毕业设计说明书题目:轿车后轮制动器的设计学院(直属系):交通与汽车工程学院年级、专业: 2017级车辆工程1目录摘要 (4)1 绪论 (7)1．1概述 (7)1.2制动器研究现状和进展 (7)1.3制动器的设计意义 (8)2 制动器类型及方案的选择 (9)2.1 盘式制动器 (9)2.2 鼓式制动器 (9)2.3 制动器型式及方案的确定 (14)3制动系的主要参数的选择 (15)3.1理想的前、后制动力分配曲线 (15)3.2制动力分配系数与同步附着系数的确定 (16)3.3 制动力分配的合理性分析 (18)4制动器的设计计算 (24)4.1鼓式制动器主要参数的确定 (24)4.2 蹄片上力矩的计算 (26)4.3制动器效能因数 (32)4.4 制动器制动力的计算 (32)4.5 驻车制动的计算 (33)4.6 摩擦片磨损特性的计算 (35)4.6.1 比能量耗散率的计算 (35)4.7制动蹄支承销剪切应力的计算 (37)5 制动效能的评价 (39)5.1 制动减速度 (39)5.2 制动距离 (39)5.3 制动效能的稳定性 (40)6 液压操纵机构的设计 (41)6.1 工作轮缸的工作容积 (41)6.2 制动主缸的工作直径与工作容积 (41)6.3 制动踏板力与制动踏板行程的校核 (41)7 鼓式制动器的优化设计 (43)7.1 设计变量 (43)7.2 目标函数的建立 (43)7.3 建立约束函数 (43)7.4 优化求解 (44)7.5 优化结果 (45)8 制动器主要零部件的结构设计 (47)8.1 制动鼓的结构设计 (47)8.2 制动蹄的结构设计 (47)8.3 摩擦衬片的结构设计 (48)8.4 制动底板的结构设计 (48)8.5 支承形式的设计 (49)8.6 制动轮缸 (49)8.7 蹄与鼓之间的间隙调整装置 (49)9结论 (51)总结与体会 (52)致谢 (53)参考文献 (54)附录一 (55)附录二 (57)轿车后轮制动器的设计摘要制动系的功能是使汽车减速停车，在下坡行驶时稳定车速以及使汽车能可靠地驻留在平地或一定角度的坡道上。
同时汽车制动系直接影响着汽车的安全性能，而制动器是制动系统重要组成部分，为此如何开发出高性能的制动器是提高主动安全性能的关键。
本文首先对各种制动器的结构特点和制动性能作了简要阐述，随后根据给定车型的整车参数和技术要求，将鼓式制动器作为设计对象并确定了鼓式制动器基本参数；紧接着对鼓式制动器进行了计算和对其主要零部件的结构进行了设计。
最后运用三维建模软件CATIA和制图软件AutoCAD分别建立了鼓式制动器的三维模型和工程图；并通过仿真软件MATLAB对鼓式制动器的制动性能进行了优化。
关键词：优化，鼓式制动器，制动性能，设计整车性能参数驱动形式：4×2长×宽×高：3800×1695×1545轴距：2460mm轮距前/后：1429/1422mm整备质量/满载质量：1150kg/1550kg汽车满载时质心离前轴的距离a =1060mm ，质心离后轴的距离b =1200mm 汽车空载时质心离前轴的距离a '=880mm ，质心离后轴的距离b '=1380mm 汽车质心高度：空载h g '=530mm/满载h g =520mm最高车速：180km/h最大爬坡度：35％最小转向半径：9m最大功率/转速：74/5800KW/rpm最大转矩/转速：150/4000N.m/rpm轮胎型号：185/60R14T最大地面附着系数：8.0=ϕ1 绪论1．1概述汽车的行车制动性能是汽车行车安全性能的一项重要指标。
然而，制动器又是制动系统的重要组成部分。
制动器时制动系统制动时的执行机构，是作用产生制动力矩阻碍车辆运动或运动趋势。
目前汽车所装制动器可分为两种型式，即鼓式制动器和盘式制动器。
对于鼓式制动器而言，在制动的过程中固定在制动底板上，且位于制动鼓内部的弧形制动蹄在促动力的作用下，使制动蹄的圆弧面压紧在旋转着的制动鼓内侧，从而产生摩擦力矩使汽车减速度或停车。
盘式制动器是由制动盘制动钳组成。
在制动时，由促动装置促动制动块使制动块和制动盘侧端面紧贴，以阻碍制动盘运动，而使汽车制动。
汽车在行车制动过程中，整车轴荷会向前转移，前轴载荷会达到整车载荷的70%～80%之多。
由于在相同尺寸和质量的制动器中盘式制动器输出的制动力较大，从节省安装空间和减少非簧载质量来考虑，将盘式制动器装于前轮较为合适。
后轮制动器除了有行车制动功能之外，还有驻车制动的功能。
若要使盘式制动器具有驻车制动的功能，这样会使其结构变得很复杂。
考虑到工艺性和经济性常将盘式制动器用于前轮，鼓式制动器则常装于后轮。
近些年来，由于盘式制动器的各种优良性能的突出体现，同时由于鼓式制动器的结构问题使制动效率受外界因素影响较大。
所以鼓式制动器主要用于抵挡乘用车。
目前鼓式制动器在我国乘用车中已经退出前轮制动，但仍然应用于大部分商用车。
1.2制动器研究现状和进展从发展历程来看，汽车鼓式制动器行业的发展是由整车业带动发展起来的；从技术水平上来看，汽车鼓式制动器行业滞后于整车行业，并不具备超前于整车技术的条件。
因此，我国汽车鼓式制动器行业的发展规模取决于汽车整车业的发展规模与速度。
长期以来，为了发挥鼓式制动器的优势，各汽车行业都将鼓式制动器的工作过程和性能计算分析作为研究的主要任务。
当前制动器的设计主要包括制动器各种性能的预测和制动器结构设计。
为此开发了制动器仿真分析软件和专用计算机辅助设计软件。
现阶段对鼓式制动器的设计主要采用多体力学仿真软件，建立鼓式制动器制动器效能因数的非线性动力学仿真模型，建立模型时间短，在计算机上即可仿真求解。
制动系统设计首先应该考虑系统的约束条件；其次再根据系统的约束条件来确定所设计制动器的类型。
最后对制动器仿真，通过可视化界面将数据库与仿真软件结合，为整车制造厂提供简洁方便的服务1.3制动器的设计意义汽车的行车制动性能是汽车行车安全性能的一项重要指标。
所以在当前形势下，如何开发出具有良好制动效能和高可靠性的制动系统至关重要。
制动器是制动系统中的执行机构，驾驶员通过制动踏板和一系列传力介质将力传至制动轮缸，制动轮缸向制动蹄施加促动力使蹄片和制动鼓紧密贴合而产生制动力矩，来是汽车制动的。
现代汽车几乎采用的是摩擦式制动器，对于制动器来讲如何获得较高的制动效能及制动效能稳定性，才是设计制动器的关键，亦是保证行车安全性能的保障。
因此如何改进制动器结构，使制动器具有优良的制动性能，对于汽车行驶安全性具有重大意义。
2 制动器类型及方案的选择一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转零件施加制动力矩；使旋转零件转速降低，同时依靠车轮与路面的附着作用，产生地面制动力以使汽车减速摩擦式制动器主要分为盘式制动器和鼓式制动器。
2.1 盘式制动器制动盘是摩擦副中的旋转零件，工作面是金属盘的两侧端面【1】。
制动钳是由装在横跨制动盘两侧的钳形支架中的制动块和促动装置组成，制动块是由工作面积不大的摩擦块和金属背板组成【1】。
每个制动器一般有2～4个制动块。
盘式制动器有钳盘式和全盘式两大类。
2.1.1 全盘式盘式制动器全盘式制动器是由制动盘、摩擦片和金属背板组成。
盘式制动器在工作时，制动盘的整个圆面都会与摩擦片接触。
由于这类制动器的结构和性能的特殊性，一般很少用作车轮制动器。
2.1.2 钳盘式制动器定钳盘式制动器的制动钳完全固定安装在车桥左、右两外缘端面上。
为了能使制动器能产生制动力矩，则必须在制动盘两侧装设可在制动盘轴向浮动的促动装置，以便分别将两侧的制动块压向制动盘。
浮钳盘式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器两类。
2.1.3 盘式制动器特点盘式制动器与鼓式制动器相比，有如下优点1）制动器效能对摩擦因数依赖程度较小，所以制动效能稳定性好。
2）浸水后效能降低不大，而且只需经一两次制动就可恢复正常。
3）以较小的体积和质量，可输出较大的制动力或制动力矩，有利于减轻整车质量和节约安装空间。
4）制动盘沿厚度方向上的热膨胀量小，在制动过程中不会导致制动踏板行程过大【1】。
5）容易实现间隙自动调整，其他维修作业也较方便。
2.2 鼓式制动器2.2.1领从蹄式制动器等促动力制动器制动时的制动蹄受力分析简图1-领蹄2-止挡板3-从蹄4-制动鼓5-制动轮缸图2-1图2-1所示为领、从蹄式制动器制动时制动蹄的受力分析简图。
轮缸中有两个直径相等的活塞，并且都可以在缸内轴向浮动，制动时两个活塞分别对两个制动蹄施加的推力大小相等，所以又被称为等促动力制动器。
即如图2-1所示情况，当制动蹄片绕支承点旋转的方向与制动鼓旋转方向相同时，制动蹄片会对制动力矩起增势作用，这样的制动蹄被称为领蹄。
当制动蹄片绕支承点旋转的方向与制动鼓旋转方向相反时，制动蹄片会对制动力矩起减势作用，这样的制动蹄被称为从蹄。
在汽车倒车制动过程中由于车轮旋转方向会反向，领蹄和从蹄会改变属性，但是制动器仍然具有领蹄和从蹄各一个，所以制动效能不会发生变化。
领、从蹄式制动器由于其结构特点，领蹄和从蹄所受到的摩擦力矩是不一样的，领蹄上的摩擦力矩大约是从蹄的2～2.5倍。
显然领蹄摩擦片的磨损速度比从蹄快很多，所以有些制动器的领蹄摩擦片会比从蹄摩擦片厚一些。
这样的制动蹄不具有互换性。
2.2.2 单向双领蹄式和双向双领蹄式制动器单向双领蹄式制动器制动时的制动蹄受力分析简图1-制动鼓2-支撑销3-制动轮缸4-制动蹄5-回位弹簧图2-2单向双领蹄式制动器，每一个制动蹄都配装有一个制动鼓轮缸。
两套制动蹄、轮缸、支撑销在制动底板上的布置形式是关于圆心中心对称布置。
两个轮缸与同一根油管相连，已达到两轮缸的油压相等。
由于前进时，两蹄都是领蹄，所以制动效能比领从蹄式高；而在倒车制动时两个蹄片均是从蹄，制动效能低于领、从蹄式制动器。
1-制动鼓2-回位弹簧3-制动轮缸4-制动蹄图2-3若将两个制动蹄片的四个端面都与制动轮缸活塞接触，无论是汽车前进制动还是倒车制动，都能使两蹄片处于增势状态。
那么这样的制动器就被称为为双向双领蹄式制动器。
双向双领蹄式制动器的结构也是成对设计的，这些结构既是按中心对称布置又是按轴对称布置的。
由于制动蹄的两端都支承在活塞端部，所以所有支点都是浮动的。
2.2.3 双从蹄式制动器双从蹄式制动器制动时的制动蹄受力分析简图1-制动鼓2-支撑销3-制动轮缸4-制动蹄5-回位弹簧图2-4从图2-4上易看出，双从式制动器结构与双领蹄式制动器很相似，对于双从式制动器来说，它可由双领蹄式制动器中一个制动蹄的支承点与另一个制动蹄的促动轮缸交换位置而得到。
虽然双从蹄式制动器前进制动时的制动效能很差，但制动效能受摩擦因数变化的影响较小，所以制动效能稳定性良好。