制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王立君　王麗娟

摘 要 ：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了一批新的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元方法等等。這些方法的發(fā)展和應(yīng)用，使得各個(gè)工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作從形式到效果都發(fā)生了根本性的變化，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

制動(dòng)性能是汽車行駛安全性的重要指標(biāo)。汽車制動(dòng)性能的好壞，直接關(guān)系到汽車行駛的安全性，同時(shí)也直接影響到汽車動(dòng)力性的充分發(fā)揮。汽車的動(dòng)力性越好，對(duì)其制動(dòng)性能則要求越高。及如何選擇制動(dòng)器是決定汽車好壞的決定性因素。汽車的制動(dòng)裝置顯得尤為重要，在眾多的整車性能檢測(cè)項(xiàng)目中，制動(dòng)器便自然成為交通工具中強(qiáng)制執(zhí)行的安全項(xiàng)之一。

關(guān)鍵詞： 汽車；制動(dòng)器；制動(dòng)鉗；制動(dòng)盤。

Abstract

With modern science and technology， particularly the rapid development of computer technology，In recent years a number of new design theory and design methodology，If the design， reliability design， computer-aided design， limited Yuan methods， and so on. The development and application of these methods. Makes various engineering design work from the forms to effect fundamental changes have taken place in， Tremendous economic and social benefits.

Braking performance is an important indicator motor road safety. Motor braking performance is good or bad. Direct bearing on the security of the motor travelling， It is also directly affects sexual drive motor full play. Motor engine of the better， Their braking performance requires higher. And how to choose brakes are good or bad decisions motor decisive factor. Automobile and moto it is particularly important to the braking devices， Among the performance testing projects， Brakes naturally become transport enforcement of the security one.

Keywords： motorcar；brake；Brake Caliper ；Brake disc。

制動(dòng)盤的形狀多為碟形，這樣，有利于保證制動(dòng)鉗的安裝位置。制動(dòng)盤上設(shè)計(jì)有圓孔或長(zhǎng)形孔，不僅可以減少質(zhì)量，而且可以增加剛性。這種制動(dòng)盤增加了制動(dòng)力和安全性。

制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)該光滑平整。兩摩擦表面的不平行度應(yīng)小于0.08mm，因厚度不均勻會(huì)引起制動(dòng)踏板振動(dòng)。盤面擺差應(yīng)不大于0.1mm。擺差過(guò)大將發(fā)生制動(dòng)塊反碰，頂推活塞，導(dǎo)致制動(dòng)時(shí)踏板振動(dòng)，踏板行程也會(huì)加大。

制動(dòng)盤應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的散熱性，優(yōu)良的摩擦穩(wěn)定性以及防腐性。制動(dòng)盤的材料主要采用鑄鐵。不僅強(qiáng)度高，而且耐磨性好；但目前制動(dòng)盤已采用不銹綱。

制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵K丁H370—12或球墨鑄鐵QT400—18制造，也有用輕合金制造的。制動(dòng)鉗體設(shè)計(jì)成兩半并由螺栓連接，用輕合金壓鑄制造。其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中直接加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板。活塞由鑄鋁合金制造。為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。

摩擦塊的摩擦材料應(yīng)與制動(dòng)盤的材料相配合，其材料和形狀與鼓式制動(dòng)器的蹄片完全不同。摩擦塊比蹄片小得多，其磨損較大。由于使用情況的不同，對(duì)其性能要求也不同。不管高低溫度和干溫情況下，要求摩擦系數(shù)μ變化不大，熱衰退低，恢復(fù)性好，耐磨性好。

摩擦塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成扇形。摩擦塊表面開有幾條槽，一方面可以使制動(dòng)塊與制動(dòng)盤貼合更好，另一方面，如果制動(dòng)盤上有水，在制動(dòng)時(shí)，水受熱變成蒸汽，昌盛爆炸聲；開槽后，水蒸汽可以經(jīng)槽放出，避免產(chǎn)生爆炸聲。裝有摩擦塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片。

力的傳遞機(jī)構(gòu)主要是管路和接頭。管子有硬管和軟管。制動(dòng)液必須在任何條件下都能穩(wěn)定地傳遞輸入力。制動(dòng)液的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其性能有明確的規(guī)定，大車選用DOT4一般車選用DOT3，選擇是應(yīng)注意：1、沸點(diǎn)高，2、粘性合適，3、潤(rùn)滑性好，4、防腐性好，5、化學(xué)穩(wěn)定性好。

制動(dòng)器主油缸主要由儲(chǔ)油缸蓋、隔膜板、隔膜、保護(hù)罩、密封圈、活塞、密封皮碗、復(fù)位彈簧、閥門、主油缸體、油封、儲(chǔ)油缸組成。

主油缸活塞前端設(shè)計(jì)有很多小孔，制動(dòng)液從儲(chǔ)液室通過(guò)供液孔下來(lái)，進(jìn)入補(bǔ)給室。供液孔前面有一個(gè)輔助孔?；钊岸搜b有一個(gè)皮碗，將活塞的小孔蓋住?；钊胺窖b有一個(gè)回位彈簧，一端頂住皮碗，制動(dòng)時(shí)推動(dòng)推桿，使活塞移動(dòng)到皮碗蓋住輔助孔時(shí)，液壓上升。當(dāng)液壓上升到一定值時(shí)單向閥打開，將制動(dòng)液輸送到制動(dòng)器油缸，不制動(dòng)時(shí)，液壓室與儲(chǔ)液室相通，以避免制動(dòng)液溫度升高后膨脹，使活塞向后移動(dòng)過(guò)多。

設(shè)主油缸活塞面積為S1，行程為L(zhǎng)1，制動(dòng)活塞面積為S2，行程為L(zhǎng)2。設(shè)計(jì)時(shí)一般取兩活塞面積為S1/S2=0.1～0.2。因S1L1=S2L2，所以兩活塞行程之比為L(zhǎng)1/L2=10～5，即主油缸活塞移動(dòng)5～10mm，制動(dòng)活塞移動(dòng)1～2mm。主油缸活塞的移動(dòng)取決于制動(dòng)手把的移動(dòng)。

本汽車采用整體式總泵，目前大多數(shù)前輪制動(dòng)器都采用此種結(jié)構(gòu)。主要由總泵殼體、儲(chǔ)油室蓋、橡膠墊、觀察窗、橡膠套、操縱手柄、總泵活塞、密封圈、復(fù)位彈簧組成。

中總泵殼體上部鑄有儲(chǔ)液室，儲(chǔ)液室裝有制動(dòng)液，其液面可以通過(guò)觀察窗上的刻度想觀察，當(dāng)液面低于危險(xiǎn)刻度線時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充制動(dòng)液。為了防止灰塵和水分侵入制動(dòng)液中，多用橡膠墊把儲(chǔ)液室的加液口和外界空氣隔開。為了防止儲(chǔ)液室內(nèi)由于液面下降形成負(fù)壓，橡膠墊多設(shè)計(jì)成波紋狀，而且壁厚很薄，一般都在0.5mm～0.8mm。在儲(chǔ)液室蓋2上開有與大氣相通的槽，以便補(bǔ)充儲(chǔ)液室液面下降形成的空間.總泵殼體上加工有油缸，油缸內(nèi)裝有總泵活塞7，總泵活塞前部頂住總泵活塞復(fù)位彈簧，尾部的彈簧擋圈卡在槽中使活塞不致滑出?？偙没钊涎b有密封圈。

制動(dòng)底板是除制動(dòng)盤式制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板都具有凹凸起伏的形狀。

二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)盤自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。采用偏心支承銷。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KTH 370—12）或球墨鑄鐵（QT 400—18）件。

制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。

粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分（占質(zhì)量的60%～80%），加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，在1100℃和196～588MPa的高壓下燒結(jié)而成。這種材料其抗熱衰退和抗水衰退性能好，有承載能力大，摩擦系數(shù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，但造價(jià)高。多用盤式制動(dòng)器襯片。

編織材料它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在100℃～120℃溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)（ =0.4以上），沖擊強(qiáng)度比模壓材料高4～5倍。但耐熱性差，在200℃～250℃以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的盤式制動(dòng)器。尤其是帶式中央制動(dòng)器。

綜上說(shuō)述，前輪盤式制動(dòng)器的摩擦襯片材料采用粉末冶金摩擦材料，后輪鼓式制動(dòng)器的摩擦襯片材料采用粉末冶金摩擦材料。

制動(dòng)盤和制動(dòng)股與摩擦襯片（摩擦襯塊）之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作作間隙，以保證制動(dòng)和制動(dòng)鼓能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.2～0.5mm；盤式制動(dòng)器的為0.1～0.3mm。此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動(dòng)過(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

作者簡(jiǎn)介：

王立君 （1985年—），機(jī)械專業(yè)畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位。

王麗娟 （1982年—），女，漢族，機(jī)械專業(yè)畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位。