制动器主要零件的结构设计

王立君　王丽娟

摘 要 ：

随着现代科学技术特别是计算机技术的迅速发展，近年来出现了一批新的设计理论和设计方法，如优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元方法等等。这些方法的发展和应用，使得各个工程领域的设计工作从形式到效果都发生了根本性的变化，产生了巨大的经济和社会效益。

制动性能是汽车行驶安全性的重要指标。汽车制动性能的好坏，直接关系到汽车行驶的安全性，同时也直接影响到汽车动力性的充分发挥。汽车的动力性越好，对其制动性能则要求越高。及如何选择制动器是决定汽车好坏的决定性因素。汽车的制动装置显得尤为重要，在众多的整车性能检测项目中，制动器便自然成为交通工具中强制执行的安全项之一。

关键词： 汽车；制动器；制动钳；制动盘。

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。

制动盘的形状多为碟形，这样，有利于保证制动钳的安装位置。制动盘上设计有圆孔或长形孔，不仅可以减少质量，而且可以增加刚性。这种制动盘增加了制动力和安全性。

制动盘的工作表面应该光滑平整。两摩擦表面的不平行度应小于0.08mm，因厚度不均匀会引起制动踏板振动。盘面摆差应不大于0.1mm。摆差过大将发生制动块反碰，顶推活塞，导致制动时踏板振动，踏板行程也会加大。

制动盘应该具有足够的强度和刚度，良好的散热性，优良的摩擦稳定性以及防腐性。制动盘的材料主要采用铸铁。不仅强度高，而且耐磨性好；但目前制动盘已采用不锈纲。

制动钳由可锻铸铁K丁H370—12或球墨铸铁QT400—18制造，也有用轻合金制造的。制动钳体设计成两半并由螺栓连接，用轻合金压铸制造。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。在钳体中直接加工出制动油缸。为了减少传给制动液的热量，将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板。活塞由铸铝合金制造。为了提高耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。

摩擦块的摩擦材料应与制动盘的材料相配合，其材料和形状与鼓式制动器的蹄片完全不同。摩擦块比蹄片小得多，其磨损较大。由于使用情况的不同，对其性能要求也不同。不管高低温度和干温情况下，要求摩擦系数μ变化不大，热衰退低，恢复性好，耐磨性好。

摩擦块的结构设计成扇形。摩擦块表面开有几条槽，一方面可以使制动块与制动盘贴合更好，另一方面，如果制动盘上有水，在制动时，水受热变成蒸汽，昌盛爆炸声；开槽后，水蒸汽可以经槽放出，避免产生爆炸声。装有摩擦块磨损达极限时的警报装置，以便及时更换摩擦衬片。

力的传递机构主要是管路和接头。管子有硬管和软管。制动液必须在任何条件下都能稳定地传递输入力。制动液的标准对其性能有明确的规定，大车选用DOT4一般车选用DOT3，选择是应注意：1、沸点高，2、粘性合适，3、润滑性好，4、防腐性好，5、化学稳定性好。

制动器主油缸主要由储油缸盖、隔膜板、隔膜、保护罩、密封圈、活塞、密封皮碗、复位弹簧、阀门、主油缸体、油封、储油缸组成。

主油缸活塞前端设计有很多小孔，制动液从储液室通过供液孔下来，进入补给室。供液孔前面有一个辅助孔。活塞前端装有一个皮碗，将活塞的小孔盖住。活塞前方装有一个回位弹簧，一端顶住皮碗，制动时推动推杆，使活塞移动到皮碗盖住辅助孔时，液压上升。当液压上升到一定值时单向阀打开，将制动液输送到制动器油缸，不制动时，液压室与储液室相通，以避免制动液温度升高后膨胀，使活塞向后移动过多。

设主油缸活塞面积为S1，行程为L1，制动活塞面积为S2，行程为L2。设计时一般取两活塞面积为S1/S2=0.1～0.2。因S1L1=S2L2，所以两活塞行程之比为L1/L2=10～5，即主油缸活塞移动5～10mm，制动活塞移动1～2mm。主油缸活塞的移动取决于制动手把的移动。

本汽车采用整体式总泵，目前大多数前轮制动器都采用此种结构。主要由总泵壳体、储油室盖、橡胶垫、观察窗、橡胶套、操纵手柄、总泵活塞、密封圈、复位弹簧组成。

中总泵壳体上部铸有储液室，储液室装有制动液，其液面可以通过观察窗上的刻度想观察，当液面低于危险刻度线时应及时补充制动液。为了防止灰尘和水分侵入制动液中，多用橡胶垫把储液室的加液口和外界空气隔开。为了防止储液室内由于液面下降形成负压，橡胶垫多设计成波纹状，而且壁厚很薄，一般都在0.5mm～0.8mm。在储液室盖2上开有与大气相通的槽，以便补充储液室液面下降形成的空间.总泵壳体上加工有油缸，油缸内装有总泵活塞7，总泵活塞前部顶住总泵活塞复位弹簧，尾部的弹簧挡圈卡在槽中使活塞不致滑出。总泵活塞上装有密封圈。

制动底板是除制动盘式制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩，故应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板都具有凹凸起伏的形状。

二自由度制动蹄的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动盘自行定位。为了使具有支承销的一个自由度的制动蹄的工作表面与制动鼓的工作表面同轴心，应使支承位置可调。采用偏心支承销。支承销由45号钢制造并高频淬火。其支座为可锻铸铁（KTH 370—12）或球墨铸铁（QT 400—18）件。

制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。

粉末冶金摩擦材料是以铜粉或铁粉为主要成分（占质量的60%～80%），加上石墨、陶瓷粉等非金属粉末作为摩擦系数调整剂，在1100℃和196～588MPa的高压下烧结而成。这种材料其抗热衰退和抗水衰退性能好，有承载能力大，摩擦系数稳定等特点，但造价高。多用盘式制动器衬片。

编织材料它是先用长纤维石棉与铜丝或锌丝的合丝编织成布，再浸以树脂粘合剂经干燥后辊压制成。其挠性好，剪切后可以直接铆到任何半径的制动蹄或制动带上。在100℃～120℃温度下，它具有较高的摩擦系数（ =0.4以上），冲击强度比模压材料高4～5倍。但耐热性差，在200℃～250℃以上即不能承受较高的单位压力，磨损加快。因此这种材料仅适用于中型以下汽车的盘式制动器。尤其是带式中央制动器。

综上说述，前轮盘式制动器的摩擦衬片材料采用粉末冶金摩擦材料，后轮鼓式制动器的摩擦衬片材料采用粉末冶金摩擦材料。

制动盘和制动股与摩擦衬片（摩擦衬块）之间在未制动的状态下应有工作作间隙，以保证制动和制动鼓能自由转动。一般，鼓式制动器的设定间隙为0.2～0.5mm；盘式制动器的为0.1～0.3mm。此间隙的存在会导致踏板或手柄的行程损失，因而间隙量应尽量小。考虑到在制动过程中摩擦副可能产生机械变形和热变形，因此制动器在冷却状态下应有的间隙应通过试验来确定。

作者简介：

王立君 （1985年—），机械专业毕业，学士学位。

王丽娟 （1982年—），女，汉族，机械专业毕业，学士学位。