哈飞锐意轿车制动系统结构设计.docx
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哈飞锐意轿车制动系统结构设计
哈飞锐意轿车制动系统结构设计
摘要
国内汽车市场迅速发展,而轿车是汽车发展的方向。
然而随着汽车保有量的增加,带来的安全问题也越来越引起人们的注意,而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。
因此,如何开发出高性能的制动系统,为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。
另外,随着汽车市场竞争的加剧,如何缩短产品开发周期、提高设计效率,降低成本等,提高产品的市场竞争力,已经成为企业成功的关键。
本说明书主要介绍了哈飞锐意轿车制动系统的设计。
首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类,并通过对鼓式制动器的结构及优缺点进行分析。
最终确定方案采用液压双回路后鼓式制动器。
除此之外,它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算,主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。
关键字:
制动;鼓式制动器;液压
ThedesignofMechanicaltransmission
Abstract
Therapiddevelopmentofthedomesticvehiclemarket,salooncarisanimportanttendencyofvehicle.However,withincreasingofvehicle,securityissuesarearisingfromincreasinglyattractingattention,thebrakingsystemisoneofimportantsystemofactivesafety.Therefore,howtodesignahigh-performancebrakingsystem,toprovideprotectionforsafedrivingisthemainproblemwemustsolve.Inaddition,withincreasingcompetitionofvehiclemarket,howtoshortentheproductdevelopmentcycle,toimprovedesignefficiencyandtolowercosts,toimprovethemarketcompetitivenessofproducts,andhasbecomeakeytosuccessofenterprises.
ThispapermainlyintroducesthedesignofbrakingsystemoftheHafeiruiyitypeofcar.Fistofall,brakingsystem’sdevelopment,structureandcategoryareshown,andaccordingtothestructures,virtuesandweaknessofdrumbrake,analysisisdone.Atlast,theplanadoptinghydroidtwo-backwaybrakewithreardrum.Besides,thispaperalsointroducesthedesigningprocessofrearbrake,brakingcylinder,parameter’schoiceofmaincomponentsbrakingandchannelsettings.
Keywords:
braking;brakedrum;hydroidpressure
第1章绪论.......................................1
1.1制动系统设计的意义........................1
1.2制动系统研究现状..........................1
1.3本次制动系统应达到的目标..................2
1.4本次制动系统设计要求......................2
第2章制动系统方案论证分析与选择.................3
2.1制动器形式方案分析........................3
2.1.1鼓式制动器..........................3
2.2制动驱动机构的结构形式选择................6
2.2.1简单制动系..........................7
2.2.2动力制动系..........................7
2.2.3伺服制动系..........................8
2.3液压分路系统的形式的选择..................9
2.3.1II型回路...........................9
2.3.2X型回路...........................10
2.3.3其他类型回路.......................10
2.4液压制动主缸的设计方案...................10
第3章制动系统设计计算..........................13
3.1制动系统主要参数数值.....................13
3.1.1相关主要技术参数...................13
3.1.2同步附着系数的分析.................13
3.2制动器有关计算...........................14
3.2.1确定前后轴制动力矩分配系数β.......14
3.2.2制动器制动力矩的确定...............14
3.2.3后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取...................................................14
3.3制动器制动因数计算.......................16
3.3.1后轮鼓式制动器效能因数.............16
3.4制动器主要零部件的结构设计...............17
第4章液压制动驱动机构的设计计算................19
4.1后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算.....19
4.2制动主缸与工作容积设计计算...............21
4.3制动踏板力与踏板行程.....................21
4.3.1制动踏板力
.......................21
4.3.2制动踏板工作行程...................22
第5章制动性能分析..............................23
5.1制动性能评价指标.........................23
5.2制动效能.................................23
5.3制动效能的恒定性.........................23
5.4制动时汽车的方向稳定性...................23
5.5制动器制动力分配曲线分析..................24
5.6制动减速度
.............................24
5.7制动距离S................................25
5.8摩擦衬片(衬块)的磨损特性计算..............25
5.9驻车制动计算..............................27
结论.............................................28
谢辞.............................................29
参考文献.........................................30
第1章绪论
1.1制动系统设计的意义
汽车是现代交通工具中用得最多,最普遍,也是最方便的交通运输工具。
汽车制动系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健装置,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、可靠性要求越来越高,为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。
本次毕业设计题目为Santana2000轿车制动系统设计。
通过查阅相关的资料,运用专业基础理论和专业知识,确定Santana2000轿车制动系统的设计方案,进行部件的设计计算和结构设计。
使其达到以下要求:
具有足够的制动效能以保证汽车的安全性;本系统采用X型双回路的制动管路以保证制动的可靠性;采用真空助力器使其操纵轻便;同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。
1.2制动系统研究现状
车辆在行驶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。
当车辆制动时,由于车辆受到与行驶方向相反的外力,所以才导致汽车的速度逐渐减小至0,对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计,因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础,由于这一过程较为复杂,因此一般在实际中只能建立简化模型分析,通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:
1)制动效能:
即制动距离与制动减速度;
2)制动效能的恒定性:
即抗热衰退性;
3)制动时汽车的方向稳定性;
目前,对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行,由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,因此,多数有关传动系!
制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶,其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据,在汽车道路试验中,如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化,则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。
1.3本次制动系统应达到的目标
1)具有良好的制动效能.
2)具有良好的制动效能的稳定性.
3)制动时汽车操纵稳定性好.
4)制动效能的热稳定性好.
1.4本次制动系统设计要求
制定出制动系统的结构方案,确定计算制动系统的主要设计参数制动器主要参数设计和液压驱动系统的参数计算。
利用计算机辅助设计绘制装配图,布置图和零件图。
最终进行制动力分配编程,对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。
第2章制动系统方案论证分析与选择
2.1制动器形式方案分析
汽车制动器几乎均为机械摩擦式,即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。
一般摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。
2.1.1鼓式制动器
鼓式制动器是最早形式的汽车制动器,当盘式制动器还没有出现前,它已经广泛用干各类汽车上。
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结构型式。
内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄,后者则安装在制动底板上,而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上,其旋转的摩擦元件为制动鼓。
车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。
制动时,利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的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。
外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带,其旋转摩擦元件为制动鼓,并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的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一些汽车的中央制动器,但现代汽车已很少采用。
所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器,通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。
鼓式制动器按蹄的类型分为:
1)领从蹄式制动器
如图2-1所示,若图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转),则蹄1为领蹄,蹄2为从蹄。
汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转,则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。
这种当制动鼓正、反方向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。
领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧,即摩擦力矩具有“增势”作用,故又称为增势蹄;而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势,即摩擦力矩具有“减势”作用,故又称为减势蹄。
“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大,而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。
如图2-1鼓式制动器简图
领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平,但由于其在汽车前进与倒车时的制动性能不变,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、重型载货汽车的前、后轮制动器及轿车的后轮制动器。
2)双领蹄式制动器
若在汽车前进时两制动蹄均为领蹄的制动器,则称为双领蹄式制动器。
显然,当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。
如图2—2(c)所示,两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动,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布置的,因此,两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡,故属于平衡式制动器。
双领蹄式制动器有高的正向制动效能,但倒车时则变为双从蹄式,使制动效能大降。
这种结构常用于中级轿车的前轮制动器,这是因为这类汽车前进制动时,前轴的动轴荷及附着力大于后轴,而倒车时则相反。
(a)(b)
(c)(d)
如图2-2鼓式制动器简图
3)双向双领蹄式制动器
当制动鼓正向和反向旋转时,两制动助均为领蹄的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。
由于双向双领蹄式制动器在汽车前进及倒车时的制动性能不变,因此广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、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。
4)单向增力式制动器
单向增力式制动器如图所示两蹄下端以顶杆相连接,第二制动蹄支承在其上端制动底板
上的支承销上。
由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡,因此它居于一种非平衡式制动器。
单向增力式制动器在汽车前进制动时的制动效能很高,且高于前述的各种制动器,但在倒车制动时,其制动效能却是最低的。
因此,它仅用于少数轻、中型货车和轿车上作为前轮制动器。
第3章制动系统设计计算
3.1制动系统主要参数数值
3.1.1相关主要技术参数
整车质量:
空载:
820kg
满载:
1600kg
质心位置:
a=1.274m b=0.686m
质心高度:
空载:
hg=0.68m
满载:
hg=0.65m
轴 距:
L=1.96m
轮 距:
前轮:
L
=1.235m
后轮:
L
=1.220m
最高车速:
90km/h
车轮工作半径:
247.9mm
轮 胎:
195/60R1585H
同步附着系数:
=0.6
3.1.2同步附着系数的分析
(1)当
<
时:
制动时总是前轮先抱死,这是一种稳定工况,但丧失了转向能力;
(2)当
>
时:
制动时总是后轮先抱死,这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性;
(3)当
=
时:
制动时汽车前、后轮同时抱死,是一种稳定工况,但也丧失了转向能力。
分析表明,汽车在同步附着系数为
的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时,其制动减速度为
,即
,
为制动强度。
而在其他附着系数
的路面上制动时,达到前轮或后轮即将抱死的制动强度
<
这表明只有在
=
的路面上,地面的附着条件才可以得到充分利用。
根据相关资料查出轻型客车、轻型货车的同步附着系数
:
0.55~0.70。
故取
=0.6
3.2制动器有关计算
3.2.1确定前后轴制动力矩分配系数β
根据公式:
(3-1)
得:
=0.55
3.2.2制动器制动力矩的确定
由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩:
(3-2)
式中:
Φ——该车所能遇到的最大附着系数;
q——制动强度;
——车轮有效半径,mm;
——后轴最大制动力矩,Nmm;
G——汽车满载质量,Kg;
L——汽车轴距,mm。
第4章液压制动驱动机构的设计计算
4.1后轮制动轮缸直径与工作容积的设计计算
根据公式:
(4-1)
式中:
p——考虑到制动力调节装置作用下的轮缸或灌录液压,一般不超过10Mp~12Mp.
取p=10MP
张开力,N;
d为轮缸直径,mm;
根据公式:
k=(4-2)
K为效能因数;
输出地制动力矩,Nmm;
R为制动鼓半径,mm。
领蹄制动蹄
后轮:
k=(4-3)
0.826=
=4564.85
=24mm
根据GB7524-87标准规定的尺寸中选取,因此轮缸直径为24mm。
一个轮缸的工作容积
根据公式:
(4-4)
式中:
—一个轮缸活塞的直径,mm;
n——轮缸活塞的数目;
δ—一个轮缸完全制动时的行程,mm。
初步设计时δ可取2mm-2.5mm
δ=2mm
——消除制动蹄与制动鼓间的间隙所需的轮缸活塞行程。
——由于摩擦衬片变形而引起的轮缸活塞。
,
——分别为鼓式制动器的变形与制动鼓的变形而引起的轮缸活塞行程。
得一个轮缸的工作容积=1808.64mm
前轮:
k=(4-5)
0.826=
=5579.35N
=
根据GB7524-87标准规定的尺寸中选取,因此轮缸直径为26mm。
一个轮缸的工作容积
根据公式:
(4-6)
式中:
——个轮缸活塞的直径,mm;
n——轮缸活塞的数目;
δ—一个轮缸完全制动时的行程,mm。
第5章制动性能分析
任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。
汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。
5.1制动性能评价指标
汽车制动性能主要由以下三个方面来评价:
1)制动效能,即制动距离和制动减速度;
2)制动效能的稳定性,即抗衰退性能;
3)制动时汽车的方向稳定性,即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。
5.2制动效能
制动效能是指在良好路面上,汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。
制动效能是制动性能中最基本的评价指标。
制动距离越小,制动减速度越大,汽车的制动效能就越好。
5.3制动效能的恒定性
制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。
汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。
因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能,所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能,已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
5.4制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车的方向稳定性,常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。
若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力。
则汽车将偏离原来的路径。
制动过程中汽车维持直线行驶,或按预定弯道行驶的能力称为方向稳定性。
影响方向稳定性的包括制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力三种情况。
制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能力时,汽车将偏离给定的行驶路径。
因此,常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价汽车制动时的方向稳定性,对制动距离和制动减速度两指标测试时都要求了其试验通道的宽度。
方向稳定性是从制动跑偏、侧滑以及失去转向能力等方面考验。
制动跑偏的原因有两个
1)汽车左右车轮,特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等。
2)制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调(互相干涉)
前者是由于制动调整误差造成的,是非系统的。
而后者是属于系统性误差。
侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。
最危险的情况是在高速制动时后轴发生侧滑。
防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先抱死后轴始终不抱死。
理论上分析如下,真正的评价是靠实验的。
结论
本次毕业设计是以哈飞锐意轿车的制动系统为研究对象,通过对轿车制动系统的结构和形式进行分析后,对制动系统的后制动器,制动管路布置,制动主缸进行了设计及计算,并绘制出了后制动器装配图、制动主缸装配图、制动管路布置图、两张零件图。
为了提高汽车的安全性和舒适性,设计的哈飞锐意轿车经过理论和实际分析采用了后鼓式制动器;串联双腔的液压主缸;采用X型双管路制动
谢辞
转眼间,近一学期的毕业设计就要结束了,毕业设计是专业教学计划中的最后一个教学环节,也是理论联系实际,实践性很强的一个教学环节。
通过这样的一个教学环节,一方面培养学生能够独立运用所学的知识与技能解决本专业范围内一项有实际意义的设计制造、科研实验、生产管理等课题;另一方面也是培养学生综合分析问题的能力,独立解决问题的能力,为
参考文献
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