型式制动力源力的传递方式用途型式制动力源