精品面向重在汽车长下坡刹车系统设计毕业论文设计.docx
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精品面向重在汽车长下坡刹车系统设计毕业论文设计
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摘要
重型车辆长距制动过程中经常会出现车速失控而导致的重、特大交通事故,而车辆制动时间过长,导致刹车片的温度迅速升高,是导致车辆制动失效以致重载车辆失控的主要原因。
在国内汽车市场快速发展，而重型卡车是卡车的发展方向。
然而，随着汽车数量的增加，安全问题吸引了越来越多的人的关注。
汽车的制动系统是一个最重要的主动安全系统。
因此，如何设计一个高性能的制动系统，为安全驾驶提供保障，是我们必须解决的一个重要问题。
此外，随着重型汽车的市场竞争中，如何缩短产品开发周期，提高了设计效率，降低成本，提高产品在市场上的竞争力，成为一个成功的商业关系。
重载车辆在长下坡过程中经常发生的速度失控。
原因是重力势能转化为车辆的动能。
传统的制动系统由于温度过热或磨损，不能有效地、及时地消除超速产生的动能，从而影响汽车的稳定性和安全性。
这个课题的目标是对传统汽车长下坡制动原理的研究和分析，解决长下坡制动问题，及相应的机械系统设计。
本文首先介绍重载汽车的刹车系统，之后对刹车系统进行改进，加装减速器，阻尼器作为辅助刹车系统，并选用合理的减速器、离合器、阻尼器。
通过这篇论文中，辅助制动系统设计的新思路，为下一步的研究工作奠定了基础。
但论文还是比较粗糙的，因为时间，条件和能力的限制，有一个很大的空间需要改进。
关键词：
制动系统；减速器；离合器；阻尼器
Abstract
Therapiddevelopmentofthedomesticcarmarket,whileofthetruck.However,withtheincreasingnumberofcars,securityissuesattractmoreandmorepeople'sattention.Car'sbrakingsystemisoneofthemostimportantactivesafetysystems.Therefore,aforthesafedriving,wemustaddressanimportantissue.Inaddition,with,theproductdevelopmentcycle,improvedesignefficiency,reducecosts,improveproductcompetitivenessinthemarketandbecomeasuccessfulbusinessrelationship.
Heavyvehiclesoftenoccursduringlongdownhillspeedcontrol.Thereasonisgravitationalpotentialenergyintokineticenergyofthevehicle.Conventionalbrakingsystemduetooverheatorwear,cannoteffectivelyandtimelymannertoeliminatethekineticenergygeneratedoverdrive,therebyaffectingthestabilityandsecurityofthecar.Thegoalofthisprojectisthetraditionallongdownhillbrakingprincipleautomotiveresearchandanalysis,problemsolvinglongdownhillbraking,andthecorrespondingmechanicalsystemdesign.
Thispaperfirstintroducesofthegearunit,thedamperasanauxiliarybrakesystem,andareasonablechoiceofreducer,clutchdamper.
Throughthispaper,theauxiliarybrakesystemdesignofthenewideasforfutureresearchworklaidthefoundation.Butthepaperisquiterough,becauseofthetime,conditionsandcapacityconstraints,thereisalotofroomforimprovement.
Keywords:
BrakingSystems;Reducer;Clutch;Damper
摘要I
AbstractII
第1章绪论3
1.1课题背景3
1.2研究的目的及意义3
1.3国内外研究状况4
1.4本文主要工作4
第2章制动系统的结构分析4
2.1制动系统的组成及分类5
2.1.1制动系统的组成5
2.1.2制动系统的分类6
2.2鼓式制动器7
2.2.1轮缸式制动器7
2.2.2凸轮式领从蹄式制动器10
第3章汽车的制动性12
3.1制动性的评价指标12
3.2汽车的制动效能及其恒定性12
3.2.1制动距离与制动减速度12
3.2.2制动效能的恒定性13
3.3制动时的稳定性14
3.4制动防抱死装置15
第4章制动系统的改进方案16
4.1盘式制动器的应用16
4.2盘式制动器的优点16
4.3缓速器的应用17
4.4电控制系统18
4.4.1ABS防抱死系统18
4.4.2线控制技术18
4.5制动系统的创新设计18
第5章齿轮减速器的选用及设计20
5.1齿轮传动的特点20
5.2齿轮传动的两大类型20
5.3行星机构的类型选择21
5.3.1行星机构的类型特点21
5.3.2确定行星齿轮传动类型24
5.4配尺的确定25
5.4.1确定各齿轮的齿数25
5.4.2初算中心距和模数26
5.4.3几何尺寸计算28
5.5装配条件验算30
5.5.1邻接条件30
5.5.2同心条件30
5.5.3安装条件30
5.6轴的确定32
5.6.1行星轴的计算32
5.6.2转轴的计算34
5.7行星架和箱体的选用36
5.7.1行星架的结构方案36
5.7.2箱体的设计38
第6章离合器的选用40
6.1应用和分类40
6.2离合器的选用42
第7章阻尼器45
7.1回转式磁流变阻尼器45
7.2阻尼器的工作原理46
7.3阻尼器的结构47
总结48
致谢49
参考文献50
（全套图纸加qq877754506）
第1章绪论
1.1课题背景
随着国民经济的快速发展，特别是在基础设施的投资逐年增加，近年来重型车辆的生产呈现爆炸式的发展。
由于重型车辆运输成本低，效率高，已成为公路运输的宠儿。
在最近几年，重载车辆的比例逐渐增加。
据统计，中国的汽车拥有量在世界上是只有2.1％，而交通事故死亡人数占交通事故死亡率的14％。
在事故中，大约有一半是由于制动器失灵。
目前，大多数国内重载汽车采用鼓式制动器，在长下坡过程中，连续的制动过程中，使制动鼓的温度升高，导致制动距离长，制动跑偏等。
所有这些都是鼓式制动器带来的结构特点，是不能克服的本身固有的结构缺陷。
用户投诉，促使制造商不断设法增加制动鼓和冷却空间，但普通的轮毂与制动鼓已经做了它们的极限大小。
同时随着汽车的吨位增加制动时后轴向前转移的负荷也增加了，这是很难使重载车辆保持良好的制动性能的。
于是人们想到使用的盘式制动器来保持制动安全性，稳定性和耐久性。
随着汽车数量的增加，汽车带来的安全性问题越来越多的关注。
汽车技术的改善和人民生活水平的进步，重载车辆的用户对车辆性能水平提出了越来越高的要求，而且随着新产品更新的不断加快，增加竞争力的压力驱动器制造商已采取缩短了产品的开发周期，满足客户的需求。
如何使汽车的安全性提高已成为汽车研发部门的一个重要课题。
1.2研究的目的及意义
本设计课题是面向载重汽车长下坡制动系统制的设计。
其功用是使行使中的汽车减速或停车，提高汽车制动器的可靠性。
近年来，随着车速的增加，汽车在行驶时的能量变大，制动产生的热量增加。
鼓式制动器通常是受限制车辆的整体安排其透气性差，长时间工作热量无法散失，导致摩擦热衰退，摩擦系数低，制动力量减弱，不能保证安全运行制动效率，严重影响行车安全。
与此同时卡车的“大吨小标”是一种普遍现象，制动产品质量参差不齐，留下安全隐患。
重大事故的频繁发生，多于制动距离长，紧急制动跑偏等情况有关。
因此，必须具有良好的耐用性和可靠性的汽车制动器，才得以降低事故的发生。
1.3国内外研究状况
随着科技的发展，汽车行业追求更高的标准，以满足社会发展的需求。
汽车发展的主题是：
经济性，可靠性，安全性，满足环保要求。
速度和安全性，是一对矛盾，要解决这个问题，我们必须从多方面考虑，其中之一是汽车制动器必须有良好的性能。
目前重载汽车多是气动鼓式制动系统，由于其自身的缺点，如制动性能和散热性差等，在高速行使的汽车上出现了刹车盘，刹车盘的散热性好，稳定性好，耐热性好。
目前，盘式制动器被广泛用于汽车，但多数只用于前轮制动器和后轮鼓形制动器在制配合。
因此，重载汽车也将向该方面开发。
随着电子技术的飞速发展，大部分汽车的ABS作为标准装备。
“ABS”的中国文翻译是“防抱死制动系统”。
它是一种汽车安全控制系统，具有防滑防锁死的功能。
目前重载汽车长下坡事故频发，急待解决这一关系到国家和人民群众生命财产安全的问题。
1.4本文主要工作
本设计课题是面向载重汽车长下坡制动系统的设计。
本文主要研究的主要内容为重载汽车的刹车系统，及作为辅助刹车系统的减速器，阻尼器，离合器。
1.首先对汽车的鼓式刹车系统结构进行分析。
2.设计合理的减速器。
3.设计合理的阻尼器。
4.设计离合器。
第2章制动系统的结构分析
使行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车的制动。
汽车具有良好的制动性能对保证其安全行车及提高运输生产率起着重要的作用。
一般汽车的制动系统是由行驶中的汽车降低车速直到停车的制动装置和车辆停止后能保持原位，尤其是在坡道上原地停住的驻车制动装置两套独立系统组成。
重载汽车由于吨位大，行驶时车辆的惯性大，需要制动力也就随之变大。
同时由于其特殊使用条件，对汽车制动性能的要求与一般汽车有所不同，制动系也有许多不同的形式。
重载汽车除装设有行车制动、驻车制动装置外，一般还装有应急制动和辅助制动装置。
为确保汽车行驶安全并且操纵轻便省力，重载汽车一般均采用气压式制动驱动机构。
全液压动力制动在超重型矿用自卸车中也已采用。
制动管路广泛地采用双管路系统。
汽车在制动过程中，系统的动态最大有效价值的轮胎和路面在车轮附着力极限。
如果有效的制动力等于合力，它会停止车轮旋转并产生滑移。
在这个时候，汽车的操纵稳定性将受到损害。
如果锁定前轮则前轮失去侧向力的抵抗能力，将失去转向控制；如果锁定后轮，后轮失去承受侧向力的能力使后轮打滑产生漂移现象。
为了避免前轮或后轮制动时抱死，重型汽车配备前、后制动力分配的调整装置。
由于国家标准介绍，目前生产的重载汽车都配备防止车轮抱死电控防抱死装置。
2.1制动系统的组成及分类
2.1.1制动系统的组成
制动系有以下四个基本组成部分:
1）供能装置——调节和改善所需的制动能量及改善能量转移介质的各种部件，其中制动能量产生的部分称为制动能量。
人的身体可以作为制动能源，如图2-1所示。
2）控制装置——产生制动动作和控制制动。
3）传动装置——特制动能量传输到制动器的各个部件。
1.制动踏板；2.推杆；3.主缸活塞；4.制动主缸；5.油管；6.制动轮缸；7.轮缸活塞；8.制动鼓；9.摩擦片；10.制动蹄；11.制动底板；12.支承销；13.制动蹄复位弹簧
图2—1简单制动系统
4）制动器——产生阻碍车辆或部件的移动力的运动趋势，包括辅助制动系统的缓
速器。
更完善的制动系统还具有制动力调节装置和报警装置，压力保护装置等附加装置。
2.1.2制动系统的分类
（1）按制动系的功用分类
l）行车制动系统——行驶中的汽车放慢甚至停止一个专门的设备，它是在行车过程中经常使用的。
2）驻车制动系统——使汽车驻留不动。
3）第二制动系统——在制动系统出现故障的情况下，确保该设备仍可使汽车减慢或停止。
4）辅助制动系统——稳定车速的装置。
（2）按制动系的制动能源分类
l）人力制动系统——以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系。
动力制动系统——潜在的液压或气动形式进入制动系统制动功率转换引擎。
3）伺服制功系统——人类的制动系统和发动机功率。
根据制动能量的传输模式，制动系统可分为机械，液压，气动和电磁式等。
由两种或更多种的能量传输模式在同一时间，制动系统可以被称为组合的制动系统。
对于驾驶的安全性，现在所有的制动系统采用双回路制动，这是驱动气动或液压管路制动属于两个独立的电路。
所以，即使一个电路故障，而且还使用一个循环，以获得一定的制动力。
2.2鼓式制动器
鼓式制动器有内张和外束两种。
由圆筒状的工作表面的前制动鼓，被广泛应用于汽车，制动鼓筒的工作表面。
只有少数汽车驻车制动。
2.2.1轮缸式制动器
1.领从蹄式制动器
制动蹄片，1个前制动缸促动力作用在后端上的箭头，支点在鞋制动蹄在前面的方向，图2-2中所示，打开时的旋转方向与制动鼓的一样的。
这样一个功能叫做领先的鞋。
与此相反，在相反的方向旋转的制动蹄2点在支撑体4的后端，促动力在前面，开放与制动鼓。
具有这样性质的制动蹄叫做从蹄。
1.领蹄;2.从蹄;3、4.支点;5.制动鼓;6,制动轮缸
图2—2领从蹄制动器示意图
当汽车，即在制动鼓和反向旋转，原来成为一个领先的鞋的鞋，鞋领先改变从蹄。
制动鼓正向旋转或反向旋转，具有领先的鞋和尾随称为前导蹄制动蹄式制动器。
2.单向双领蹄式制动器
在制动鼓转动时，两个鞋之称，两个领先的蹄式制动器制动领蹄。
如图2-3。
1.制动轮缸;2.制动蹄;3.支承销;4.制动鼓
图2—3单向双领蹄制动器示意图
双领蹄式制动器与领从蹄制动蹄制动器结构中有两个不同点。
双领蹄式制动器制动蹄各使用一个活塞制动轮缸，领从蹄制动器两个制动蹄共享一个双活塞轮缸；另外双领蹄式制动器制动蹄、制动轮缸、制动销中心对称布置在底部，领从蹄式是轴对称布置的。
3.双向双领蹄式制动器
不管是前进制动还是倒车制动,两制动蹄都是领蹄的制动器叫双向双领蹄式制动器,如图2-4。
双向双领蹄式制动器在结构上有三个特点：
（1）两制动蹄的两端都采用浮式支承,并且支点的周向位置也是浮动的；
（2）采用两个双活塞式制动轮缸；
（3）所有固定元件，如制动蹄，返回，制动轮缸的制动底板上是成对的，并且两个轴对称，中心对称的布局。
推进制动，向外移动的作用的液压缸活塞制动蹄2，4和8被压靠在制动鼓1。
所述摩擦制动鼓两个鞋在车轮下的箭头的方向通过旋转的中心轮的旋转，两个活塞端推的点靠近轮缸端，直到两个气缸轴承9的制动蹄片。
当制动时，在相反的方向上的摩擦转矩，使两个制动蹄片上的中心的车轮转向的方向的箭头的尖括号一起7调节螺母6到原来的位置，和两个支撑件7成为一个新支点蹄。
因此，促动力作用和对面的前刹车，每个制动蹄片和枢转位置的制动效率，当相同的前制动。
制动鼓2.制动轮缸3.制动底4、8.制动蹄5.回位弹簧6.调整螺母7.可调支座9.支座
图2—4双向双领蹄式制动器
4.单向自增力式制动器
如图2-5第一和第二蹄下端在浮动芯棒两端。
第一和第二蹄蹄上端的各自的回位弹簧绳，铆在胶合板腹板的凹弧分对支撑销顶边。
在两端可调顶杆底鞋底部的两个分别较草案，弹簧的张力。
通过正常的力比第一蹄蹄的第二制动蹄摩擦面积较大，从而使相似的两个单位压力。
在制动鼓的大小和相同的条件下的摩擦系数。
单向制动伺服制动器的制动效能，不仅高于前面领，高于两个领先的蹄式制动器的。
反向上的制动性能的制动系统中低的动态性能。
1.第一制动蹄2.制动蹄回位弹簧3.夹板;板4.支承销5.制动鼓6.第二制动蹄7.可调顶杆体8.拉紧弹簧9.调整螺母
图2-5单向自增力式制动器
5.双向自增力制动器
双向自增力制动器的结构和工作原理如图2-6所示。
其特点是制动鼓反向旋转，可以借用鞋之间的摩擦和鼓自伺服效果。
其结构和主要在于不同的自我伺服单向双活塞制动轮缸，促进力，同时施加相等的两个脚。
2.2.2凸轮式领从蹄式制动器
目前，国内所有的汽车和一些外国汽车空气制动系统是用于凸轮驱动车轮制动器，并主要用于从蹄式。
如图2-7中所示，前部，后部制动蹄片的凸轮的作用下，压向制动鼓，制动鼓，制动蹄片，2比1，以产生摩擦，摩擦力，制动蹄1相差的凸轮趋势，导致凸轮对制动蹄1压力减弱;制动蹄2凸轮的趋势;凸轮制动蹄2的压力增强。
目前在中国主要是超载车辆或凸轮制动。
但是这个刹车是有缺陷的。
刹车片磨损，制动间隙会逐渐增大，从而延长了制动时，制动距离增大，如果为同一个轴的车轮制动器制动间隙会造成偏差，所以在行驶中的车辆的制动间隙保持恒定是必不可少的。
因此，国家颁布了国家标准，其中规定：
从20031到1月，除了为N2和越野车M1和N1制动和车辆后制动N3，所有其他类型的车辆，必须安装调节装置制动所示，在图2-8认知调整臂。
1.前制动蹄；2.顶杆；3.后制动蹄4.轮缸5.支承销
图2一6双向自增力制动器示意图
1.前制动蹄；2.后制动蹄；3、4前、后制动蹄支点、5.制动鼓;6.凸轮
图2一7凸轮式制动器
图2一8感知型调整臂的平面图
第3章汽车的制动性
制动性能是汽车的主要性能之一。
它直接影响行车安全的问题，很多交通事故是由于长途制动，紧急制动和失去方向稳定性等。
因此，制动性能的重要保证车辆驾驶的安全性。
3.1制动性的评价指标
汽车制动的制动性能，在运行过程中，能保持一定的速度在短距离内的停车场和维护稳定的方向和长下坡。
评价：
制动效率，恒定制动和制动时的车辆的方向稳定性。
制动效率指的制动距离和制动减速。
制动效能的恒定性是指耐褪色。
汽车的制动方向稳定性是车辆制动，无跑偏，侧滑和失去效能的转向能力。
制动效率是指良好的道路，汽车开始有一定的初速度，驻车制动，制动距离，制动车辆。
这是最基本的制动性能评价。
在连续刹车的长下坡制动速度或效率的汽车，称为热衰退的表现。
由于制动的过程中实际上是驱动由制动器，制动温升吸收动能转化为热能，它已成为一个重要的问题是在寒冷的制动性能制动设计。
此外，还有水衰退涉水制动。
车辆制动时汽车的方向稳定性，制动能力评价往往使用预定义的路径。
如果出现偏差，制动，侧滑或失去转向能力，该车将偏离给定的路径。
3.2汽车的制动效能及其恒定性
汽车的制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力,其评定指标是制动距离s和制动减速度ab。
3.2.1制动距离与制动减速度
安全的制动距离，有直接的关系，它是指从开始到汽车制动踏板停止距离的速度U0。
制动距离，制动踏力，路面的附着力的条件下，车辆的负载和发动机的组合，以及许多其他因素。
在测试制动距离，制动踏板的力或压力的响应，路面附着系数和车辆的状态，这样的要求。
制动距离和制动热条件也相关。
一般在冷试验制动距离的条件下测量。
在这一点上，起始温度的刹车制动时，制动100Co以下。
动态不同的汽车，它的刹车效率也有不同的要求，重型汽车行车速度低，要求稍低。
制动减速度制动时车辆速度随时间的导数，的dudt。
它反映了地面制动力，从而滚动的车轮和制动力在车轮抱死时，粘附。
所以在不同路面上，地面制动力为Fxb=
bG，汽车能达到的减速度为abmax=
bg，汽车前、后轮同时抱死时,则abmax=
sg。
当制动防抱死制动系统需要控制车辆制动，一般不需要任何锁制动轴，故abmax=
pg。
3.2.2制动效能的恒定性
在许多情况下，将制动过程中出现热衰退、水衰退影响和制动空气阻力等现象，使制动性能下降，对交通安全构成威胁。
1）热衰退
汽车在繁重的工作条件，或高速制动，制动摩擦片表面温度往往高达到300Co-400Co，有时高达600Co-700Co的刹车温度上升，摩擦力矩将显着下降，这种现象被称为制动热衰退。
制动效率不变，主要是指的热降解。
热衰退和材料摩擦和刹车结构。
随着温度的升高，一些摩擦制动盘摩擦系数的热衰退将减少，会出现热衰退现象。
常用制动效能因数与摩擦来解释各种类型的制动性能和稳定性之间的关系的因素。
制动效率因子是由卡夫单位制动轮缸推力FPU制动摩擦副。
从该图中，一个双向自动增压器和两个领先的蹄式制动器，几何增强功能结构力学之间的关系，较大的制动效能因子，当摩擦系数的变化，摩擦制动效率之间的关系是一个非线性的变化系数小的变化，变化将导致制动效率，即制动稳定性。
但是，从蹄式正好相反，领从蹄式介于两者之间。
鼓式制动器，制动鼓受热膨胀会减少制动效率。
图3—1制动效能因数曲线
2）水衰退
当汽车涉水时，水会进入制动器，在短时间内制动性能下降的现象称为水衰退。
当摩擦表面浸在水里，因为水润滑摩擦系数降低的原因，而制动性能退化。
3）速度效应
制动器的摩擦片的摩擦因数受车速影响而变化的现象叫做速度效应。
图3-2表示了在不同车速和不同踏板制动时，鼓式制动器和盘式对减速度的变化情况。
图3—2制动初速对减速度的影响
1、30km=463.64rmin
考虑到行星轮轴的直径
mm，以及安装在行星轮体内的轴承，其外廓尺寸将受到限制，故初步选用单列深沟球轴承6306型，其参数为
mm
mm
mm
5.6.2转轴的计算
1.输入轴设计
（1）初算轴的最小直径
由下式
初步估算轴的最小直径，选取轴材料为40Cr钢，调质处理。
根据表5—3查得
。
表5—3轴常用几种材料的
及
值
轴的材料
Q235-A、20
Q275、
35（1Cr18Ni9Ti）
45
40Cr、35SiMn
38SiMnMo
15~25
20~35
25~45
35~55
149~126
135~112
126~103
112~97
查表取
=112，得
mm
输入轴的最小直径安装法兰，该截面处开有键槽，轴颈增大5%~7%。
故
mm
其实际尺寸将在选择轴承时最后确定。
（2）选择输入轴轴承
根据估算所得直径，轮彀宽及安装情况等条件，轴的结构尺寸可进行草图设计。
该轴中间一段对称安装一对深沟球轴承6217型，其尺寸为
，可画出输入轴草图（如图5-8）。
图5-8输入轴
2.输出轴设计
（1）初算轴的最小直径
在三个行星轮均布的条件下，轮齿啮合中作用于中心轮上的力是相互平衡的，在输出轴轴端安装膜片盘式
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