论文总字数：21471字

摘 要

制动系统是汽车上的重要部分，良好的制动系统不仅拥有良好的制动效能，保障驾驶员以及车辆的安全，还需要有足够的制动稳定性、抗衰退性和使用寿命。而如今制动系统的成熟发展也促使了人们对制动系统的更高要求，为了满足市场和消费者的需求，研究出性能更好、性价比更高的制动系统是提升产品竞争力的关键所在。

本说明书以2.0T汉兰达SUV作为参考车型，对制动系统进行设计。本文根据该车型的参数，确立了制动系统的总体方案，对制动器形式和结构进行分析，阐述了制动器的工作原理，完成制动参数的设计计算，最终设计出前通风盘式后盘式的制动器，并对制动管路的布置以及汽车防抱死系统（ABS）进行分析。

关键词：制动系统 ；盘式制动器；液压驱动机构；汽车防抱死制动系统

abstract

The braking system is an important part of the vehicle. A good braking system not only has good braking efficiency to guarantee the safety of the driver and the vehicle, but also needs sufficient braking stability, anti-recession and service life. Nowadays, the mature development of the brake system has also prompted people to have higher requirements for braking system. In order to meet the needs of the market and consumers, a brake system with better performance and higher cost performance need to develop to enhance the product competitiveness.

This manual takes 2.0T Highlander SUV as reference model to design the braking system. The article establishes the overall scheme of the braking system according to the parameters of the vehicle model, analyzes the form and structure of the brake, expounds the working principle of brake, completes the design calculation of the braking parameters, and finally designs the front ventilated disc type rear disc type brake. At last, the automobile anti-lock brake system (ABS) and the layout of the brake pipeline are analyzed.

Keywords: braking system；disc brakes；Hydraulic drive mechanism；ABS

目录

第一章 绪论 1

1.1制动系统设计的意义 1

1.2制动系统研究发展现状 1

1.3本次制动系统设计内容 1

1.4本次制动系统设计的目标 2

第二章 总体方案设计 3

2.1制动能源选择方案 3

2.2制动回路的选择 4

2.2.1制动回路的分类 4

2.2.2制动回路的选择分析 4

2.3制动主缸的设计方案 5

2.4制动器形式方案选择 6

2.4.1制动器按照制动形式分类 6

2.4.2制动器按照摩擦副结构分类 7

2.5真空助力装置选择 8

2.5.1真空助力泵的工作原理 8

2.5.2真空助力泵的分类 8

第三章 制动系统设计计算 10

3.1同步附着系数分析 10

3.2制动力分配计算 11

3.3制动器最大制动力矩 11

3.4制动器结构参数设计 12

3.4.1制动盘直径D 12

3.4.2制动盘厚度h 12

3.4.3摩擦衬块 12

3.4.4摩擦衬块的工作面积A 12

3.4.5摩擦副材料的选取 13

3.5制动器的设计计算 13

3.6驻车制动设计计算 14

3.6.1驻车制动形式分类 14

3.6.2驻车制动的计算 15

第四章 液压制动驱动机构 16

4.1轮缸直径计算 16

4.2轮缸工作容积计算 16

4.3制动主缸工作容积计算 16

4.4踏板力的计算 17

4.5踏板工作行程 17

第五章 制动性能分析 19

5.1制动性能评价指标 19

5.2I曲线与线关系分析 19

5.3制动减速度a 20

5.4制动距离S 20

5.5制动器的性能计算 21

5.5.1摩擦衬块的磨损特性计算 21

5.5.2摩擦衬块的磨损均匀性 21

第六章 汽车防抱死制动系统（ABS） 22

6.1 ABS的功用 22

6.2ABS的工作原理 22

6.3ABS的策略形式分类及分析 23

6.3.1ABS控制策略形式分类 23

6.3.2ABS控制策略选择分析 25

总论 27

参考文献 28

附录A 29

附录B 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1制动系统设计的意义

制动系统是汽车上不可或缺的一个部分，良好的制动性能可以保证交通安全，保证驾驶员和车辆的安全。随着人们的安全意识日益提升，人们对制动性能的追求也是日益增加，为了保证驾驶员的安全和车辆的安全行驶，就需要配备良好的主动安全系统，或者说是可靠的制动系统，因此制动性能的改善任重道远。汽车制动系统除了有传统的机械制动机构，还有电控单元对制动系统的介入，控制其制动减速度和制动力的分配，帮助驾驶人对制动系统有更好的响应和反馈。因此不仅仅要达到制动器设计的标准，还要有智能的辅助装置的设计。

1.2制动系统研究发展现状

新能源汽车逐渐成为目前汽车发展的趋势，因为其近乎零排放和较高的能源利用效率的优点，传统汽车零部件的设计理念也有很大不同。而传统的燃油车同样面临着一些问题，随着汽车节能减排和轻量化设计的潮流兴起，制动器基本的制动性能与其目前轻量化的设计新思路还有很大的研究潜质与意义。

一些学者开始着手于制动器动噪声问题、制动器的轻量化设计问题的研究。有一种盘鼓式制动器，既能够拥有鼓式制动器的制动效能的优势，又能拥有比盘式制动器更长久的使用寿命，综合了两种传统制动器的优良性能。而针对汽车制动系统的轻量化设计问题，一般可以利用有限元分析或者拓扑优化等手段对传统盘式制动器的整个设计过程加以分析，对结构进行优化，在保证性能的前提下，减少钳体、活塞或者制动钳安装支架的材料用量，达到使其轻量化，低成本化的目的。

1.3本次制动系统设计内容

本次设计选取2.0T汉兰达SUV作为参考车型车型，对制动系统进行总体设计，确定总体设计方案和结构选型，然后计算制动器和液压驱动系统的相关参数，验算校核强度后利用CATIA等三维软件建立模型并绘制总装配图和零件图。最后对制动力分配和制动距离进行编程，模拟制动系统的制动效果，对其各项指标进行评价和完善，完成最终设计和说明书。

1.4本次制动系统设计的目标

本文设计目的是结合以往制动系统设计的经验以及技术发展内容，设计出性能可靠，使用方便，符合大众使用习惯，成本低廉的制动系统。

第二章 总体方案设计

制动系统包括制动器部分、驱动机构部分和电控部分，其作用是使汽车在行驶中能够减速制动，也能够驻车，从而保证驾驶员和车辆的安全。所以，正常汽车的制动系统都应配备有行驶制动系统和驻车制动系统。目前也有多数车型还会配备更加高级智能的辅助系统，提升制动效率，充分发挥制动器的制动效能，同时也能延长制动的寿命，保证制动系统的稳定性。

针对本次设计的2.0T汉兰达SUV车型，我选用的是2018款 2.0T的两驱豪华版（7座）作为参考车型，并获取该车型具体的技术参数，其参数如下表2.1。

表2.1 2018款2.0T汉兰达SUV两驱豪华版7座车型参数

2.1制动能源选择方案

按照制动能源的分类，我们可以把制动的驱动机构分为以下几个类型：

1. 人力制动系（机械式、液压式）
2. 伺服制动系（真空伺服、空气伺服、液压伺服）
3. 动力制动系（常流式液压、常压式液压）

如今的制动器驱动机构基本是伺服和动力制动系，人力制动系虽然结构简单，但是面对实际复杂的制动需求，机械式的机械效率的低下和液压式的制动作用的滞后会对制动效果产生很大影响。从安全角度设计考虑，采用液压伺服制动系的话，在发动机动力提供的力失去作用时，我们还能通过人力施加在踏板上作用于液压系统，避免了制动失效。对于动力制动系，上述的常流式液压、常压式液压这两种形式的制动能源都是发动机驱动的液压泵产生的，如果液压泵出现故障，常流式液压系统便会失去作用，失去制动能力，而常压式液压系统由于系统内保持常压，在液压泵出现故障时还能保持一定压力，相对具有更安全的制动性能，但是也因此需要较好的气密性，因此应用不算太广。

综合上述分析，我采用伺服制动系作为制动器的驱动能源，通过真空伺服制动系提供能源，把人制动力传递到液压制动系中。

2.2制动回路的选择

2.2.1制动回路的分类

制动回路一般按照回路的数目进行分类，目前可分为单回路和多回路两种系统，单回路由于其回路结构单一，没有互补措施，如果回路出现故障，液压系统存在泄露，单回路就会失去制动能力，因此单回路的安全系数较低，基本不予以考虑。

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