摘 要

盘式制动器凭借其良好的制动效能以及效能的稳定性，已经广泛应用于各种车辆，特别是乘用车方面。但是在商用车方面，比如一些重卡，由于行驶环境复杂，其制动时需要的制动力矩更大，普便应用于乘用车的液压盘式制动器并不能满足制动力矩的要求。而气压盘式制动器则克服了这一缺点，其制动力矩更大，可以应用于重型商用车上。除此之外，气压盘式制动器还保留了盘式制动器的所有优点，在未来很有可能替代目前通用于商用车上的鼓式制动器。故本文主要是对重卡进行盘式制动器设计，计算并校核满足重卡制动需求的结构参数，如制动盘直径及其厚度，摩擦衬块内外半径及其工作面积等。然后利用Catia绘制部分三维模型，确认其结构的合理性，最后利用Autocad生成某些零件的二维图纸。

关键词：制动系统；盘式制动器；设计

Abstract

Disc brakes have been widely used in various vehicles, especially passenger cars, due to their good braking performance and stability of performance. However, in commercial vehicles, such as some heavy trucks, due to the complex driving environment, the braking torque required for braking is even greater. The hydraulic disc brakes that are commonly used in passenger vehicles cannot meet the braking torque requirements. The pneumatic disc brakes overcome this drawback and have a greater braking torque and can be applied to heavy commercial vehicles. In addition, the air disc brake also retains all the advantages of disc brakes, and it is likely to replace the drum brakes currently used on commercial vehicles in the future. Therefore, this paper mainly designs disc brakes for 8-ton heavy-duty trucks, and calculates and checks the structural parameters such as brake disc diameter and thickness, friction pad inner and outer radii, and working area, etc., to meet the braking requirements of heavy trucks. Then use Catia to draw a three-dimensional model to confirm the rationality of its structure. Finally, use Autocad to generate two-dimensional drawings of some parts.

Key words：brake system；disc brake；design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 汽车制动系统简介 2

1.2 汽车制动系统工作原理 3

1.3 汽车制动系统分类 4

1.3.1 按照制动系统功能分类 4

1.3.2 按照制动能源分类 4

1.3.3 按照制动能量的传输方式分类 5

第2章 盘式制动器类型及其选择 6

2.1 盘式制动器优缺点 6

2.2 盘式制动器的分类 6

2.2.1 按驱动形式分类 6

2.2.2 按卡钳类型分类 7

2.3 最终选择的制动器类型 8

第3章 制动系主要参数的计算 9

3.1 确定同步附着系数 9

3.2确定制动力及制动力分配系数 9

3.3 确定前轮制动器最大制动力矩 11

第4章 盘式制动器参数计算及校核 12

4.1 制动盘直径D 12

4.2 制动盘厚度h 12

4.3 通风孔道设计 12

4.4 摩擦衬块的内外半径及摩擦材料厚度 13

4.5 摩擦衬块的工作面积A 13

4.6 摩擦衬块磨损特性计算 14

4.7 盘式制动器有效半径计算 15

4.8制动气室推力计算 15

第5章 盘式制动器主要零部件结构分析 17

5.1 制动盘 17

5.2 制动钳 17

5.3 摩擦衬块 17

5.4摩擦材料 18

5.5 制动器间隙调整方法及原理 18

5.6 制动气室 20

第6章 结论 21

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

在这个经济高速发展的年代，汽车已经成为生活中非常重要的交通工具，它不仅能载人，载货，还能根据人们的需要改造成各种专用车来完成更复杂的工作^[1]。重卡的体积大，载货能力强，人们都喜欢用重卡来跑运输。正因为如此，重卡的运输距离常常较远，行驶路况也十分复杂，特别是在有长下坡的山区行驶，驾驶员不可避免的会经常性地制动从而维持车速稳定。这样的弊端就是容易让制动器过热而丧失制动能力，车辆不能按照驾驶员的意愿停下，那么必然会造成交通事故。为此，设计研究出制动效能稳定性更好的制动器刻不容缓。本文则是对江淮格尔发K5W的前轮制动器进行设计。

国外对制动器的研究比较早，虽然著名的学者 Frederick William Lanchester 早在20世纪初就已经申请了盘式制动器的专利^[2]，然而由于各种原因推迟了五十年左右才普遍应用于民用车辆。在2000年，K wangjin Lee^[3]等人通过分割制动鼓的方法对鼓式制动器进行研究。2001年，Rajesh Somany^[4]等人运用顺序耦合方法对制动器模型进行仿真来得到制动过程中的热场和力场。2009年，Aleksander Yevtushenko和Michal Kuciej^[5]利用有限元软件对盘式制动器进行多种物理场的耦合分析。通过众多专家长期以来不断的研究^[6-8]，鼓式制动器已经不再是重卡等车辆的唯一选择，其地位早已大不如前，现已面临被淘汰的危险。取而代之的是盘式制动器的普遍应用，在挂车车头的前中桥上，经常安装盘式制动器，有些车辆的后桥是在用鼓式制动器，这样混合搭配是为了降低车辆的自重和长途运输时候的成本^[9]。

国内的车辆早已十分广泛的使用了盘式制动器，其种类根据车轮轮毂的外形尺寸的大小分为两类，在乘用车上和小型商用车上普遍使用的盘式制动器是以液压的形式驱动的，而重型商用车，比如重卡，使用的是以气压驱动的盘式制动器^[10]。直到上个世纪末，大约是在 90 年代中后期，市场中才有我们的产品，从这里可以看出国家对气压驱动的盘式制动器的研究相较于国外是比较晚的。由于盘式制动器在生活中需求量不断增多，我国专门研发生产盘式制动器的企业随着工业的进步慢慢的成长起来。虽然同克诺尔等特别优秀的跨国制动器生产厂家相比，国内的技术还是稍差一些，但是通过多年的努力，国内有很多致力于制动器生产的厂家不断地提升其研发能力，生产出质量更好的产品，提升了在市场中所占的份额，与国外的制动器生产厂家的水平不相上下，表现十分优秀。在最近的一段时间，三环集团买下了武汉元丰汽车零部件有限公司的股份，这使得国内盘式制动器的生产向前迈了一大步，国内盘式制动器在世界上的竞争力也跟着提高了一大块^[11]。