客车盘式制动器设计介绍

杨健 温一凡

摘 要：汽车制动系统是汽车重要系统之一，其功能是使行驶的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停的汽车在园地驻留不动的一个系统。它直接影响着汽车的行驶安全性和停车的可靠性，而制动器是该系统的重要部件之一。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时式制动耐高温性能好，制动效果稳定。

关键词：盘式制动器;制动系统;安全性

1.引言

汽车在现代生活中扮演着越来越重要的角色，而汽车的制动性是汽车的主要性能之一，它直接关系到人民生命财产的安全，是汽车行驶的重要保障。在诸多的制动器当中，盘式制動器倍受青睐，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。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时式制动耐高温性能好，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，以加速通风散热和提高制动效率。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器、

2.设计方案选择

固定钳式在汽车上应用最早。其优点是：除活塞和制动块以外无其它滑动件，易于保证钳的刚度;结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多，容易实现从鼓式到盘式的改型;很能适应分路系统的要求。在早期应用较广。近年来，由于汽车性能要求的提高，固定钳结构上的缺点暴露较外明显，因而导致浮动钳的迅速发展。首先，固定钳式至少要用两个油缸分置于制动盘两侧，因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通，这就使制动器的经向和轴向尺寸较大，因而在车轮中，特别是在主销偏移距小的现代轿车的前轮中，布置比较困难。因此，有点固定钳式不得不采用三油缸结构，外侧用两个直径较小的油缸来代替直径较大的单油缸。浮动钳式在盘的外侧没有油缸，可以将制动器进一步移近轮毂;其次，在严酷的使用条件下，固定钳容易使制动液温度过高而汽化，浮动钳则由于没有跨越制动盘的油管或油道，减少了受热机会，单侧油缸又位于盘的内侧，受车轮遮蔽较少而冷却条件较好等原因，所以制动液温度可比用固定钳时低30℃-50℃，汽化可能性较小。再者，采用浮动钳可将油缸和活塞等精密件减去一半，造价大为降低。最后，浮动钳的同一组制动块可兼用于行车和驻车制动，而固定钳盘式制动器为了兼充驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳，或是采用了盘鼓结合式制动器，其中用于驻车制动的鼓式制动器只能是双向增力式制动器的调整不方便。经过上面的分析比较以及结合设计题目中给出的条件，选定浮动钳盘式制动器作为该客车的前轮盘式制动器来进行设计。

3.盘式制动器的机构设计

3.1盘式制动器主要参数的确定

3.1.1 制动盘直径D

制动盘直径D应尽可能取大些，这使制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70%～79%。根据在给出的汽车轮胎半径为16in，即轮辋直径为406mm，同时参照一些车型的制动盘直径后选定该轻型客车盘式制动器的制动盘直径为284mm。

3.1.2 制动盘厚度h

制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温升有影响。为了使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大;但考虑到为了降低制动盘温度，在制动盘中间铸出通风孔道以达到散热的目的。这里取厚度为25mm。

3.2制动力和制动力矩的确定

通过满载时的前轮支反力，得到最大地面制动力矩，而后通过它于制动器制动力矩的关系，求出初始F0，再求出d，并根据国标对制动轮直径d 进行选值，反过来求出实际设计时的F0和制动力矩Mμ。假定制动衬块的摩檫表面全部与制动盘接触，且各单位压力分布均匀。

4.制动性能的分析

汽车的制动效率关系到汽车行驶的安全，事关重大。而影响制动效率的因素有①磨擦块面积;②施加在磨擦块上的压力;③制动半径（即磨擦块作用在制动盘上的压力中心位置）;④轮胎半径;⑤磨擦块的磨擦系数;⑥轮胎与路面的摩擦系数;在汽车的制动器设计完成后，制动效率的影响因素中的前五点基本上固定不再变化，只有第六点即轮胎与路面的磨擦系数是变化的。所以在对盘式制动器进行性能分析的时候，主要是针对轮胎与地面的磨擦系数来进行的。当制动力足够时，制动过程中可能出现三种情况，即：

（1）前轮先抱死拖滑然后后轮抱死拖滑;

（2）后轮先抱死拖滑然后前轮抱死拖滑;

（3）前、后轮同时抱死拖滑。

情况一是稳定工况，但在弯道行驶时汽车失去转向能力;情况2使后轴侧滑，是不稳定工况;而情况3可以避免后轴侧滑同时前转向轮只有在最大制动强度下才使汽车丧失转向能务。另外，根据进一步分析可知，若一要轴（前轴或后轴）先抱死拖滑，则在该轴上的地面制动力已达极限值，而另一根沿未抱死拖带，所以驾驶员将继续加大踏板力以求增加此轴的制动器制动力。然而此时对于先抱死拖滑的那根轴而言，增大了的制动器制动力将不

会全部转化成为地面制动力。若令制动系的效率，则此时ηb将小于1;换言之，若前、后轮同时抱死拖滑，则产生最大地面制动力Xbmax所需的整个制动系制动器制动力最小（即最大踏板力最小）。此时，Xbmax=Fμmax，因而充分发挥了制动效能，制动系的效率最高。

5.设计总结

在设计盘式制动器时，首先要弄清楚盘式制动器的工作原理，并根据各种盘式制动器的优缺点和题目中给出的要求选定浮动式盘式制动器作为该轻型车的前轮盘式制动器。其次要对盘式制动器的主要部件有深刻的认识，它主要有制动盘、制动块组件、制动钳总成三部分组成。再次，根据设计依据中给出的数据进行必要的设计计算和主要参数的确定。

参考文献

[1]赵新民.汽车构造[M].北京;人民交通出版社，2002.

[2]刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算[M].北京;清华大学出版社，2004.

[3]余志生.汽车理论[M].第三版.北京;机械工业出版社，2006.

（作者单位：宁都技工学校）