捷达轿车后轮制动器设计项目说明指导书.docx
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1、 太原科技大学机械工程学院 课程设计课程名称:捷达轿车后轮鼓式制动器设计 专 业:车辆工程 班 级:车辆121202 姓 名:梁快乐 学 号: 指导老师:赵富强 学 期:- 日 期:/12/28 摘 要多年来中国汽车市场快速发展,尤其是轿车汽车发展方向。然而伴随汽车数量增加,带来安全问题也越来越引发大家注意,而制动系统则是汽车主动安全关键系统之一。所以,怎样开发出高性能制动系统,为安全行驶提供保障是我们要处理关键问题。另外,伴随汽车市场竞争加剧,怎样缩短产品开发周期、提升设计效率,降低成本等,提升产品市场竞争力,已经成为企业成功关键。本说明书关键介绍了捷达轿车后轮鼓式制动系统设计。首先介绍了汽
2、车制动系统发展、结构、分类,并对鼓式制动器和盘式制动器结构及优缺点进行分析。设计计算确定前盘、后鼓式制动器、制动主缸关键尺寸和结构形式。绘制出了后制动器装配图、制动鼓零件图和制动蹄零件图等。最终对设计出制动系统各项指标进行评价分析。另外在设计同时考虑了其结构简单、工作可靠、成本低等原因。经过此次设计计算结果表明设计出制动系统是合理、符合标准。其满足结构简单、成本低、工作可靠等要求。关键字:汽车;制动;鼓式制动器Abstract In recent years the rapid development of Chinas auto market, especially cars car dev
3、elopment. However, with the increase in car ownership, safety problems are increasingly attracted attention, and the braking system is an important vehicle active safety systems in the world. Therefore, how to develop high-performance braking system, to provide protection for the safe driving is the
4、 main problem we have to solve. In addition, with increased competition in the automotive market, how to shorten the product development cycle, improve design efficiency, reduce costs, increase market competitiveness has become the key to business success. This manual describes the Jetta sedan rear
5、drum brake system design. The first describes the development of automotive braking systems, structure, classification, and by drum brakes and disc brakes on the structure and analyze the advantages and disadvantages. Design calculations to determine the front disk, rear drum brakes, brake master cy
6、linder of the main dimensions and structure. Drawn out of the rear brake assembly diagram, brake drum and brake shoe parts diagram parts chart. End of the braking system designed to evaluate the analysis of the indicators. Also taking into account in the design of its structure is simple, reliable,
7、low cost factor. Through this design results show that the design of the braking system is reasonable, standards-compliant. Meet its simple structure, low cost, reliable requirements.Key words: car;braking;brake drum目录第1章 绪 论1.1制动器设计的意义51.2制动器研究现状51.3 鼓式制动器的简介51.4 鼓式制动器的组成固件61.5 鼓式制动器的工作原理61.6 鼓式制动器
8、的产品特性71.7设计基本要求和整车性能参数7 第2章 鼓式制动器的选择2.1鼓式制动器形式方案分析82.2鼓式制动器82.3制动驱动机构的结构形式选择92.4简单制动系92.5动力制动系102.5.1气压制动系102.5.2气顶液式制动系102.5.3全液压动力制动系102.6鼓式制动器主要零部件的结构设计112.6.1制动蹄112.6.2制动底板112.6.3制动蹄的支承112.6.4制动轮缸112.7鼓式制动器整体方案分析112.8鼓式制动器装配注意事项13第3章 鼓式制动器的设计计算3.1捷达轿车的主要参数数值143.2车辆前后轮制动力的分析143.3前、后轮制动力分配系数的确定173
9、.4制动器受力分析及最大制动力的确定183.4.1制动器受力分析183.4.2制动器最大制动力矩183.5制动鼓内径R及制动鼓壁厚度的选取193.5.1制动鼓壁厚的确定193.5.2.制动蹄摩擦衬片的包角和宽度b203.5.3.摩擦衬片起始角213.5.4.张开力P的作用线至制动器中心的距离213.5.5.制动蹄支销中心的坐标位置是k与c213.5.6摩擦片摩擦系数21第4章 制动器主要零部件的结构设计4.1 制动鼓234.2 制动蹄234.3 制动底板234.4 制动蹄的支承234.5 制动轮缸244.6 制动器间隙24 第5章 校 核5.1制动器的热容量和温升的核算255.2 制动器的校核
10、265.2.1摩擦衬片所受力的校核265.3驻车制动的计算265.3.1汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角275.3.2汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角27结 论28致 谢29 参考文献30 第1章 绪 论1.1制动器设计意义现代交通工具中用得最多,最普遍,也是最方便交通运输工具就是汽车。汽车制动系是汽车底盘上一个关键系统,它是制约汽车运动装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动一个关键装置,是汽车上最关键安全件。汽车制动性能直接影响汽车行驶安全性。伴随公路业快速发展和车流密度日益增大,大家对安全性、可靠性要求越来越高,为确保人身和车辆安全,必需为汽车配置十分可靠制动器。此次毕业设计题目为捷达
11、轿车后轮鼓式制动器设计。经过查阅相关资料,利用专业基础理论和专业知识,确定捷达轿车后轮鼓式制动器设计方案,进行部件设计计算和结构设计。使其达成以下要求:含有足够制动效能以确保汽车安全性;采取合理设计方案使制造简单经济;同时在材料选择上尽可能采取对人体无害材料。1.2制动器研究现实状况汽车在行驶过程中需要频繁进行制动操作,因为制动性能好坏直接关系到交通和人身安全,所以制动性能是车辆很关键性能之一,改善汽车制动性能一直是汽车设计制造和使用部门关键任务。当车辆制动时,因为车辆受到和行驶方向相反外力,从而使汽车速度逐步减小至零,对这一过程中车辆受力情况分析有利于制动器分析和设计,所以制动过程受力情况分
12、析是车辆试验和设计基础,因为这一过程较为复杂,所以通常在实际中只能建立简化模型分析,通常大家关键从三个方面来对制动过程进行分析和评价:1、制动效能:即制动距离和制动减速度;2、制动效能恒定性:即抗热衰退性;3、制动时汽车方向稳定性;现在,对于整车制动器研究关键经过路试或台架进行,因为在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,所以,多数相关传动系、制动系试验均经过间接测量得到。当汽车在道路上行驶,其车轮和地面作用力是汽车运动改变依据,在汽车道路试验中,假如能够方便地测量出车轮上扭矩改变,则可为汽车整车制动器性能研究提供更全方面试验数据和性能评价。1.3鼓式制动器介绍鼓式制动器也叫块式制动器,是靠制动块在
13、制动轮上压紧来实现刹车。鼓式制动是早期设计制动系统,其刹车鼓设计19就已经使用在马车上了,直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器主流是内张式,它制动块(刹车蹄)在制动轮内侧,在刹车时候制动块向外张开,摩擦制动轮内侧,达成刹车目标。近三十年中,鼓式制动器在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但因为成本比较低,仍然在部分经济类轿车中使用,关键用于制动负荷比较小后轮和驻车制动。1.4 鼓式制动器组成固件鼓式制动器旋转元件是制动鼓,固定元件是制动蹄。制动时制动蹄鼓式制动器在促动装置作用下向外旋转,外表面摩擦片压靠到制动鼓内圆柱面上,对鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动装
14、置统称为制动蹄促动装置,制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置制动器称为轮缸式制动器;以凸轮作为促动装置制动器称为凸轮式制动器;用楔作为促动装置制动器称为楔式制动器。鼓式制动器比较复杂地方在于,很多鼓式制动器全部是自作用。 当制动蹄和鼓发生接触时,会出现某种楔入动作,其效果是借助更大制动力将制动蹄压入鼓中。楔入动作提供额外制动力,可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用更小活塞。不过,因为存在楔入动作,在松开制动器时,必需使制动蹄脱离鼓。这就是需要部分弹簧原因。弹簧有利于将制动蹄固定到位,并在调整臂驱动以后使它返回。1.5鼓式制动器工作原理在轿车制动鼓上,通常只有一个轮缸,
15、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蹄端,作用力相等。但因为车轮是旋转,制动鼓作用于制动蹄压力左右不对称,造成自行增力或自行减力作用。所以,业内将自行增力一侧制动蹄称为领蹄,自行减力一侧制动蹄称为从蹄,领蹄摩擦力矩是从蹄22.5倍,两制动蹄摩擦衬片磨损程度也就不一样。为了保持良好制动效率,制动蹄和制动鼓之间要有一个最好间隙值。伴随摩擦衬片磨损,制动蹄和制动鼓之间间隙增大,需要有一个调整间隙机构。过去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全部是采取自动调整方法,摩擦衬片磨损后会自动调整和制动鼓间隙。当间隙增大时,制动蹄推出量超出一定范围时,调整
16、间隙机构会将调整杆(棘爪)拉到和调整齿下一个齿接合位置,从而增加连杆长度,使制动蹄位置位移,恢复正常间隙。轿车鼓式制动器通常见于后轮(前轮用盘式制动器)。鼓式制动器除了成本比较低之外,还有一个好处,就是便于和驻车(停车)制动组合在一起,通常后轮为鼓式制动器轿车,其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统,它完全和车上制动液压系统是分离:利用手操纵杆或驻车踏板(美式车)拉紧钢拉索,操纵鼓式制动器杠件扩展制动蹄,起到停车制动作用,使得汽车不会溜动;松开钢拉索,回位弹簧使制动蹄恢复原位,制动力消失。1.6鼓式制动器产品特征优点:鼓式制动器造价廉价,而且符合传统设计。 四轮轿车在制动过程中,因
17、为惯性作用,前轮负荷通常占汽车全部负荷70%-80%,前轮制动力要比后轮大,后轮起辅助制动作用,所以轿车生产厂家为了节省成本,就采取前盘后鼓制动方法。不过对于重型车来说,因为车速通常不是很高,刹车蹄耐用程度也比盘式制动器高,所以很多重型车至今仍使用四轮鼓式设计。缺点:鼓式制动器制动效能和散热性全部要差很多,鼓式制动器制动力稳定性差,在不一样路面上制动力改变很大,不易于掌控。而因为散热性能差,在制动过程中会聚集大量热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂变形,轻易产生制动衰退和振抖现象,引发制动效率下降。另外,鼓式制动器在使用一段时间后,要定时调校刹车蹄空隙,甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积
18、在内刹车粉。1.7设计基础要求和整车性能参数整车质量: 空载:1091kg 满载:1525kg质心位置: 质心距前轴距离:L1=1.236m 质心距后轴距离:L2=1.235m质心高度: 空载时:hg0=0.56m 满载时:hg=0.55m轴 距: L=2.471m满载后轴重: m=750kg车轮工作半径:300mm轮胎规格: 185/60R14 85H第2章 鼓式制动器选择 2.1鼓式制动器形式方案分析汽车制动器几乎全部是机械摩擦式,即利用旋转元件和固定元件两工作表面间摩擦产生制动力矩使汽车减速或停车。为愈加好实现制动,现代轿车大多采取了前盘后鼓设计方案。2.2鼓式制动器鼓式制动器是最早形式
19、汽车制动器,当盘式制动器还没有出现前,它已经广泛用于各类汽车上。现代鼓式制动器分为以下几类:2.2.1领从蹄式制动器图2-1领从蹄式图所表示,若图上方旋向箭头代表汽车前进时制动鼓旋转方向(制动鼓正向旋转),则蹄1为领蹄,蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓旋转方向变为反向旋转,则对应地使领蹄和从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正、反方向旋转时总含有一个领蹄和一个从蹄内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受摩擦力使制动蹄压得更紧,即摩擦力矩含有“增势”作用,故又称为增势蹄;而从蹄所受摩擦力使制动蹄离开制动鼓趋势,即摩擦力矩含有“减势”作用,故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受法向反力增大,而“减势”
20、作用使从蹄所受法向反力减小。领从蹄式制动器效能及稳定性均处于中等水平,但因为其在汽车前进和倒车时制动性能不变,且结构简单,造价较低,也便于附装驻车制动机构,故这种结构仍广泛用于中、重型载货汽车前、后轮制动器及轿车后轮制动器。2.2.2双领蹄式制动器图2-2双领蹄式若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄制动器,则称为双领蹄式制动器。显然,当汽车倒车时这种制动器两制动蹄又全部变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。图25(c)所表示,两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推进,两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称部署,所以,两蹄对制动鼓作用协力恰好相互平衡,故属于平衡式制动器。双领蹄式制动
21、器有高正向制动效能,但倒车时则变为双从蹄式,使制动效能大降。这种结构常见于中级轿车前轮制动器,这是因为这类汽车前进制动时,前轴动轴负荷和附着力大于后轴,而倒车时则相反。2.2.3双向双领蹄式制动器图2-3双向双领从蹄式当制动鼓正向和反向旋转时,两制动助均为领蹄制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。因为双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时制动性能不变,所以广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车前、后车轮,但用作后轮制动器时,则需另设中央制动器用于驻车制动。2.2.4单向增力式制动器图2-4单向增力式单向增力式制动器图所表示:两制动蹄下端以顶杆相连接,第二制动蹄支承在其上端制动底板上支
22、承销上。因为制动时两制动蹄法向反力不能相互平衡,所以它居于一个非平衡式制动器。单向增力式制动器在汽车前进制动时制动效能很高,且高于前述多种制动器,但在倒车制动时,其制动效能却是最低。所以,它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。2.3制动驱动机构结构形式选择依据制动力源不一样,制动驱动机构可分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类型。而力传输方法又有机械式、液压式、气压式和气压-液压式区分。2.4简单制动系简单制动系即人力制动系,是靠司机作用于制动踏板上或手柄上力作为制动力原。传输力方法有、又有机械式和液压式两种。机械式靠杆系或钢丝绳传力,其结构简单,造价低廉,工作可靠,但机械效率低,所
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