盘式制动器毕业设计方案.doc

毕业设计（论文、作业）

毕业设计（论文、作业）题目：

盘式制动器设计

分校（点）： 浦东分校
年级、专业： 12 机电一体化
教诲层次： 大学专科
学生姓名： 乔倪杰
学 号：
指引教师： 诸杭
完毕日期：

目 录

摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 制动器作用 1
1.2 制动器种类 1
1.3 制动器构成 1
1.4 对制动器规定 3
1.5 制动器新发展 4
2 制动器构造形式及选取 4
2.1 制动器种类 4
2.2 盘式制动器构造型式及选取 6
3 盘式制动器设计 7
3.1 盘式制动器构造参数与摩擦系数拟定 8
3.2 制动衬块设计计算 9
3.3 摩擦衬块磨损特性计算 10
3.4 制动器重要零件构造设计 11
4 制动驱动机构构造型式选取与设计计算 12
4.1 制动驱动机构构造型式选取 13
4.2制动管路选取 14
4.3 液压制动驱动机构设计计算 15
5 盘式制动器优化设计 16
5.1 优化设计概述 17
5.2 解决优化设计问题普通环节及几何解释 18
5.3 惯用优化办法 19
5.4 制动系参数优化 19
6 结论 21
致 谢 22
参照文献 23
附 录 24

摘 要
汽车制动系是汽车行车安全保证，许多制动法规对制动系提出了许多详细而详细规定，这是咱们设计出发点。
从制动器功用及设计规定出发，根据给定设计参数，进行了方案论证。对各种形式制动器优缺陷进行了比较后，选取了前盘形式。这样，制动系有较高制动效能和较高效能因素稳定性。随后，对盘式制动器详细构造设计过程进行了详尽阐述。
选取了简朴液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置。
在设计计算某些，选取了几种构造参数，计算了制动系重要参数，盘式制动器有关零件以及驱动机构设计计算。

核心词：制动器 同步附着系数 制动盘 制动钳

Abstract
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 analysis 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 hydraulic 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 and the disc brake parts and drive mechanism.
Key words ：disc brakes synchronous attachment coefficient brake disc brake caliper

1绪论
1.1 制动器作用
汽车制动系是用于使行驶中汽车减速或停车，使下坡行驶汽车车速保持稳定以及使已停驶汽车在原地(涉及在斜坡上)驻留不动机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶安全性和停车可靠性。随着高速公路迅速发展和车速提高以及车流密度日益增大，为了保证行车安全、停车可靠，汽车制动系工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠汽车，才干充分发挥其动力性能。
1.2 制动器种类
汽车制动系至少应有两套独立制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置，牵引汽车还应有自动制动装置。
行车制动装置用于使行驶中汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持恰当稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路构造，以保证其工作可靠。
驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上．它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。
应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可运用其机械力源(如强力压缩弹簧)实现汽车制动。应急制动装置不必是独立制动系统，它可运用行车制动装置或驻车制动装置某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备。由于普通手力驻车制动器也可以起到应急制动作用。
辅动装置用在山区行驶汽车上，运用发动机排气制动或电涡流制动等辅助制动装置，可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速，并减轻或解除行车制动器负荷。普通，在总质量不不大于5t客车上和总质量不不大于12t载货汽车上装备这种辅助制动-减速装置。
自动制动装置用于当挂车与牵引汽车连接制动管路渗漏或断开时，能使挂车自动制动。
1.3 制动器构成
制动器构成任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两某些构成(如图1-1所示)。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动所有车轮；而驻车制动则多采用手制动杆操纵(但也有用脚踏板操纵，见图1-1)，且运用专设中央制动器或运用车轮制动器进行制动。运用车轮制动器时，绝大某些驻车制动器用来制动两个后轮，有些前轮驱动车辆装有前轮驻车制动器。中央制动器位于变速器之后传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置，必要具备独立制动驱动机构，并且每车必备。行车制动装置驱动机构分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸、制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、储气罐、控制阀和制动器室。 图 1-1
（a） 先后轮均安装盘式制动器；（b）前轮盘式制动器，后轮鼓式制动器
1-前盘式制动器；2-防抱死系统导线；3-主缸和防抱死装置；4-液压制动助力器；5-后盘式制动器；6-防抱死电子控制器（ECU）；7-驻车制动操纵杆；8-制动踏板； 9-驻车制动踏板；10-后鼓式制动器；11-组合阀；12-制动主缸；13-真空助力器
此前，大多数汽车驻车制动和应急制动都采用中央制动器，其长处是制动位于主减速器之前变速器第二轴或传动轴，所需制动力矩较小，容易适应手操纵力小特点。但在用作应急制动时，则往往会使传动轴超载。当代汽车由于车速提高，相应急制动可靠性规定更严格，因而，在中、高档轿车和某些总质量在1.5t如下载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动作用，从而取消了中央制动器(见图1-1)。重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立由气压控制而以强力弹簧作为制动力源应急兼驻车制动驱动机构，也不再设立中央制动器。但也有某些重型汽车除了采用上述办法外，还保存了由气压驱动中央制动器，以便提高制动系可靠性。
1.4 对制动器规定
汽车制动系应满足如下规定。
(1)应能适应关于原则和法规规定。各项性能指标除应满足设计任务书规定和国标、法规制定关于规定外，也应考虑销售对象所在国家和地区法规和顾客规定。
(2)具备足够制动效能，涉及行车制动效能和驻车制动效能。行车制动效能是由在一定制动初速度下及最大踏板力下制动减速度和制动距离驻坡效能是以汽车在良好路面上能可靠而无时间限制地停驻最大坡度(％)来衡量，普通应不不大于25％。
(3)工作可靠。为此，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置，且它们制动驱动机构应是各自独立，而行车制动装置制动驱动机构至少应有两套独立管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值30％；驻车制动装置应采用工作可靠机械式制动驱动机构。
(4)制动效能热稳定性好。汽车高速制动、短时间频繁重复制动，特别是下长坡时持续制动，均会引起制动器温升过快，温度过高。特别是下长坡时独立管路可使制动器摩擦副温度达到300℃～400℃．有时甚至高达700℃。此时，制动器摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生所谓热衰退现象。制动器发热衰退，通过散热、降温和一定次数缓和使用，使摩擦表面得到磨合，其制动效能重新恢复，这称为热恢复。提高摩擦材料高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘热容量，改进其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退办法。
(5)制动效能水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水润滑作用而使摩擦副摩擦系数急剧减小而发生所谓“水衰退”现象。普通规定在出水后重复制动5～15次，即应恢复其制动效能。良好摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。此外也应防止泥沙、污物等进入制动器摩擦副工作表面，否则会使制动效能减少并加速磨损。某些越野汽车为了防止水和泥沙进入而采用封闭制动器办法。
(6)制动时汽车操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车均不应失去操纵性和方向稳定性。为此。汽车前、后轮制动器制动力矩应有恰当比例，最佳能随各轴间载荷转移状况而变化；同一车轴上左、右车轮制动器制动力矩应相似。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；当后轮抱死而侧滑甩尾时，会失去方向稳定性；当左、右轮制动力矩差值超过15％时，会在制动时发生汽车跑偏。
(7)制动踏板和手柄位置和行程符合人——机工程学规定，即操作以便性好，操纵轻便、舒服，能减少疲劳。踏板行程：对轿车应不不不大于150mm；对货车应不不不大于170mm，其中考虑了摩擦衬片或衬块容许磨损量。制动手柄行程应不不不大于160mm～200mm。各国法规规定，制动最大踏板力普通为500N(轿车)～700N(货车)。设计时，紧急制动(约占制动总次数5％～10％)踏板力选用范畴：轿车为200N～300N货车为350N～550N．采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。应急制动时手柄拉力以不不不大于400N～500N为宜；驻车制动手柄拉力应不不不大于500N(轿车)～700N(货车)。
(8)作用滞后时间要尽量短，涉及从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需时间(制动滞后时间)和从放开踏板至完全解除制动时间(解除制动滞后时间)。
(9)制动时不应产生振动和噪声。
(10)与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。
(11)制动系中应有音响或光信号等警报装置，以便能及时发现制动驱动机件故障和功能失效；制动系中也应有必要安全装置，例如一旦主、挂车之间连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。
(12)能全天候使用。气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，气制动管路不应浮现结冰现象。
(13)制动系机件应使用寿命长，制导致本低；对摩擦材料选取也应考虑到环保规定，应力求减小制动时飞散到大气中有害于人体石棉纤维。
1.5 制动器新发展
随着电子技术飞速发展，汽车防抱死制动系统(antilock braking system，ABS)在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面间附着特性而开发高技术制动系统。它能有效地防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而浮现侧滑或失去转向能力危险，并缩短制动距离，从而提高了汽车高速行驶安全性。
近年来还浮现了集ABS功能和其她扩展功能于一体电子控制制动系统(EBS)和电子制动助力系统(BAS)。前者合用于重型汽车和汽车列车，它是用电子控制方式代替气压控制方式，可依照制动踏板行程、车轮载荷以及制动摩擦片磨损状况来调节各车轮制动气室压力。它不但可以较大地减少制动反映时间，缩短制动距离，提高牵引车和挂车制动协调性，还能使制动力分派更为合理；后者(即制动助力系统)合用于轿车，即当浮现紧急状况而驾驶员又未能及时地对制动踏板施加足够大力时，该系统能自动地加以辨认并触发电磁阀。使真空助力器在极短时间内实现助力作用，从而实现明显地缩短制动距离目。
为了防止汽车发生追尾碰撞事故，某些汽车生产大国都在致力于车距报警及防追尾碰撞系统研究。这种系统是用激光雷达或用微波雷达对前方车辆等障碍物进行监测，若测出实际车距不大于安全车距，则会发出警报；若驾驶员仍无反映，则会自动地对汽车施行制动。在某些轿车上已开始装用这种系统。
为了节约燃油消耗，减少排放并减轻制动器工作负荷，制动能回收系统早已成为一种研究课题，以便将制动能储存起来，在需要时再释放出来加以运用。此前这项研究重要针对都市公共汽车，多采用飞轮储能和液压储能方式，但由于种种因素未能推广应用。近年来，随着电动汽车及混合动力汽车研制已获得突破性进展，制动能回收系统又为某些电动汽车所采用，在减速或下坡时可将驱动电机转变为发电机，使之产生制动作用；同步可用发出电流使蓄电池充电，以节约能源，增长电动汽车和混合动力汽车行驶里程。
2 制动器构造形式及选取
2.1 制动器种类
汽车制动器按其在汽车上位置分为车轮制动器和中央制动器。前者安装在车轮处，并用脚踩制动踏板进行操纵，故又称为脚制动；后者安装在传动系某轴上，例如变速器或分动器第二轴后端或传动轴前端，并用手拉操纵杆进行操纵，故又称为手制动。
摩擦式制动器按其旋转元件形状分为鼓式和盘式两大类。
鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种构造型式。内张型鼓式制动叠摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥前梁或后桥桥壳半轴套管凸缘上（对车轮制动器）或变速器、分动器壳或与其相固定支架上（对中央制动器），其旋转摩擦元件为制动鼓。车轮制动器制动鼓均固定在轮毂上，而中央制动器制动鼓则固定在变速器或分动器第二轴后端。制动时，运用制动鼓圆柱内表面与制动蹄摩擦蹄片外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并运用制动鼓外圆柱表面与制动带摩擦片内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作某些汽车中央制动器，但当代汽车已很少采用。由于外束型鼓式制动器普通简称为带式制动器，并且在当代汽车上已很少采用，因此内张型鼓式制动器普通简称为鼓式制动器，普通所说鼓式制动器就是指这种内张型鼓式构造。
盘式制动器旋转元件是一种垂向安放且以两侧表面为工作面制动盘，其固定摩擦元件普通是位于制动盘两侧并带有摩擦片制动块。制动时，当制动盘被两侧制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上摩擦力矩。盘式制动器惯用作轿车车轮制动器，也可用作各种汽车中央制动器。
车轮制动器重要用作行车制动装置，有也兼作驻车制动之用。
鼓式制动器和盘式制动器构造型式有各种，其重要构造型式(如图2-1）所示。

图2-1 制动器构造选型
2.2 盘式制动器构造型式及选取
按摩擦副中固定元件构造不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式制动器两大类。
钳盘式制动器固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上制动钳体中。两块制动块之间装有作为旋转元件制动盘，制动盘用螺栓固定于轮毂上。制动块摩擦衬块与制动盘接触面积很小，在盘上所占中心角普通仅约30°～50°，因而这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其构造较简朴，质量小，散热性较好，且借助于制动盘离心力作用易于将泥水、污物等甩掉，维修也以便。但由于摩擦衬块面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面温度较高，故对摩擦材料规定较高。
活塞
制动钳体
制动块
车桥
进油口
制动盘
缺陷：油缸多、构造复杂、制动钳尺寸大。
油路中制动液受制动盘加热易汽化。

全盘式制动器固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面所有接触。其工作原理如摩擦离合器，故又称为离合器式制动器。用得较多是多片全盘式制动器，以便获得较大制动力。但这种制动器散热性能较差，故多为油冷式，构造较复杂。
钳盘式制动器按制动钳构造型式又可分为如下几种：
a、固定钳式盘式制动器
如图2-2 所示，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一种活塞。当压力油液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小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式固定钳式盘式制动器。
b、浮动钳式盘式制动器
浮动钳式盘式制动器制动钳体是浮动。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动(见图2-3)。因而有滑动钳式盘式制动器和摆动钳式盘式制动器之分。但它们制动油缸均为单侧，且与油缸同侧制动块总成是活动，而另一侧制动块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制动块总成压向制动盘另一侧，直到两侧制动块总成受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直平面内摆动。这样就规定制动摩擦衬块应预先做成楔形(摩擦表面对背面倾斜角为6°左右)。在使用过程中，摩擦衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀(普通约为l mm)后即应更换。 浮钳盘式制动器示意图：
1.制动盘
2.制动钳体 3.摩擦块
4.活塞
5.进油口
6.导向销
7.车桥

固定钳式盘式制动器在汽车上应用是早于浮动钳式，其制动钳刚度好，除活塞和制动块外无其她滑动件，但由于需采用两个油缸分置于制动盘两侧，使构造尺寸较大，布置较困难；需两组高精度液压缸和活塞，成本较高；制动热经制动钳体上油路传给制动油液，易使其由于温度过高而产气愤泡影响制动效果。此外，由于两侧制动块均靠活塞推动，难于兼用于由机械操纵驻车制动，必要另加装一套驻车制动用辅助制动钳，或是采用盘鼓结合式后轮制动器，其中作为驻车用鼓式制动器由于直径较小，只能是双向增力式，这种“盘中鼓”构造很紧凑，但双向增力式制动器调节不以便。
浮动钳式盘式制动器只在制动盘一侧装油缸，构造简朴，造价低廉，易于布置，构造尺寸紧凑，可以将制动器进一步移近轮毂，同一组制动块可兼用于行车和驻车制动。浮动钳由于没有跨越制动盘油道或油管，减少了油液受热机会，单侧油缸又位于盘内侧，受车轮遮蔽较少，使冷却条件较好。此外，单侧油缸活塞比两侧油缸活塞要长，也增大了油缸散热面积，因而制动油液温度比固定钳式低30℃～50℃，汽化也许性较小。但由于制动钳体是浮动，必要设法减少滑动处或摆动中心处摩擦、磨损和噪声。
与鼓式制动器相比，盘式制动器长处有：
1)热稳定性较好。这是由于制动盘对摩擦衬块无摩擦增力作用，还由于制动摩擦衬块尺寸不长，其工作表面面积仅为制动盘面积12％～6％，故散热性较好。
2)水稳定性较好。由于制动衬块对盘单位压力高，易将水挤出，同步在离心力作用下沾水后也易于甩掉，再加上衬块对盘擦拭作用，因而，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需通过十余次制动方能恢复正常制动效能。
3)制动稳定性好。盘式制动器制动力矩与制动油缸活塞推力及摩擦系数成线性关系，再加上无自行增势作用，因而在制动过程中制动力矩增长较和缓，与鼓式制动器相比，能保证高制动稳定性。
4)制动力矩与汽车迈进和后退行驶无关。
5)在输出同样大小制动力矩条件下，盘式制动器质量和尺寸比鼓式要小。
6)盘式摩擦衬块比鼓式摩擦衬片在磨损后更易更换，构造也较简朴，维修保养容易。
7)制动盘与摩擦衬块间间隙小(0.05～0.15mm)，这就缩短了油缸活塞操作时间，并使制动驱动机构力传动比有增大也许。
8)制动盘热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使间隙自动调节装置设计可以简化。
9)易于构成多回路制动驱动系统，使系统有较好可靠性和安全性，以保证汽车在任何车速下各车轮都能均匀一致地平稳制动。
10)能以便地实现制动器磨损报警，以便及时更换摩擦衬块。 盘式制动器重要缺陷是难以完全防止尘污和锈蚀(但封闭多片全盘式制动器除外)；兼作驻车制动器时，所需附加驻车制动驱动机构较复杂，因而有汽车采用前轮为盘式后轮为鼓式制动系统；此外，由于无自行增势作用，制动效能较低，中型轿车采用时需加力装置。
通过以上分析，并且由于当前固定钳盘式制动器已很少采用，且缺陷较多，因此我选取综合性能更好浮动钳式盘式制动器。
3 盘式制动器设计
3.1 盘式制动器构造参数与摩擦系数拟定
3.1.1 制动盘直径D
制动盘直径D应尽量取大些，这时制动盘有效半径得到增长，可以减小制动钳夹紧力，减少衬块单位压力和工作温度。受轮辋直径限制，制动盘直径普通选取为轮辋直径70%～79%，取75%。
由于轮胎规格为195/60 R16，因此轮辋直径为16英寸，即406.4mm，故制动盘直径D=406.4×75%mm=304.8mm，取304mm。
3.1.2 制动盘厚度h
制动盘厚度h对制动盘质量和工作时温升有影响，为使质量小些，制动盘不适当获得很大，为了减少温升，制动盘厚度又不适当获得过小，制动盘可以作成实心，或者为了散热通风需要在制动盘中间铸出通风孔道，而我设计轩逸2.0自动豪华版轿车前盘式制动器采用便是通风盘式，而通风式制动盘厚度取为20～50mm，采用较多是20～30mm，取30mm。
3.1.3 摩擦衬块外半径R2、内半径R1与厚度b
推荐摩擦衬块外半径与内半径 比值不不不大于1.5。若此比值偏大，工作时衬块外缘与内侧圆周速度相差较多，磨损不均匀，接触面积减少，最后将导致制动力矩变化大。
选 /=1.4，由于摩擦衬块外半径略不大于制动盘半径mm，取147mm。
因此mm，
参照其她类似车型，选定厚度b=14mm。
3.1.4 制动衬块工作面积A
由于制动衬块为扇形，选定其到圆心夹角为，故工作面积
（5-1）
3.1.5 摩擦衬块摩擦系数f
选取摩擦衬块时,不但但愿其摩擦系数要高些，更规定其热稳定性要好，受温度和压力影响要小。不能单纯地追求摩擦材料高摩擦系数，各种制动器用摩擦材料摩擦系数稳定值约为 0.3～0.5，普通来说，摩擦系数愈高材料，其耐磨性愈差，因此在制动器设计时并非一定要追求高摩擦系数材料。在假设抱负条件下计算制动器制动力矩，为使计算成果接近实际，取f =0.3。
此外，在选取摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害材料，故选用粉末冶金材料。
3.2 制动衬块设计计算
假定衬块摩擦面所有与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器制动力矩为，式中f 为摩擦系数；为单侧制动块对制动盘压紧力；R 为作用半径。
由于所设计轩逸2.0自动豪华版轿车前盘式制动器制动衬块采用扇形摩擦表面，其径向宽度不是很大，取R 等于平均半径或有效半径，在实际中已经足够精准。
平均半径为 mm （5-2）
有效半径是扇形表面面积中心至制动盘中心距离，如下式所示，
mm （5-3）
式中，。
3.3 摩擦衬块磨损特性计算
摩擦衬块磨损受温度、摩擦力、滑磨速度。制动盘材质及加工状况，以及衬块自身材质等许多因素影响。因而在理论上计算磨损性能极为困难，但实验表白，影响磨损最重要因素还是摩擦表面温度和摩擦力。
当前，各国常采用作为评价能量符合指标是比能量耗散率，即单位时间内衬块单位摩擦面积耗散能量，普通所用计量单位为。
轩逸2.0自动豪华版轿车前轮制动器比能量耗散率为：
（5-4）
（5-5）
式中,为汽车总质量（kg）；δ为汽车回转质量换算系数； 、为制动初速度和终速度（m/ s）； j为制动减速度（）；t为制动时间（s）； 为前制动器衬块摩擦面积（）；β 为制动力分派系数。
在紧急制动到停车状况下，=0，并可以以为δ =1，故
（5-6）
据关于文献推荐，计算时取减速度j =0.6g，制动初速度 ，乘用车用100km（27.8m/s）。而 =57.9=5790，代入得：

此外，用衬块单位摩擦面积制动器摩擦力即比摩擦力计算衬块磨损特性。单个前轮制动器比摩擦力为。
式中， 为单个制动器制动力矩；R 为制动衬块平均半径 ；A 为单个前轮制动器衬块摩擦面积。
当前轮处在最大制动力矩时，代入数值得：单个前轮制动器比摩擦力为
（5-7）
3.4 制动器重要零件构造设计
3.4.1 制动盘
制动盘构造形状有平板形和礼帽形，由于所设计是钳盘式制动器，故采用后者即礼帽形制动盘，其圆柱某些长度取决于布置尺寸。为了改进冷却，所设计钳盘式制动器制动盘铸成中间有径向通风槽双层盘，可大大增长散热面积，但盘整体厚度较大。
制动盘工作面加工精度应达到下述规定：平面度不大于等于0.01mm，表面粗糙度值不大于等于0.06mm，两摩擦表面不平行度不大于等于0.01mm，制动盘端面圆跳动不大于等于0.03mm。

礼帽型制动盘

3.4.2 制动钳
制动钳由球墨铸铁QT400-18制造，做成整体，其外缘留有开口，以便不必拆下制动器便可检查或更换制动块。制动钳体应有高强度和刚度。在钳体中加工出制动油缸。为了减少传给制动液热量，将杯形活塞开口端顶靠制动块背板。活塞由钢制造，为了提高耐磨损性能，活塞工作表面要进行镀铬解决。

制动钳
3.4.3 制动块
制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌在一起。衬块为扇形。活塞应能压住尽量多制动块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。设计盘式制动器装有衬块磨损达极限时警报装置，以便及时更换摩擦衬块。

制动块
3.4.4 摩擦材料
制动摩擦材料应具备高而稳定摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料耐磨性好，吸水率低，有较高耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害摩擦材料。
通过综合考虑，制动盘采用摩擦性能良好珠光体灰铸铁锻造，为保证足够强度和耐磨性能，其牌号为HT250。
摩擦衬块选用减少污染和对人体无害粉末冶金材料。
3.4.5 盘式制动器间隙调节办法及相应机构
制动盘与摩擦衬块之间在未制动状态下应有工作间隙，以保证制动盘能自由转动。普通，盘式制动器设定间隙为0.1～0.3mm.此间隙存在会导致踏板或手柄行程损失，因而间隙量应尽量小。考虑到在制动过程中摩擦副也许产生机械变形和热变形，因而制动器在冷却状态下应有间隙应通过实验来拟定。此外，制动器在工作过程中会由于摩擦衬块磨损而加大，因而制动器必要设有间隙调节机构。
所设计轩逸2.0自动豪华版轿车前盘式制动器间隙自调方式是运用制动钳中橡胶密封圈极限弹性变形量，来保持制动时为消除设定间隙所需活塞设定行程Δ。当衬块磨损而导致所需活塞形成不不大于Δ时，活塞可在液压作用下克服密封圈摩擦力，继续前移到实现完全制动为止。活塞与密封圈之间，这一不可恢复相对位移便补偿了过量间隙。
4 制动驱动机构构造型式选取与设计计算
4.1 制动驱动机构构造型式选取
液压式驱动机构：
长处：
a.制动时可以得到必要安全性，由于液压系统内系统内压力相等，左右轮制动同步进行；
b.易保证制动力对的分派到前、后轮，由于前、后轮分泵可以做出不同直径；
c.车振或悬架变形不发生自行制动；
d.不须润滑和时常调节；
缺陷：
a当管路一处泄漏，则系统失效；
b低温油液变浓，高温则汽化；
c不可长时间制动。
但综合来看，油压制动还是可取，且得到了广泛应用。
4.2制动管路选取
出于取安全上考虑，汽车制动应至少有两套独立驱动制动器管路。汽车双回路制动系统有如下常用五种分路型式：
1 一轴对一轴（Ⅱ）型(图a），前轴制动器与后桥制动器各用一种回路；
2 交叉（X）型（图b），前轴一侧车轮制动器与后桥对侧车轮制动器同属一种回路；
3 一轴半对半轴（HI）型（图c），每侧前制动器半数轮缸和所有后制动器轮缸属于一种回路，别的前轮缸则属于另一种回路；
4 .半轴一轮对半轴一轮（LL）型（图d），两个回路分别对两侧前轮制动器半数轮缸和一种后轮制动器作用；
5 双半轴对双半轴（HH）型（图e），每个回路均只对每个先后制动器半数轮缸起作用。

图5-1 a) 一轴对一轴（Ⅱ）型;b) 交叉（X）型;c) 一轴半对半轴（HI）型
d) 半轴一轮对半轴一轮（LL）型;e) 双半轴对双半轴（HH）型
其中Ⅱ型管路布置最为简朴，成本较低，当前在各种汽车特别是在货车上用最广泛。但这种型式后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯能力。
X型构造也很简朴。直行制动时任何一回路失效，剩余总制动力都能保持正常值50％。但一旦某一管路损坏则导致制动力不对称，使汽车丧生稳定性。因而该方案合用于主销偏移距为负值汽车上，以改进汽车稳定性。
HI、HH、LL型构造都较为复杂，本次设计不予考虑。X型布置方案可适于本次设计。
4.3 液压制动驱动机构设计计算
为了拟定制动主缸及制动轮缸直径、制动踏板力与踏板行程、踏板机构传动比，以及阐明采用增压或助理装置必要性，必要进行如下设计计算。
4.3.1 制动轮缸直径
制动轮缸对制动蹄(块)施加作用力F与轮缸直径和制动轮缸中液压p关系为：
(6-1)
制动管路液压在制动时普通不超过1012MPa，对盘式制动器可更高。压力越高，则轮缸直径越小，但对管路特别是制动软管及管接头则提出了更高规定，对软管耐压性、强度以及接头密封性规定就更加严格。轮缸直径应在原则规定尺寸系列中选用，详见GB7524—87附录B表B2。油压选用：10MPa 因此=30mm
4.3.2 制动主缸直径与工作容积
制动主缸直径应在原则规定尺寸系列中选用，详见GB7524—87附录，选用制动主缸直径为30mm，主缸活塞直径为30mm。
制动主缸工作容积
(6-2)
普通 ，
取 则
4.3.3制动踏板力与踏板行程
制动踏板力可用下式验算：
(6-3)

式中：制动主缸活塞直径，；
制动管路液压，；
制动踏板机构传动比,，取；
真空助力器增力倍数， 取;
制动踏板机构及制动主缸机械效率，可取,取
则
踏板力普通不超过，可见符合规定，并且操作轻便。
普通，汽车液压驱动机构制动轮缸缸径与制动主缸缸径之比，当较小时，其活塞行程及相应踏板行程便要加大。
制动踏板工作行程为
(6-4)
式中： 30mm
制动踏板机构传动比,，取；
主缸中推杆与活塞间间隙，普通取1.8mm;
主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作极限位置到使其皮碗完全封堵主缸上旁通孔所通过行程，取2mm。
则
法规规定不不不大于150~200mm，故符合法规。
5 盘式制动器优化设计
5.1 优化设计概述
优化设计是最优化数学办法与当代计算机技术结合产物，它可以使某项设计在规定各种限制条件下优化设计参数，从而使其设计指标获得最优值。
对任何一种工程设计师来说，总是但愿作出一种最优化设计方案，使得设计工程设施或产品，具备最佳使用性能和最低材料消耗与制导致本，以获得最佳经济效益。在老式设计过程中，普通是设计人员凭借自身或她人积累起来经验和专业知识，在初始设计方案基本上，通过重复地实验、比较和改进，最后得到一种较为满意设计方案。当时普通不可以找到最优设计方案。而优化设计办法则提供了一条也许高效率地求得最优设计方案途径。实践证明，优化设计办法是一种保证产品具备优良性能、减少成本、减小质量和体积有效设计办法，同步也可以大大地缩短设计周期、提高设计效率，因而已经得到了越来越广泛应用。
5.2 解决优化设计问题普通环节及几何解释
5.2.1 普通环节
①建立优化设计数学模型。
②选取合用最优化办法及相应计算程序。
③拟定初始数据和初始设计点。
④编写有关主程序及函数子程序。
⑤计算机求解并输出成果。
⑥成果分析、比较。
5.2.2 几何解释
求解优化问题几何解释，可以为是在约束限定范畴内，找出目的函数最小值。
5.3 惯用优化办法
普通优化办法分为两类，一类是无约束优化问题求解，另一类是有约束优化问题求解。
5.3.1 无约束优化办法
在此类办法中，有坐标轮换法、鲍威尔法、共轭梯度法、DFP 变尺度法、BFGS 变尺度法等。
坐标轮换法基本思路是每次搜索只容许沿一种变量变化，别的变量保持不变，它把多变量优化问题轮流地转化成单变量优化问题，当n个变量依次进行过一维搜索后，即完毕一轮计算，若未收敛，则以上一轮最后一点开始继续下一轮计算。其特点是只需计算函数值，无需求函数导数，因此程序编制简朴，存储量少，当计算效率低，可靠性差。
鲍威尔法是一种共轭方向法，它直接用函数值来构造共轭方向，是一种直接办法。它具备二次收敛性，收敛速度较快，可靠性较好，存贮量少，当编制程序较复杂，合用于维数较高目的函数。
共轭梯度法也是一种共轭方向法，它是运用函数梯度值来构造共轭方向，然后选用共轭方向作为每一次搜索方向。它特点是只需计算函数一阶偏导数，程序编制容易、存储量少，收敛速度快，合用于维数较高优化问题。
5.3.2 约束优化办法
工程上