某型号盘式制动系统设计

某型号盘式制动系统设计

任学良 ,李伟

中国汽车工程研究院股份有限公司

摘 要：通过查找相关车型资料来确定整车制动系统的设计所需要的主要设计参数以及制动系统的构造型式，阐述各个组件的工作原理和其零部件的结构设计，并对其主要结构参数进行分析计算，以满足其性能要求和质量要求。其主要的设计思路为盘式制动器整体结构的确定并对其进行三维建模、制动主缸的主要的结构和尺寸以及制动回路的主要布置方式。通过比较分析，从经济性和可靠性的角度上选择某型号制动系统主要参数，给予较为合理的配置。保证所设计制动系统能够符合国家相关标准。

关键词：制动系统；某型号；盘式制动器

1.引言

随着世界经济的发展，汽车工业作为一个民生产业也发展迅速。而汽车工业作为一个集多种领域与技术于一身的产业，往往能代表一个国家的整体的工业水平，能带动其周边各个行业的发展，从而改善我国工业生产的整体水平。所以重视汽车工业发展，是具有重要战略意义的。

简单来说制动力其实是与汽车行驶方向相反的力，其力必须作用在汽车上才能产生制动效果。制动力又分为主动力或被动力，被动力是驾驶员无法人为控制的力如图滚动阻力、上坡阻力、空气阻力等。汽车上必须装载一套能人为控制的制动装置来让驾驶员能通过自我意识来判断是否需要对汽车施加制动力。这种产生制动力的系统又被称为制动系统。

汽车制动系统作为汽车五大系统之一，其主要的功能是能保证汽车在运动的状态下能够以相对安全减速度降速行驶或停车。特别是在一些特殊路况，比如图能保证汽车在下坡的时候总能保持在一定安全范围内速度，或者能够稳定让地车辆停靠在坡道上而不会发生溜车现象。在需要紧急制动的时候，一个优秀的制动系统往往能避免交通事故的产生。因此，在设计车辆时一定要顾及到制动系统各个机构的性能，保证车辆能够安全行驶。在查阅相关汽车交通事故的资料后，发现所有由车辆自身原因而引起的交通事故中，其制动系统故障占据其中大部分，主要占45%。由此可以看出，制动系统设计是汽车设计中重要的环节之一。

汽车制动系统主要分布在汽车底盘，从制动踏板到制动器构成一个完整的系统，其中还有制动主缸、真空助力器、制动回路等装置，其中最关键的装置是制动器，制动器与车架相连接，在制动时与制动盘相互作用从而直接达到制约汽车运动的目的。可以看出汽车的行驶安全性与汽车的制动性能是呈现高度相关性的。随着中国经济的高速发展，公路的普及度和人均汽车的拥有量的增加，汽车作为主要的驾驶工具，人们对其行驶速度和行驶安全有着更高的追求。为了保证人身和车辆安全，其对制动形同的性能要求也越来越高。在如图今车辆制造正在朝向集成模块 化、智能电子化，能源清洁化的方向发展，很多汽车的制造商和零部件的产商都在研究电动制动系统，如图今特斯拉已经开始使用电子控制系统。虽然电子制动系统很可能成为以后汽车制动系统的主流配置，但是最近也发生了一些由电子制动系统产生的制动问题，如图特斯拉的刹车失灵事件，也说明了电子制动系统的发展还有很长的一段路要走。

2.总体设计方案

2.1 制动能源的选择

在查找相关资料与相似车型后，对制动能源进行比较：

表2.1 制动能源比较

真空伺服制动系动力源主要来自于发动机，通过发动机运转带动空气压缩机工作从而产生压力差。这种真空伺服制动系统主要出现在总质量1吨以上的轿车上和一些3吨以下的轻型载重汽车；相反的气压伺服制动系在一些3吨到12吨的中、重型载重货车上比较常见，在一些少数的高级轿车上也能偶尔看到它的身影。

液压制动作用于行车制动，相对于其他型式，它有一些较为明显的优点：液压制动所需要的反应时间短，大约在0.1秒到0.3秒之间；工作能提供更高的压力，最高可到20MPa左右，相反的所需要的轮缸尺寸小，可以安装在制动器的内部，从而省略了制动臂等一些传动零件，简化制动系统整体结构。相对于气压制动，液压制动的制动力传递效率高，较少了能量的损耗，还能使用液压油来起到润滑作用。然而液压制动也有一些明显的坏处：制动液在长期受到高温的影响后容易产生气体，在回路中使制动液乳化，从而导致降低液压制动的机械效率，影响大时可能会使制动系统失去作用。

2.2 行车制动系

在汽车行驶时，驾驶员通过制动系统让车辆汽车及时减速或紧急停车,并可以使这些汽车在下坡或短坡时能够保持适当的稳定性和车速。其制动回路必须使用双回路或多回路驱动结构，以有效保证其正常工作安全可靠。

近年来，盘式车轮制动器已广泛应用于小型轿车，特别是在一些高级轿车上，汽车四轮基本都使用盘式制动 器，为了更好地控制前轮制动器在制动时产生的温度，通常采用通风盘。后轮主要用实心盘式制动器，主要是因为相对于前轮后轮所需要的制动力较小，散热需求低，还要考虑工艺和材料成本等因素。随着科学技术的发展，盘式制动器的工艺和材料成本的降低，盘式制动可能会逐渐取代鼓式制动成为未来发展的主流。

2.3 制动器的结构方案分析

制动器按制动方式分主要有有以下几种型式：电磁式、摩擦式、液力式1。近年来，国内汽车主要都采用摩擦式制动器。

在现今汽车制动器的选择上鼓式制动器由于自身制动性能不稳定、散热性差等其他功能上的缺点，逐渐被市场淘汰掉。所以盘式制动器慢慢成为主流制动器。其中浮钳盘式式制动器相较于其他制动器在更多车型上使用。

浮动钳盘有以下优点：

（1）制动器总成内部只有一侧装有液压缸，整体结构紧凑，工艺相对简单，成本降低；

（2）浮动钳制动油路不用跨越制动盘，在制动时受到摩擦产生的热辐射少，减少受热机会；

（3）单侧液压缸处于制动器总成内侧，减少了车轮遮蔽面积，增大了通风面积，冷却条件相对较好。

综上所述，本次某型号制动器设计采用综合性能较好的浮动钳式盘式制动器。

3.制动器主要零件的solidworks三维建模

Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。

3.1前制动盘Solidworks三维建模过程

本章节将详细介绍制动盘的solidworks的三维建模过程，其他零件的建模过程与其相似。

3.1.1草图设计

所有三维设计软件的建模过程都是以草图为基础来展开的，不管是UG、Solidworks、CATIA等软件第一步都要进行草图设计。可以说三维模型都是由草图进行拉伸等一系列特征操作来实现的。如图1，根据第三章的计算结果可以画出制动盘的草图。

图1 前制动盘草图

3.1.2生成三维零件毛坯

如图2，退出草图，选择上文所设计的草图，添加特征旋转，可以得到制动盘毛坯。

图2 制动盘毛坯

3.1.3完成三维造型

如图3、图4所示，通过阵列、切除、拉伸等一系列命令，就可以得到制动盘最终的三维模型。

图3 制动盘侧视图

图4 制动盘主视图

3.2制动器其他零部件三维模型展示

依照以上步骤可以构造出其他制动器零件的三维模型。

图5 摩擦衬块

图6 固定钳

图7 浮动钳

图8 制动活塞  

3.3制动器零件的装配

新建一个装配文件，将制动器的各个零件导入并施加约束即可得到装配图9。

图9 制动盘装配图

总结

在本次某型号制动系统的毕业设计中，其主要的设计思先确定制动系统中各个机构结构形式，再到制动系统中的管路布置以及相互位置关系，最后在进行主要参数的设计计算。其中以制动系的参数设计以及验证为重点目标。

参考文献

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