轎車前制動器的設計

趙強

【摘要】在選定汽車前盤式制動器后，根據汽車前動力輸出與結構進行了制動器的結構與數據的反復選擇與演算。在設計計算部分，對于選擇的結構參數進行了，對制動力和制動效能實際的演算與合理性選擇，計算了制動總成的主要參數，盤式制動器相關零件。在選擇材料時充分考慮到材料的經濟性以及環保性能。

【關鍵詞】前盤式制動器；制動效能

一、制動器的結構形式及選擇

制動的實現：在制動器制動時，首先駕駛著通過制動踏板給一個制動信號，制動信號通過機械與液壓裝置傳導，鉗體在油路系統的作用下，以制動平面為基準，制動活塞在制動液壓力的作用下移動，推動制動摩擦塊與制動盤接觸，制動摩擦塊把汽車行駛的動能轉化為熱能，外側鉗體在方向作用力的推動下也與制動盤接觸，從而兩側的制動摩擦塊夾緊制動盤，在摩擦力的作用下達到制動效果。

制動的解除：在汽車需要解除制動時，從摩擦塊緊夾制動盤的狀態中回復，理想到達制動系統回復到廚師位置。其中一部分，在汽車制動時形成一個回復的反向彈力，當受力解除時，制動材料間因變形所產生的恢復力使制動系統回復，這既是制動間之間的變形彈力的效果。另一種可以提供制動回復效果的因素，是在液壓系統中存在的密封活塞與密封圈促使制動部件回位，還有因為在汽車旋轉軸與制動盤工作狀態的細微角度因素，端面全跳動值不等于零，制動盤的一部分區域與制動摩擦塊想接觸，對制動鉗體施加一個力，從而使制動恢復，達到制動解除的效果。

二、設計基本參數

汽車整車基本參數計算：

技術參數：

裝備質量120kg（G1=650㎏；G2=470㎏）

滿載質量1560Kg（G1=820㎏；G2=740㎏）

最高車速190Km/h

發動機動力：最大功率105KW/5200rpm；最大轉矩189NM/4400rpm

質心高度空載時436mm；滿載時498mm

軸距2368mm

輪胎195/65R14，R14換算過來為14*25.4=355.6mm，扁平率為60%

車輪滾動半徑為 r=（355.6+2×195×65%）/2=304.55mm

空滿載時質心到前軸距離'1L，1L；空滿載時質心到后軸距離'2L，2L

空載時 L'1=1374mm，L'2=994mm

滿載時 L1=1245mm，L2=1123mm

三、浮鉗式制動器主要零件選取

（一）制動盤形狀選擇加工要求

在汽車制動器的設計中，制動盤的設計尤為重要，制動盤分為多種有片式盤、通風盤、打孔盤等。形狀也有不同分為平板型制動盤與禮帽型制動盤。由于設計的是汽車前盤式制動器，所以經過合理性與適用考慮選用禮帽型。在汽車制動時由于摩擦作用會產生大量熱量，影響制動效能，為改善制動效果適用通風式制動盤，在考慮制動盤厚度時，本著輕量化的汽車設計的目標與加工精度的考慮，對于汽車制動盤的加工要求如下：平面度≤0.01mm，表面粗糙度值≤0.06mm，兩摩擦表面的不平行度≤0.01mm，制動盤的端面圓跳動≤0.03。

（二）動盤直徑D

汽車制動器盤式直徑選取時，為了使制動效能的增加，制動夾緊力增加，可以考慮到直徑D的大小大些，在制動盤直徑大使對于制動溫度也有一定控制作用，但是在考慮到汽車輕量化與制造陳本的要求制動盤又不能過大所以通常選取輪輞直徑的70%～79%，取75%。

由于輪胎規格為195/65R14，所以輪輞直徑為14英寸，即355.6mm，故制動盤直徑 D=355.6×75%mm=266.7mm，取260mm。

（三）制動盤厚度h

在汽車制動時會摩擦生熱，為了加快熱量的耗散所以在選擇制動盤厚度時不要過低，又因為對于汽車重量與經濟性考慮制動盤又不易過大，經考慮通風盤的特點，留有出風通道。在通風盤要求較大的同時有要求較小，綜合考慮取20mm。

（四）摩擦襯塊外半徑R2內半徑R1

摩擦塊是直接作用于汽車制動盤的部件與汽車能量轉化的前端因子，所以在選擇摩擦塊時應考慮到磨損、接觸面積等因素，在汽車制動過程中摩擦塊外邊緣與內邊緣有你一定的相當于制動盤的速度差。綜合考慮各個選擇因素摩擦襯塊外半徑R2與內半徑 R1的比值≤1.5。

四、浮鉗式制動器主要零件選取

（一）制動盤

制動盤的設計涉及多面因素，形狀也有不同分為平板型制動盤與禮帽型制動盤。由于設計的是汽車前盤式制動器，所以經過合理性與適用考慮選用禮帽型。在汽車制動時由于摩擦作用會產生大量熱量，影響制動效能，為改善制動效果適用通風式制動盤，在考慮制動盤厚度時，本著輕量化的汽車設計的目標與加工精度的考慮，對于汽車制動盤的加工要求如下：平面度≤0.01mm，表面粗糙度值≤0.06mm，兩摩擦表面的不平行度≤0.01mm，制動盤的端面圓跳動≤0.03。

（二）制動鉗

在塊速制動中，制動鉗體是力輸出的最主要部件，會承受一定制動反作用力，所以對于鉗體的強度與剛度有一定要求。制動鉗體需要與液壓系統相連，需要作出制動液壓空腔。在液壓制動時由于力較大產生一定熱量，所以要求在制動鉗體開出進油與放氣孔，考慮到工作的平順性欲耐腐蝕性要求會在活塞表面進行鍍鉻處理。

（三）制動塊

制動器之中制動背板是附著在制動摩擦襯塊上，在壓鑲嵌的作用下背板和摩擦襯塊連接很緊密，制動襯塊為一定角度的圓的一部分。制動塊總成的磨損性，對于更換時間也應設置報警裝置，提醒磨損達到極限。便于更換制動塊。

（四）摩擦材料

汽車制動器是汽車上最常使用的部件之一，對于器材料的穩定性要求較高，滿足其摩擦性能，與抗熱變形性都要有很好的要求，要求汽車制動器在溫度升高后也要制動效果良好。制動器的摩擦特性與材料損耗特性，現在生產汽車不僅要考慮到機械效能與經濟成本，其中對于環境的影響也要考慮到，在保證摩擦塊摩擦系數的同時，使用對于環境和人污染少的材料，可以選用粉末冶金材。

五、結論

本設計本著客觀結合實際對于汽車制動器的形式與各項數據進行了計算分析。本設計首先根據汽車的基本參數進行了汽車制動性能的計算，然后根據實際情況與設計要求對于制動器進行了選型，對制動器的各個零件進行了初選與確定，使的所選的各個參數與給定的汽車數據相互適配。

參考文獻：

[1]唐平.轎車制動系統的設計與優化.華大學，2012

[2]王亮.汽車液壓盤式制動器設計研究.科技經濟市場，2009