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摘 要

汽车制动器是汽车制动系统中的执行装置，对汽车制动性能有非常重要的意义。

本次设计首先了解盘式制动器的结构和工作原理以及当前发展概况，然后借助实验室解剖车上盘式制动器等多方面的资料基础上进行总体方案选择、论证，再选定相关参数并进行计算，确定制动力分配、同步附着系数、制动器效能因数、制动力矩、制动系统性能要求及校核，最终确定主要尺寸和制造材料，最后运用 Pro/e三维绘图软件以及 AutoCAD 绘制出制动器零件的零件图和制动器装配图。

关键词: 盘式制动器 同步附着系数 Pro/e 装配图

Disc brake design and key parts of three-dimensional modeling

Abstract

Automobile brake is the executive device of automobile brake system, has very important significance for the automobile braking performance.

The design need First understand the structure and working principle of the disc brake and the current development situation, and then based on the data of basic anatomy laboratory car disc brakes and other aspects of the overall scheme selection, argumentation on, then select relevant parameters and calculation, determine the braking force distribution, the synchronous adhesion coefficient, the efficiency factor, the brake torque, braking system performance requirements and check, finally determined the main size and material, the application of Pro/e software and AutoCAD draw the brake all parts drawings and brake assembly.

Key words ：disc brakes synchronous attachment coefficient Pro/e assembly drawin

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 制动系统的基本概念 1

1.2 制动系统的研究现状 2

1.3 制动系统的发展前景 3

1.4国内外对盘式制动器设计方法的分析 3

第二章 制动器的结构形式及选择 6

2.1 制动器的种类 6

2.2 盘式制动器的结构型式及选择 7

第三章 制动系的主要参数及其选择 11

3.1 汽车整车基本参数 11

3.2 制动力与制动力分配系数 11

3.3 同步附着系数 12

3.4 制动强度和附着系数利用率 13

3.5 制动器最大制动力矩 14

3.6 制动器因数 14

第四章 盘式制动器的设计 15

4.1 盘式制动器的结构参数与摩擦系数的确定 15

4.2 制动衬块的设计计算 16

4.3 摩擦衬块磨损特性的计算 17

4.4 制动器主要零件的结构设计 18

第五章 制动性能分析 21

5.1 制动性能评价指标 21

5.2 制动距离S 22

第六章 盘式制动器的三维建模 23

6.1制动盘的三维建模 23

6.2制动钳的三维建模 24

6.3制动器的装配 25

结 语 27

参考文献 28

致 谢 29

绪论

1.1 制动系统的基本概念

使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶中汽车的速度保持稳定，以及使已停止的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装配的用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件即为制动器。制动器在人为的参与下和路况的反映下起制动作用，这种可控的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即为制动系。

这种使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。

图1-1 汽车制动系组成

1-制动助力器； 2-制动灯开关； 3-驻车制动与行车制动警示灯； 4-驻车制动接触装置；

5-后轮制动器； 6-制动灯； 7-驻车制动踏板； 8-制动踏板；

9制动主缸；10-制动钳；11-发动机进气管； 12-低压管； 13-制动盘

　　任何制动系都具有以下四个基本组成部分（如图1.1所示）：

　　供能装置：能够供给所需能量的部件。

　　控制装置：能够控制制动作用的部件。

　　传动装置：能够把能量传输到制动器的部件。

　　制动器：能够阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。

制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素，也是汽车的重要组成部分之一。当今汽车业已经非常成熟，人类对汽车的性能要求也越来越高。一款安全、实用、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能。这也是汽车设计人员不断追求的目标。

1.2 制动系统的研究现状

目前，车辆主要还是采用前盘式后鼓式的组合形式。虽然盘式制动器出现性价比提高的趋势，但是与鼓式制动器比起来还是比较贵。尤其是，气压盘式制动器的性能更强，制动衬块的使用寿命更长，使用寿命也进一步延长^[1]。
　　现在摩擦材料很大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个机会，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高水平。

在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要使用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，并且产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始明确禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上大多使用第三代摩擦材料——无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，这种摩擦材料代表目前的发展方向。
目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据自身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。

1.3 制动系统的发展前景

从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的发展和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。许多的科研人员在提高汽车制动性能的研究中花费了大量的人力物力。目前制动控制方面是对汽车制动研究的主要方向。

制动器是制动的执行机构，目前汽车制动器基本上都是摩擦式制动器，按照摩擦副中旋转原件的不同，分为鼓式和盘式两大类制动器。 盘式制动器又有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式制动器等结构形式。盘式制动器有固定钳式、浮动钳式，浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳式两种形式。滑动钳式被广泛地用作一种盘式制动器。由于盘式制动器的稳定性和耐热和水的衰减性能比鼓式制动器好，可靠性和安全性是良好的，因而得到广泛应用。但是盘式制动器效果较差，不能完全防止灰尘和污垢和铁锈，兼作驻车制动时，你需要更复杂的手驱动机构，从而对后轮的应用是有限的，大量的汽车制动系统前盘后鼓组成的电动汽车和混合动力汽车的电动机的再生制动能力，制动能量回收制动效果发挥，这是一种新形式的制动器。电动制动系统也是基于传统的刹车制动系统，盘式和鼓式制动器平分，电动制动鼓退行性如热的缺点，应该是未来的发展，电源盘式制动器的焦点^[2]。

1.4国内外对盘式制动器设计方法的分析

在国内外的盘式制动器研究中，随着用户对其制动性能和使用寿命提出更高的要求，早期侧重于运用试验研究其摩擦特性，逐渐转向在基础理论与应用方面的研究，如摩擦机理的研究、制动噪声的分析，这些都为盘式制动器结构的改进和优化提供了理论依据。

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