浮动钳盘式制动器结构及其制动性能
浮动钳盘式制动器结构及其制动性能
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2011年12月
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 专业课程设计（论文）
摘要：盘式制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。一般盘式制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力，以使汽车减速。
本文介绍了浮钳盘式制动器结构组成、其组成元件的连接固定，分析了浮动钳盘式制动器的优缺点及应用。
关键词：制动器；制动力矩；结构；性能
The structure and characteristics of floating caliper disc brake
Abstract: Disc brake is the parts of force used to hinder the movement of vehicles or the trend of movement in the brake system. Disc brakes are generally through that the fixed component exerts the braking torque to the fixed component, used to decrease the latter angular velocity, while relying on the attachment between the wheels and the pavement, the pavement get the braking force to the wheels, to make the car slow down. The article describes the structure of floating caliper disc brake and the installation of its component, analyzes the floating caliper disc brake, get its advantages, disadvantages and application.
Key words: Brake; Braking torque；Structure ；Characteristics
序言
第1章制动器的概述 (2)
第2章盘式制动器 (3)
2.盘式制动器简介 (3)
2 盘式制动器的特点……………………………………………………………
4
2.盘式制动器的主要元件 (5)
2.4盘式制动器的优点 (9)
2.5盘式制动器的缺点 (9)
第3章浮动钳盘式制动器的结构…………………………………………………
1 1
3.浮钳盘式制动结构分析…………………………………………………………
1 1 3浮钳盘式制动器工作原理...............................................................11第浮动钳盘式制动器的制动力矩 (14)
4.1浮动钳盘式制动器的受力分析 (14)
4.2钳盘式制动器制动力矩计算 (14)
4.3钳盘式制动器制动力矩的影响因素...................................................1 5 第5浮动钳盘式制动器的特点 (19)
5.1钳盘式制动器的优点 (19)
5.2钳盘式制动器的缺点 (19)
5.3与鼓式制动器的区别 (19)
参考文献
序言
盘式制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。除了竞赛汽车上才装设的、通过张开活动翼板以增加空气阻力的空气动力缓速装置以外，一般盘式制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力，以使汽车减速。目前盘式制动器已广泛应用于轿车。但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用于做前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期获得汽车较高车速下制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器目前也采用得不少，但离普及还有相当距离。
盘式制动器摩擦副中的旋转元件是一个以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。其固定元件则有着多种结构形式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动块中有2-4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的“夹钳”形支架中，统称为制动钳，这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形。使用这种固定元件，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触。这种制动器称为全盘式制动器。钳式制动器过去只用做中央制动器，但目前愈来愈多地被各种轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只是少数汽车用作车轮制动器，个别情况下还可以作为缓速器。
钳盘式制动器又可分为定钳盘式（固定式制动钳）和浮钳盘式（可移动式制动钳）两类。
第1章制动器的概述
制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由
制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构寸制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。
制动器是汽车涉及行驶安全性的关键部件，随着汽车工业的发展，车速越来越高，载荷越来越大，而对制动器的尺寸要求越来越小。这意味着制动器部件单位面积所承受的载荷及吸收的能量会大大增加，因而对制动器性能的要求也越来越高。对行驶的汽车进行制动时，将摩擦部件(摩擦片)压到车辆的转动部件（制动盘）上，摩擦使转动部件减速或停止运动，因此发热是动摩擦的必然结果。
制动器（brake staff）可以分两大类，工业制动器和汽车制动器汽车制动器又分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在前进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。
图1-1制动器分类
第2章盘式制动器
2.1盘式制动器简介
盘式制动器有液压型的，由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定。盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2～4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，这种制动器称为全盘式制动器。钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。
图2—1 盘式制动器示意图
2.2 盘式制动器的特点
盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。对于钳盘式制动器而言，因为制动盘外露，还有散热良好的优点。盘式制动器不足之处是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。目前，盘式制动器已广泛应用于轿车，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器也有采用，但离普及
还有相当距离。
2.3 盘式制动器的主要元件
2.3.1 制动盘
制动盘即刹车盘，是一个金属圆盘，是用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。车辆行驶过程中踩刹车时制动卡钳夹住制动盘起到减速或者停车的作用。一般制动盘上有圆孔，其作用是减轻重量和增加摩擦力。制动盘种类繁多，特点是壁薄，盘片及中心处由砂芯形成。不同种类制动盘，在盘径、盘片厚度及两片间隙尺寸上存在差异，盘毂的厚度和高度也各不相同。
图2—2制动盘
2.3.2 制动钳
钳盘式制动器是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制
动器的底板上固定不动，制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。钳盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，以加速通风散热和提高制动效率。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定。
图2—3制动钳
2.3.3 制动块
定义：安装在气胎外圆柱面上(或安装在制动钳部件中)，用摩擦材料制成的块状零件。
图2—4制动块总成示意图
1—制动块2—制动衬垫3—压板4—紧固螺栓5—垫圈6—钢背7—联接螺栓
2.3.4摩擦材料
定义：用于或指定用于摩擦条件下工作的材料。
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力，制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。
2.3.5 制动器间隙的调整方法及相应机构
盘式制动器的形式很多，从机构上说多是制动盘在中间，与动力装置成一体，盘式制动器的制动板在制动盘的2边，中间有0.5-2mm左右的间隙（视制动器的大小而定）。制动时，在制动器动力的作用下，制动板向中间夹紧，将制动盘夹住，机械装置停止运转。制动器的动力有电磁式的，也有液压式的。盘式制动器的间隙的调节，一般是调节制动板的位置，根据说明书，调节相应的螺栓即可，但调节时注意制动板不容许碰到制动盘，且2边间隙要相等。制动器动作时，要夹紧，对上下运行的机构，必须做额定载荷吊重试验，并有相当的余量。
桑塔纳轿车后轮制动器的制动间隙是自动调整的，如图所示。
图2-5 桑塔纳轿车后轮制动器制动间隙自动调整原理示意图1-制动底板；3-弹簧；5-压杆；6-制动杆；7-制动蹄总成；21-制动轮缸其调整原理：如图3-4所示，在制动蹄7和17之间有一制动压杆5相连，制动压杆两端开有缺口，其左端缺口端面也在楔形快20的齿形面上，楔形块另一侧齿形面压在斜楔支承19上。制动压杆5右端缺口端面顶住制动杆6，.制动压杆5右端缺口的头部有一压杆凸耳，它与制动杆6之间有一个设计间隙s，拉簧3的一头钩住制动蹄17的腹板，另一头钩在压杆5右端的钩尖内，使压杆紧紧压住楔形块20和斜楔支承19.斜楔支承是用铆钉紧固在制动蹄17上的，因此拉簧3也就将压杆紧压在楔形块20和制动蹄17上了。弹簧4的一头钩在压杆左端的孔内，另一头钩在制动蹄7的腹板上部，使压杆与制动杆紧贴在一起。
制动时，轮缸活塞制动蹄7和17各自绕自己与止挡板接触的支点转动，由于拉簧3的刚度设计得比弹簧4大，所以压杆始终压住楔形块20与制动蹄17一起向左方向运动，制动杆用销轴2压铆在制动蹄7的腹板上，可以绕销轴自由摆动。在制动蹄7转动时，随着由于磨损而引起的制动间隙增加，制动杆与压杆原接触处逐渐分开，而与压杆凸耳的距离则越来越小，但是只要制动间隙不超过s值，制动杆就不会与压杆凸耳接触，在这种情况下不会发生间隙调整。这是通常行车制动时的情况。
当制动间隙增加s时，若此时进行行车制动，活塞推动制动蹄17向左方向转动，这时在拉簧3作用下楔形块和制动压杆向左移动。而制动蹄7向右方转动时制动杆移动了相应的距离后将与压杆凸耳接触，并克服拉簧3和4的拉力将压杆向右移动。这样压杆和楔形块之间便产生了间隙。拉力弹簧12将楔形块往下拉，直到压杆和楔形块重新接触，填补这个间隙。
撤销制动时，在拉簧3、4、11作用下，虽然制动蹄要复位，但由于楔形块已下行填补了间隙，因此制动蹄7和17已不可能恢复到制动前的位置。于是原来由于磨损变大的制动间隙便得到了补偿，恢复到初始的设置值。制动时，这个过程反复进行，实现了制动间隙的自动调整。
2.4 盘式制动器的优点
由于刹车系统没有密封，因此刹车磨损的细削不到于沈积在刹车上，碟式刹车的离心力可以将一切水、灰尘等污染向外抛出，以维持一定的清洁。此外由于碟式刹车零件独立在外，要比鼓式刹车更易于维修。
2.5 盘式制动器的缺点
碟式刹车除了成本较高，基本上皆优于鼓式刹车，不过光就这一点，便成了它致命伤，人都爱钱嘛，除非你非常富有，否则买东西基本上都是先以钱先做考量，您说是或不是？盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两
个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器，由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用，所以只能适用于轻型车上。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。
第3章浮动钳盘式制动器的结构
3.1 浮钳盘式制动结构分析
浮钳盘式制动器的固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上的制动钳体内，制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少。此外，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。故自70年代以来，浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。
3.2 浮钳盘式制动器工作原理
制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。可用一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上装有摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管5与装在车架上的液压制动主缸相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。当驾驶员踏下制动踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞在液压的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制动鼓减小转动速度，或保持不动。使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。
摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。在了解某款车型的刹车系统时，您可能经常会听到“前盘后鼓”或“前碟后鼓”这四个字，那么，它到底是什么意思呢？最近就有读者通过电子邮件询问有关汽车制动系统的问题，比如盘式制动器和鼓式制动器的区别，通风盘和实心盘的不同之处等等。目前车市中很多发动机排量较小的中低档车型，其制动系统大多采用“前盘后鼓式”，即前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器，比如常见的一汽大众捷达、长安铃木奥拓及羚羊、比亚迪福莱尔、东风悦达起亚千里马、上海通用赛欧等等。我们先来简单了解一下后轮经常采用的鼓式制动器。实际应用差别很明显，盘刹比鼓刹好用。刹车鼓中的石棉材料会致癌。鼓刹与盘刹各有利弊。在刹车效果上，鼓刹与盘刹的相差并不大，因为刹车时，是轮胎和地面的摩擦力让车子逐渐停止下来的。如果车身小巧，车身重量轻，后轮采用鼓刹就足以使轮胎和地面产生足够的摩擦力了。如果后轮使用盘刹，ABS和EBD系统也会自动降低其刹车力度，以保证后轮不会失去抓地力出现打滑、抱死现象。散热性上，盘刹要比鼓刹散热快，通风盘刹的散热效果更好；在灵敏度上，盘刹会更高些，不过在下雨天道路泥泞的情况下当刹盘沾了泥沙后刹车效果就会大打折扣，这也是盘刹的缺点；费用方面，鼓刹较盘刹更低，而且使用寿命更长，因此一些中低档车多会采用鼓刹，中高档以上的车型基本采取四轮盘刹。汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘
式两大类。旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器。旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器。
图3—1 制动器工作原理示意图
第4章浮动钳盘式制动器的制动力矩
4.1浮动钳盘式制动器的受力分析
图1为浮动钳盘式制动器的受力简图，制动器摩擦副中的旋元件是圆盘形的制动盘。当活塞受油缸液压力的作用下推动摩擦片沿轴向移动，以一定的压力压向制动盘时，在摩擦衬片与金属盘之间会产生相应的摩擦阻力。
在正常工作状态下，根据浮钳盘式制动器工作原理，在静力的某一平衡状态下，制动钳受力如下:（1）制动盘反作用力通过内侧摩擦, 活塞和制动液介质作用在制动钳体的油缸侧壁。（2）制动盘反作用力通过外侧摩擦块对钳体产生一个推力。（3）与支架相接螺栓孔处有来自支架对钳体的作用力。
支架在正常工作状态下的受力情况如图2所示：（1）制动盘与摩擦衬片之间的摩擦力通过制动块传递到支架上。（2）支架与转向节固定处来自转向节的反作用力。
(3)与钳体相接处来自钳体的反作用力。
4.2钳盘式制动器制动力矩计算
钳盘式制动器制动力矩计算
钳盘式制动器动力矩计算简图如图。在钳盘式制动器扇形摩擦衬面上取微小面积：
图4-1 扇形摩擦衬片转动力矩计算简图
这微小面积上产生的微摩擦力矩为如图所示,若摩擦片与制动盘面接触良好,
且各处单位压力分布均匀 ,则在任一单元面积 R dR d θ上的摩擦力对制动盘中心的力矩为 μqR2dR d θ,式中q 为摩擦片与制动盘之间的单位面积上的压力,μ为摩擦片的摩擦系数擦片作用于制动盘上的制动力矩为[3 4 ]:
则盘式制动器的总制动力矩为 :
依据制动盘与轮缸液压传递关系可得：
2
2222221211412(.)(.)2d d q p P R R R R θππθ== 式中 : d 为轮缸直径 (mm ) : p 为轮缸中的压强 (M Pa) ; R1为摩擦片内半径 (mm ) : R2为摩擦片外半径(mm ) ;θ为摩擦片
圆心角 ( rad) 故制动器力矩表达式可表示为：2
33212221(.)2243(.)f R R d T U p R R π=? 令
()3321e 2221.23(.)R R R R R =
则一个摩擦衬片所产生的制动力矩可由下式积求得
4.3钳盘式制动器制动力矩的影响因素
（一）制动输入力的影响 从公式（1）分析可知，增大制动输入力就可以直接增加制动力矩，但要根据情况具体分析。 1．摩擦力分析 两个粗糙表面在干摩擦状态下，摩擦力主要由三部分组成:
（1）在摩擦副相对运动时，双方微凸体顶峰的相互切削阻力；
（2）在一定的压应力和局部高温条件下，摩擦副微凸体接触点瞬时冷焊为一体，
由于相对运动，使这些局部高温粘结点分离，克服结点粘结的阻力便形成了摩擦力的一部分；
（3）存在于摩擦面的磨损物在随同摩擦运动过程中，一方面有可能重新压入摩擦面而形成新的微凸峰而产生切削阻力；另一方面这些磨粒在摩擦面上以滑动和滚动形式运动过程中，不断对摩擦副表面产生切削也构成了摩擦力的一部份。其中摩擦界面粘结的形成和断裂对摩擦力影响较大。可以断定，制动输入力达到一定值，摩擦力F≠N×μ（N制动盘上制动压力，μ制动摩擦副摩擦系数），制动力矩与制动输入力不再是线性关系。增大制动力超过摩擦材料所承受的压应力值，过量的输入力将产生滑磨功：E1=△Fμ2rn②式中，△F-过大的制动输入力；μ-高温时摩擦材料摩擦系数；r-制动半径；n-转动圈数。从能量转换角度分析，整个制动过程由动能转化为热能：
式中，m－整车质量；E-制动消耗能量；V1-制动初速度；V2-制动结束时车速。对于载重车辆，特别是满载高速时，E值非常大。由于制动时间短，产生的热量与外界可视为无热交换。而热量在摩擦副上扩散速度有限，大量的热量集中在摩擦副接触表面，摩擦副表面瞬间功率可达到10MW/m2。制动功率图见图2。所以盲目增大制动输入力，会加速摩擦片磨损，减少制动器寿命。同时过大的推力增加了卡钳体的变形，容易造成疲劳失效。
[1]制动半径的影响
制动半径r是转动中心到摩擦片受力中心的距离。增加制动半径是增加制动力矩最有效的办法，能够在不增加输入力的情况下直接增大制动力矩，对制动器寿命影响最小。但是，制动半径不能无限增加，它受到轮辋直径的限制（图3）。从图3上可以知道，卡钳体首先要避免与轮辋和气门芯发生干涉，需要留有一定间隙。考虑卡钳体的强度，卡钳需要一定的壁厚。
所以R盘＝R轮辋－h－d（R盘-制动盘半径；R轮辋-轮辋半径；h-轮辋与卡钳间隙；s-气门芯与卡钳的间隙；d-卡钳体壁厚），制动盘半径又限制了制动半径。为了增加制动半径，国外制动器厂家对卡钳体进行有限元分析，针对应力分布对卡钳体结构进行改善，设计变截面壁厚，减少干涉部分壁厚，从而增加制动半径。除了
结构干涉的影响，制动半径还受到摩擦片偏磨的制约。图4是一摩擦片受力分析示意图，两推杆中心处于同一圆弧上，圆弧半径是摩擦片内外半径算术平均值。假设摩擦片与制动盘完全接触，根据摩擦片实际受力情况建立有限元模型，进行受力分析。
压应力明显大于其他部位。从载荷加载图上看到，摩擦片上部的载荷线密度明显大于下部。根据滑磨功计算公式②可知，即使摩擦片表面受力均匀，r值越大，滑磨位移越大，摩擦片上部磨损越快。如果按照图4所示的推杆处于摩擦片中心，只会加速摩擦片偏磨，导致摩擦片厚薄不均，减少摩擦片寿命，增大制动噪声，造成制动跑偏。因此需要平衡滑磨位移和制动压力两者的关系，将推杆加力中心向转动中心移动，减少制动半径。
[2]摩擦系数的影响
由公式可知，摩擦系数μ也可以直接增加制动力矩。但是摩擦材料μ值在高温、高压下并不恒定，变化很大。正常情况下，摩擦系数越高，耐磨性越差，所以不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数。相对而言，摩擦系数的稳定性和偏离正常值的敏感性对制动器更可靠。目前摩擦系数比较普遍的稳定值约为0.3～0.5。为了提高摩擦系数，除了改进摩擦片材料，目前主要有以下3种方式：1．增加摩擦片面积增加摩擦片面积，减少了制动时摩擦片上压应力，减少因制动压力过大而产生的热能。目前双推杆式ADB基本上应用这种方式增加制动力矩。2．增加摩擦片的柔韧性增加摩擦片柔韧性，可以增加摩擦片与制动盘的接触面积，从而增加制动力矩。这种方式对摩擦材料要求比较高，目前在国外已经开始应用，取得不错的效果。3．增加制动盘厚度制动瞬间，制动盘吸收99％左右制动产生热能，如果能够降低制动盘的温度，则有利于摩擦系数的稳定。目前多孔隙的加厚制动盘已在国内外开始使用。三、增加制动力矩的新技术增加制动力矩就是增加汽车的安全系数，增加制动力矩的研究已不限于常规影响制动力矩的几个主要因素。目前国外已经出现了滑动双盘式制动器。
内外盘都可以在转轴上沿花键槽轴向自由滑动，制动时内摩擦片推动内盘→中摩擦片→外盘→外摩擦片，从而形成制动。这种形式制动器保证制动压力和制动半
盘式制动器毕业设计
1.课题研究的目的及意义 汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能、长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。 汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统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键装置，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、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。 车辆在形式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。 现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。 2.汽车制动器的国内外现状及发展趋势 对制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性，随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高，有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。 目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前盘后鼓式。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程，它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器，制动器因摩擦会产生大量的热量，使制动器温度急剧升高，如果不能及时的为制动器散热，它的效率就会大大降低，影响制动性能，出现所谓的制动效能热衰退现象。 在中高级轿车上前后轮都已经采用了盘式制动器。不过，时下还有不少经济型轿车采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器（即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器），这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为轿车在紧急制动时，负荷前移，对前轮制动的要求比较高，一般来说前轮用盘式制动器就够了。当然，前后轮都使用盘式制动器是一种趋势。在货车上，盘式制动器也有被采用的，但离完全取代鼓式制动器还有相当长的一段距离。 现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重
(完整版)毕业设计浮钳盘式制动器
原始数据: 整车质量：空载：1550kg ；满载：2000kg 质心位置：a=L 1=1.35m ；b=L 2=1.25m 质心高度：空载：hg=0.95m ；满载：hg=0.85m 轴 距：L=2.6m 轮 距: L 0=1.8m 最高车速：160km/h 车轮工作半径：370mm 轮毂直径：140mm 轮缸直径：54mm 轮 胎：195/60R14 85H 1.同步附着系数的分析 (1)当0φφ<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0φφ>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0φφ=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0φ的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为g qg dt du 0φ==，即0φ=q ，q 为制动强度。而在其他附着系数φ的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度φ 根据相关资料查出轿车≥0φ0.6，故取6.00=φ. 同步附着系数：=0φ0.6 2.确定前后轴制动力矩分配系数β 常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动 力分配系数，用β表示，即：u F F u 1 =β，21u u u F F F += 式中，1u F ：前制动器制动力；2u F ：后制动器制动力；u F ：制动器总制动力。 由于已经确定同步附着系数，则分配系数可由下式得到： 根据公式：L h L g 02φβ+= 得：68.06 .285.06.025.1=?+=β 3.制动器制动力矩的确定 为了保证汽车有良好的制动效能，要求合理地确定前，后轮制动器的制动力矩。 根据汽车满载在沥青，混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出后轮制动器的最大制动力矩2M μ 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： e g r qh L L G M ?υ)(1max 2-= 式中：?：该车所能遇到的最大附着系数； q ：制动强度； e r ：车轮有效半径； max 2μM ：后轴最大制动力矩； 定钳盘式制动器的CAD图纸装配零件图 目录 一、性能与用途 (1) 二、结构特征与工作原理 (1) 三、安装与调整 (4) 四、使用与维护 (9) 五、润滑 (12) 六、特别警示 (13) 七、故障原因及处理方法 (12) 附图1：盘式制动器结构图 (15) 附图2：盘形闸结构图 (16) 附图3: 制动器限位开关结构图 (17) 附图4: 盘式制动器的工作原理图 (18) 附图5: 盘式制动器安装示意图 (19) 附图6: 制动器信号装置安装示意图 (20) 一、性能与用途 盘式制动器是靠碟形弹簧产生制动力，用油压解除制动，制动力沿轴向作用的制动器。 盘式制动器和液压站、管路系统配套组成一套完整的制动系统。适用于码头缆车、矿井提升机及其它提升设备，作工作制动和安全制动之用。 其制动力大小、使用维护、制动力调整对整个提升系统安全运行都具有重大的影响，安装、使用单位必须予以重视，确保运行安全。 盘式制动器具有以下特点： 1、制动力矩具有良好的可调性； 2、惯性小，动作快，灵敏度高； 3、可靠性高； 4、通用性好，盘式制动器有很多零件是通用的，并且不同的矿井提升机可配不同数量相同型号的盘式制动器； 5、结构简单、维修调整方便。 二、结构特征与工作原理 1、盘式制动器结构(图1) 盘式制动器是由盘形闸(7)、支架(10)、油管(3)、(4)制动器信号装置(8)、螺栓(9)、配油接头(11)等组成。盘形闸(7)由螺栓(9)成对地把紧在支架(10)上，每个支架上可以同时安装1、2、3、4对甚至更多对盘形闸，盘形闸的规格和对数根据提升机对制动力矩的大小需求来确定。 2、盘形闸结构(图2) 盘形闸由制动块（1）、压板(2)、螺钉(3)、弹簧垫圈(4)、滑套(5)、碟形 中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机电工程学院 专业：车辆工程 题目：夏利汽车盘式制动器方案设计 综合成绩： 职称: 年月日 目录 一、夏利汽车主要性能参数---------------------4 二、制动器的形式-----------------------------5 三、盘式制动器主要参数的确定-----------------7 四、盘式制动器制动力矩的设计计算-------------9 五、盘式制动器制器的校核计算----------------10 1.前轮制动器制动力矩的校核计算 2.摩擦衬片的磨损特性计算 六、经过计算最终确定后轮制动器的参数--------13 七、设计小结--------------------------------13 八、设计参考资料----------------------------13 轿车前轮制动器设计说明书前言汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本次课程设计根据任务要求只对夏利汽车盘式制动器方案设计。 一、汽车主要性能参数 主要尺寸和参数： （1）、轴距：L=2405mm （2）、总质量：M=900kg （3）、质心高度：0.65m （4）、车轮半径：165mm （5）、轮辋内径：120mm （6）、附着系数：0.8 （7）、制动力分配比：后制动力/总制动力=0.19 （8）、前轴负荷率：60%；即质心到前后轴距离分别为 L1=L?(1?60%)=962mm L2=L?60%=1443mm （9）、轮胎参数：165/70R13； 轮胎有效半径r e为： 轮胎有效半径=轮辋半径+（名义断面宽度×高宽比） 所以轮胎有效半径r e=(240 2 +165×70%)=235.5mm （10）、制动性能要求：初速度为50KM/h时，制动距离为15m。则 满足制动性能要求的制动减速度由：S=1 3.6(τ2‘+τ2“ 2 )μ0+μ02 25.92 a bmax 计算最大减速度 a bmax，其中μ0=Ｕ =50Km/h；S=15m；τ2‘= 0.05s；τ2“=0.2s。经计算得 最大减速度 a bmax≈7.47m s2 ? 盘式制动器结构和原理文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968） 盘式制动器结构和原理 2、定钳盘式制动器 如下图所示：制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动，制动钳只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块附装在钳体上，制动时，来自制动主缸的液压油通过进油口进入制动油缸，推动活塞及其上的制动块向右移动，并压到制动盘，于是制动盘给活塞一个向左的反作用力，使得活塞连同制动钳体整体沿导销向左移动，直到制动盘右侧的制动块也压紧在制动盘上，此时两侧的制动块都压在制动盘上，夹住制动盘使其制动。 定钳盘式制动器 转播到腾讯微博 定钳盘式制动器 3、典型浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器 如下图所示为桑塔纳轿车前轮制动器。 转播到腾讯微博 桑塔纳轿车前轮制动器 制动钳体用螺栓与支架相连，螺栓同时兼作导向销，支架固定在前悬架总成轮毂轴承座凸缘上。壳体可沿导各销与支架作轴向相对移动，两制动块装在支架上，用保持弹簧卡住，使两制动块可以在支架上作轴向移动，但不会上下窜动。制动盘装在两制动块之间， 并通过轮胎螺栓固定在前轮毂上，制动块由无石棉的活塞在制动液压力作用下，推动内制动块压向制动盘内侧，制动钳上的反力使制动钳壳体向内侧移动，从而带动外制动块压向制动盘外侧面。于是内、外摩擦块将制动盘的两端面紧紧夹住，实现了制动。 4、制动间隙自调结构 利用活塞矩形密封圈的弹性变形实现制动间隙的自动调整。 转播到腾讯微博 制动间隙自调结构 矩形密封圈嵌在制动钳油缸的矩形槽内，密封圈刃边与活塞外圆配合较紧，制动时刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈发生弹性变形，相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量应等于制动器间隙为设定值时完全制动所需的活塞行程，解除制动时，密封圈恢复变形，活塞在密封圈弹力作用下退回原位，当制动盘与摩擦衬块磨损后引起的制动间隙超过设定值时，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值δ，因活塞密封将活塞拉回的距离仍然等于原设定值δ，活塞密封圈兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。 5、制动块磨损报警装置 许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报警装置，用来提配驾驶员制动块上的摩擦片需要更换。下图为应用较广泛的声音式制动块磨损损装置。 转播到腾讯微博 定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴向移动，因而必须在制动盘两侧都装设制动块促动装置，以便将两侧 的制动块压向制动盘。因此，结构较为复杂，尺寸较大，热负荷较大，制动液容易受热汽化，而且若用于驻车制动，必须加装一个机械促动的制动器。由于以上缺点，使得定钳盘式制动器难以适应现代汽车的使用要求，自上世纪70年代，逐渐让位于浮钳盘式制动器。浮钳盘式制动器的制动钳一般可设计得可以相对制动盘轴向滑动。其中，只在制动盘的内侧设置液压缸。浮钳盘式制动器的工作原理如图十八所示。制动钳支架3固定在转向节上（盘式制动器一般用于前轮，当用于后轮时，一般是高级轿车，则制动钳支架就装在后轴分头上），制动钳体1与支架3可沿导向销2轴向滑动。制动时，活塞8在液压力p1的作用下，将活动制动块6（带摩擦块磨损报警装置）推向制动盘4。与此同时，作用在制动钳体1的反作用力p2推动制动钳体沿导向销2向右移动，使固定在制动钳体1上的固定制动块5压靠到制动盘上。于是，制动盘两侧的摩擦块在p1和p2的作用下压紧制动盘，使之在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，促使汽车制动。盘式制动器与鼓式制动器相比有以下优点：⑴一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦因素的影响较小，即效能较稳定。⑵浸水后效能降低较少，而且只需经一两次制动即可恢复正常。⑶在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小。⑷制动盘沿厚度方向的热膨胀量较小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大。⑸较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也比较简单。但盘式制动器也有明显的不足之处：⑴效能较低，故用于液压制动系时所需的制动促动管路压力较高，一般要伺服装置。⑵兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂，因而在后轮上的应用受到限制。目前，盘式制动器已广泛应用于轿车，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以获得汽车在较高车速下制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器目前也采用，但离普及还有相当的距离 盘式制动器工作原理 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好象用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器，由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。 当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。 所以，汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮 盘式制动，后轮鼓式制动的方式。 四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在汽车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。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，它已经广泛用于各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热性能差和排水性能差，容易导致制动效率下降，因此在近三十年中，在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。 目录 绪论 (1) 一、设计任务书 (1) 二、盘式制动器结构形式简介 .................... 错误!未定义书签。 2.1、盘式制动器的分类....................... 错误!未定义书签。 2.2、盘式制动器的优缺点..................... 错误!未定义书签。 2.3、该车制动器结构的最终选择............... 错误!未定义书签。 三、制动器的参数和设计 ........................ 错误!未定义书签。 3.1、制动盘直径 ............................ 错误!未定义书签。 3.2、制动盘厚度 ............................ 错误!未定义书签。 3.3、摩擦衬块的内半径和外半径............... 错误!未定义书签。 3.4、摩擦衬块面积 .......................... 错误!未定义书签。 3.5、制动轮缸压强 .......................... 错误!未定义书签。 3.6、摩擦力的计算和摩擦系数的验算........... 错误!未定义书签。 3.7、制动力矩的计算和验算................... 错误!未定义书签。 3.8、驻车制动计算 .......................... 错误!未定义书签。 四、制动器的主要零部件的结构设计 .............. 错误!未定义书签。 4.1、制动盘 ................................ 错误!未定义书签。 4.2、制动钳 ................................ 错误!未定义书签。 4.3、制动块 ................................ 错误!未定义书签。 4.4、摩擦材料 .............................. 错误!未定义书签。 盘式制动器结构和原理 2、定钳盘式制动器 如下图所示：制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动，制动钳只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块附装在钳体上，制动时，来自制动主缸的液压油通过进油口进入制动油缸，推动活塞及其上的制动块向右移动，并压到制动盘，于是制动盘给活塞一个向左的反作用力，使得活塞连同制动钳体整体沿导销向左移动，直到制动盘右侧的制动块也压紧在制动盘上，此时两侧的制动块都压在制动盘上，夹住制动盘使其制动。 定钳盘式制动器 转播到腾讯微博 定钳盘式制动器 3、典型浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器 如下图所示为桑塔纳轿车前轮制动器。 转播到腾讯微博 桑塔纳轿车前轮制动器 制动钳体用螺栓与支架相连，螺栓同时兼作导向销，支架固定在前悬架总成轮毂轴承座凸缘上。壳体可沿导各销与支架作轴向相对移动，两制动块装在支架上，用保持弹簧卡住，使两制 动块可以在支架上作轴向移动，但不会上下窜动。制动盘装在两制动块之间，并通过轮胎螺栓固定在前轮毂上，制动块由无石棉的活塞在制动液压力作用下，推动内制动块压向制动盘内侧，制动钳上的反力使制动钳壳体向内侧移动，从而带动外制动块压向制动盘外侧面。于是内、外摩擦块将制动盘的两端面紧紧夹住，实现了制动。 4、制动间隙自调结构 利用活塞矩形密封圈的弹性变形实现制动间隙的自动调整。 转播到腾讯微博 制动间隙自调结构 矩形密封圈嵌在制动钳油缸的矩形槽内，密封圈刃边与活塞外圆配合较紧，制动时刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈发生弹性变形，相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量应等于制动器间隙为设定值时完全制动所需的活塞行程，解除制动时，密封圈恢复变形，活塞在密封圈弹力作用下退回原位，当制动盘与摩擦衬块磨损后引起的制动间隙超过设定值时，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值δ，因活塞密封将活塞拉回的距离仍然等于原设定值δ，活塞密封圈兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。 5、制动块磨损报警装置 许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报警装置，用来提配驾驶员制动块上的摩擦片需要更换。下图为应用较广泛的声音式制动块磨损损装置。 转播到腾讯微博 2.钳盘式制动器 (1)组成 旋转元件：制动盘，它和车轮固定安装在一起旋转，以其端面为摩擦工作表面。 固定元件：制动块、导向支承销和轮缸活塞，它们都装在跨于制动盘两侧的钳体上，总称制动钳。制动钳用螺栓与转向节或桥壳上的凸沿固装，并用调整垫片来调节钳与盘之间的相对位置。另外，还有防尘罩。 (2)工作原理 1）制动时，油液被压入内、外两轮缸中，其活塞在液压作用下将两制动块压紧制动盘，产生摩擦力矩而制动。此时，轮缸槽中的矩形橡胶密封圈的刃边在活塞摩擦力的作用下产生微量的弹性变形。 2）放松制动时，活塞和制动块依靠密封圈的弹力和弹簧的弹力回位。由于矩形密封圈刃边变形量很微小，在不制动时，摩擦片与盘之间的间隙每边只有0.1mm左右，它足以保证制动的解除。又因制动盘受热膨胀时，厚度方面只有微量的变化，故不会发生“拖滞”现象。 观看动画 矩形橡胶密封圈除起密封作用外，同时还起到活塞回位和自动调整间隙的作用。如果制动块的摩擦片与盘的间隙磨损加大，制动时密封圈变形达到极限后，活塞仍可继续移动，直到摩擦片压紧制动盘为止。解除制动后，矩形橡胶密封圈所能将活塞推回的距离同磨损之前相同，仍保持标准值。 观看视频 (3)分类 钳盘式车轮制动器按其结构形式不同，可分为固定钳盘式和浮动钳盘式两种。 1）固定钳盘式 制动钳轴向位置是固定的，其轮缸分别布置在制动钳的两侧，为双向轮缸，可单轮缸对置或双缸对置，除活塞和摩擦块外无滑动元件。这种结构轮缸间需要用油道或油管连通。钳体尺寸较大，外侧的轮缸散热差，热负荷大，油液容易汽化膨胀，制动热稳定性差。 2）浮动钳盘式 滑销式浮动钳盘图。它的特点是制动钳体在轴向处于浮动状态，轮缸布置在制动钳的内侧，且数目只有固定式的一半，为单轮缸。 拆装定钳盘式制动器教案 一、教学目标 在学习本模块后，应当能够做到： 1.描述盘式制动器的工作过程。 2.识别盘式制动器的结构形式。 3.列出盘式制动器的主要零件。 二、教学重点 1、掌握盘式制动器的分类 2、掌握定钳盘式制动器的构造 三、教学难点 定钳盘式制动器的工作原理 四、教学过程 (一)导入新课 对汽车制动系统的概述知识复习引入新课。 (二)新课讲解 1. 自学（相关知识) 完成一下任务： 1）、什么叫制动盘？ 2）、钳盘式制动器按制动钳固定安装在支架上的结构形式不同分为哪两类？ 2.定钳盘式制动器的构造 图9-1所示是定钳盘式制动器的构造示意图。跨置在制 动盘上的制动钳用螺栓固定安装在车桥上，它既不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞分别位于制动盘的两侧。 3.定钳盘式制动器工作原理 制动时，制动液被压入两侧油缸中，在液压作用下，活塞朝制动盘方向移动，推动制动块压紧制动产生摩擦力矩而制动。在此过程中，活塞上的矩形橡胶密封圈的刃边在摩擦力的作用下随活塞移动而产生微量的弹性变形，如图9-2a所示。 解除制动时，液压系统压力消除，密封圈恢复到其初始位置，活塞和制动块依靠密封圈的弹力回位，如图9-2b所示。由于矩形密封圈刃边的变形量很微小，在不制动时，制动块摩擦片与制动 盘之间的单边间隙只有0.1mm左右，以保证解除制动。 由于定钳盘式制动器的油缸较多，使制动卡钳结构复杂，而且制动卡钳的尺寸过大，难以安装在现代轿车的轮辋内。在热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化。另外，定钳盘式制动器对橡胶圈的弹性、耐热性和耐磨性要求较高，而彻底解除制动的能力不十分可靠，故现代汽车上基本不采用定钳盘式制动器。 ?五、总结本节内容回顾 六、作业练习 1、定钳盘式制动器的组成？ 2、定钳盘式制动器的工作原理？ 七、教学小结 这节课学生通过对汽车定钳盘式制动器的学习，掌握了定钳盘式制动器的结构、工作原理。 浮动钳盘式制动器结构及其制动性能 学院名称: 专 业: 班 级: 姓 名: 指导教师姓名: 指导教师职称: 2011年12月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 专业课程设计（论文） 摘要：盘式制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。一般盘式制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生路面对车轮的制动力，以使汽车减速。 本文介绍了浮钳盘式制动器结构组成、其组成元件的连接固定，分析了浮动钳盘式制动器的优缺点及应用。 关键词：制动器；制动力矩；结构；性能 The structure and characteristics of floating caliper disc brake Abstract: Disc brake is the parts of force used to hinder the movement of vehicles or the trend of movement in the brake system. Disc brakes are generally through that the fixed component exerts the braking torque to the fixed component, used to decrease the latter angular velocity, while relying on the attachment between the wheels and the pavement, the pavement get the braking force to the wheels, to make the car slow down. The article describes the structure of floating caliper disc brake and the installation of its component, analyzes the floating caliper disc brake, get its advantages, disadvantages and application. Key words: Brake; Braking torque；Structure ；Characteristics 序言 图解盘式制动器 1.盘式制动器概述 盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。 其固定元件则有着多种结构型式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2～4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，这种制动器称为全盘式制动器。 钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。 盘式制动器结构图如下图所示 2.定钳盘式制动器 跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。 制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动。 这种制动器存在着以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，这使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动 的驻车制动钳。 定钳盘式制动器示意图 1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.进油口 5.制动钳体 6.车桥部3.浮钳盘式制动器 制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。 制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。 与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少。此外，浮钳盘式制动器在兼充 盘式制动器使用说明书 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: ? 盘式制动器使用说明书 盘式制动器使用说明书盘式制动器使用说明书目录一、性能与用途.1二、结构特征与工作原理．．1三、安装与调整..4四、使用与维护．.9五、润滑.．.1２六、特别警示.．.13七、故障原因及处理方法.．.12附图1:盘式制动器结构图...１5附图2:盘形闸结 盘式制动器使用说明书 目录 一、性能与用途…………………………………………………………………．1 二、结构特征与工作原理 (1) 三、安装与调整 (4) 四、使用与维护 (9) 五、润滑……………………………………………………………．………．.12 六、特别警示 (1) 七、故障原因及处理方法....................................................．. (12) 附图1：盘式制动器结构图………………………………………….….…….１５ 附图2:盘形闸结构图…………………………………………….….……．16 附图３: 制动器限位开关结构图………………………………….….…….１７ 附图4: 盘式制动器的工作原理图 (18) 附图５：盘式制动器安装示意图………………………………….….…….1９ 附图6: 制动器信号装置安装示意图…………………………….….…….２０ 一、性能与用途 盘式制动器是靠碟形弹簧产生制动力,用油压解除制动,制动力沿轴向作用的制动器。 盘式制动器和液压站、管路系统配套组成一套完整的制动系统。适用于码头缆车、矿井提升机及其它提升设备，作工作制动和安全制动之用。 其制动力大小、使用维护、制动力调整对整个提升系统安全运行都具有重大的影响,安装、使用单位必须予以重视,确保运行安全。 盘式制动器具有以下特点： １、制动力矩具有良好的可调性; 2、惯性小，动作快，灵敏度高； ３、可靠性高； ４、通用性好，盘式制动器有很多零件是通用的，并且不同的矿井提升机可配不同数量相同型号的盘式制动器； 5、结构简单、维修调整方便。 第1章制动系统基础 1．1 引言 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下坡时能稳定一定车速的能力，称为汽车的制动性 制动系统是汽车的最重要系统之一，是为使高速行驶的汽车减速或停车而设计的。汽车的制动性是汽车的主要性能之一。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。 1.2 制动系统 对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力、上坡阻力、空气阻力都能对汽车起到阻力作用，但这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，使外界对汽车某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，相应的一系列专门装置即称为制动系统。 1.2.1制动系统的组成 制动系统是由制动器和制动驱动机构组成的。制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系统中的缓速装置。制动驱动机构包括供能装置、控制装置、传动装置、制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。 1.2.2制动系统 （1）一个基本的制动系统包括一个主缸，通过液压管路到盘式/鼓式制动器，以停止车轮转动。为减轻驾驶员所需的制动力，绝大部分 车辆都有液压助力器或真空助力器。 （2）制动系统中用到两种摩擦力：动摩擦力和静摩擦力。在制动系统中，摩擦力的大小取决于作用在摩擦表面上的压力和摩擦接触面积。不同的摩擦材料有不同的摩擦性能或摩擦系数。摩擦产生的热量必须散失。摩擦材料由石棉或非石棉材料制成。 （3）制动系统利用液压装置进行制动。因为液压是不可压缩的，制动液能用来传递运动和力。 盘式制动器结构和原理 Revised by Chen Zhen in 2021 盘式制动器结构和原理 2、定钳盘式制动器 如下图所示：制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动，制动钳只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块附装在钳体上，制动时，来自制动主缸的液压油通过进油口进入制动油缸，推动活塞及其上的制动块向右移动，并压到制动盘，于是制动盘给活塞一个向左的反作用力，使得活塞连同制动钳体整体沿导销向左移动，直到制动盘右侧的制动块也压紧在制动盘上，此时两侧的制动块都压在制动盘上，夹住制动盘使其制动。 定钳盘式制动器 转播到腾讯微博 定钳盘式制动器 3、典型浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器 如下图所示为桑塔纳轿车前轮制动器。 转播到腾讯微博 桑塔纳轿车前轮制动器 制动钳体用螺栓与支架相连，螺栓同时兼作导向销，支架固定在前悬架总成轮毂轴承座凸缘上。壳体可沿导各销与支架作轴向相对移动，两制动块装在支架上，用保持弹簧卡住，使两制动块可以在支架上作轴向移动，但不会上下窜动。制动盘装在两制动块之间， 并通过轮胎螺栓固定在前轮毂上，制动块由无石棉的活塞在制动液压力作用下，推动内制动块压向制动盘内侧，制动钳上的反力使制动钳壳体向内侧移动，从而带动外制动块压向制动盘外侧面。于是内、外摩擦块将制动盘的两端面紧紧夹住，实现了制动。 4、制动间隙自调结构 利用活塞矩形密封圈的弹性变形实现制动间隙的自动调整。 转播到腾讯微博 制动间隙自调结构 矩形密封圈嵌在制动钳油缸的矩形槽内，密封圈刃边与活塞外圆配合较紧，制动时刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈发生弹性变形，相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量应等于制动器间隙为设定值时完全制动所需的活塞行程，解除制动时，密封圈恢复变形，活塞在密封圈弹力作用下退回原位，当制动盘与摩擦衬块磨损后引起的制动间隙超过设定值时，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值δ，因活塞密封将活塞拉回的距离仍然等于原设定值δ，活塞密封圈兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。 5、制动块磨损报警装置 许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报警装置，用来提配驾驶员制动块上的摩擦片需要更换。下图为应用较广泛的声音式制动块磨损损装置。 转播到腾讯微博 制动块磨损报警装置 机械设计制造及自动化专业毕业论文（设计） 题目：轿车盘式制动器结构设计 摘要 汽车的设计与生产涉及到许多的领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的行驶速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能，长寿命的制动系统。 鉴于制动系统的重要性，本次设计的主要内容是轿车制动器结构设计。本文从制动系的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证，对各种形式制动器的优缺点进行了比较后，在前盘后鼓的基础上改为前后均为盘式制动器。在此基础上选择了简单液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置，采用比例阀作为制动力的调节装置。仿真结果表明，轿车制动器结构的设计保持了制动力分配系数的稳定，改善了汽车的制动稳定性，简化了汽车的制动装置，减轻了整车质量，从而提高了汽车在行驶过程中的安全性与稳定性。 关键词：制动钳，制动盘，制动轮缸，制动衬片 ABSTRACT Automobile design and production are involved in many fields, its unique safety, economy, comfort and so many indicators, also raised taller requirement to the design. Automobile braking system is an important vehicle active safety system, and its performance depends on car has an important influence on road safety. As the vehicle of the speed and pavement situation was complex degree rise, more require high-performance, long life of brake system. In view of the importance of brake system, the design of the main content is a transport vehicles, the brake from brake system function and design, according to the requirement of design parameters, given the scheme comparison. On all forms of brake their advantages and disadvantages are discussed, based on HouGu have in QianPan instead of before and after are disc brakes, maintain braking force distribution coefficient, improves the stability of the braking stability and simplify the automobile braking device, reduce the vehicle quality, thereby improving the car while driving in the process of security and stability. Choose a simple hydraulic driving mechanism and double pipeline system, chose clearance automatic adjusting device, proportional valve as brake force adjusting device Keywords: brake disc, Brake wheel cylinder, Brake caliper, Braking facings formulations 一、盘式制动器结构、工作原理 1、盘式制动器图示： 前桥驱动桥 2、盘式制动器结构 1、副钳体 2、左摩擦块 3、右摩擦块 4、自调机构 5、气室 6、主钳体 7、制动盘 8、托架 9、滑销 3、工作原理： 制动时，气室(5)推动自调机构(4)向左压出，使右摩擦块(3)与制动盘(7)右侧制动，由于制动盘(7)的轴向移动受限制，因此在反作用力的作用下，主副钳体向右移动，使左摩擦块(2)与制动盘 (7)左侧制动，最后将旋转的制动盘(7)刹住。 二、盘式制动器使用、保养 1、日常检查制动器钳体密封体： ①检查副钳体端2个滑销密封盖，如出现松脱或者遗失及时给予更换或安装； ②检查主钳体端2个滑销端盖，如出现松脱或者遗失及时给予更换或安装； ③检查主钳体上密封帽，如存在裂纹、损伤或者遗失及时给予更换或安装； ④推动主、副钳体滑动检查4个滑销密封圈，如存在裂纹和损伤及时给予更换。 2、定期检查内容： 3、制动盘失效判定标准： ①尺寸检查：如图：A=制动盘厚度45mm（新），B=制动盘厚度37mm(极限）； ②裂纹检查：如图所示：检查制动盘上的裂纹和磨损划痕； A1=小裂纹在表面上延伸，此情况允许。 B1=小于0.75a长、1.5mm宽和深的裂纹径向延伸，此情况允许。 C1=小于1.5mm深的环形槽，此情况允许。 D1=径向贯通裂纹是不允许的，制动盘必须更换。 4、摩擦片更换及间隙调整： 4.1、摩擦块拆卸 4.1.1拨出传感器线束的插座，拿出摩擦块压板总成和摩擦块。 4.1.2一字槽螺钉旋具将弧形弹簧拆卸；用平口螺丝刀将传感器线束的内、外感应头撬出。取下摩擦块。 注意：撬内、外感应头应避免将绕在感应头上的线束伤断！ 4.2、摩擦块安装 将摩擦块安装在托架内，再用压棒将传感器感应头预先压入摩擦块的U形槽中。 注意：摩擦块安装在托架内后，必须保证摩擦材料与制动盘对应，防止摩擦片装反后出现制动故障；传感器感应头按图示方向装入U形槽，不得装反以及压坏线束。线束插头按箭头方 向拔出 内感应头 外感应头 毕业设计浮钳盘式制动器 原始数据: 整车质量：空载：1550kg ；满载：2000kg 质心位置：a=L 1=1.35m ；b=L 2=1.25m 质心高度：空载：hg=0.95m ；满载：hg=0.85m 轴 距：L=2.6m 轮 距: L 0=1.8m 最高车速：160km/h 车轮工作半径：370mm 轮毂直径：140mm 轮缸直径：54mm 轮 胎：195/60R14 85H 1.同步附着系数的分析 (1)当0φφ<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0φφ>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0φφ=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0φ的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为g qg dt du 0φ==，即0φ=q ，q 为制动强度。而在其他附着系数φ的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度φ G ：汽车满载质量； L ：汽车轴距； 其中q=g h a a ?-+)(0???=85 .0)6.07.0(35.17.035.1?-+?=0.66 故后轴max 2μM = 3707.0)85.066.035.1(6.220000???-=1.57610?Nmm 后轮的制动力矩为2/1057.16?=0.785610?Nmm 前轴max 1μM = T max 1f =max 21f T ββ -=0.67/(1-0.67)?1.57610?=3.2610?Nmm 前轮的制动力矩为3.2610?/2=1.6610?Nmm 2.浮钳盘式制动器主要结构参数的确定 2.1制动盘直径D 制动盘直径D 希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以降低制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘直径D 受轮毅直径的限制通常，制动盘的直径D 选择为轮毅直径的70%~90%，总质量大于2t 的车辆应取其上限。通常，制造商在保持有效的制动性能的情况下，尽可能将零件做的小些，轻些。轮辋直径为14英寸(1英寸=2.54cm)，又因为M=2000kg ，取其上限。 在本设计中：032.2564.2514%72%72=??==Dr D ,取D=256mm 。 2.2制动盘厚度h 制动盘厚度h 直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取得适当小些;为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。制动盘可以制成实心的，而为了通风散热，可以在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。这种结构使制动盘铸件显著的增加了冷却面积。车轮转动时，盘内扇形叶片的选择了空气定钳盘式制动器的CAD图纸 装配 零件图
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