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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
乘用車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車工程系
專業(yè)班級(jí)： 車輛07-6班
學(xué)生姓名： 宛 亮
指導(dǎo)教師： 安永東
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Automobile Braking System Design
Candidate：WanLiang
Specialty：Vehicle engineering
Class：B07-6
Supervisor：Associate Prof.An Yongdong
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
現(xiàn)代汽車事業(yè)的發(fā)展日益壯大，使得人們對(duì)于汽車的要求越來越大，相對(duì)應(yīng)的人們對(duì)于汽車的各個(gè)部分的要求也越來越大。然而隨著，帶來的安全問題也越來越引起人們的注意，而制動(dòng)系統(tǒng)則是汽車主動(dòng)安全的重要系統(tǒng)之一。從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著汽車保有量的增加，車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。因此，如何開發(fā)出高性能的制動(dòng)系統(tǒng)，為安全行駛提供更高的保障。
本文在緒論中闡述了乘用車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義、發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用前景。接著分析論證了制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)其鼓式制動(dòng)器及盤式制動(dòng)器的選取進(jìn)行了詳細(xì)說明論述。還包括制動(dòng)主缸分路系統(tǒng)的選取方案分析和選擇進(jìn)行了分析。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析和計(jì)算，最后并對(duì)制動(dòng)性能進(jìn)行了計(jì)算表明制動(dòng)性能滿足要求。
關(guān)鍵詞：制動(dòng)；鼓式制動(dòng)器；盤式制動(dòng)器；制動(dòng)主缸；管路布置
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ABSTRACT
The development of modern automobile business growing, make people more and more the requirement for a car, corresponding people for the car parts of the requirements are increasingly large. However, with security problems, bring more and more is also arouse people's attention, and brake system is the important system car one of active safety. Born from cars, braking system plays in the vehicle's safety aspects will play a crucial role. In recent years, with the increase of auto possession, vehicle technology progress and vehicle speed increase, this importance played more and more apparent. Therefore, how to develop high-performance braking system for safe driving provide higher security.
This paper expounded in the introduction of passenger car brake system design of purpose and meaning, development situation and application prospect. Then the paper analysis the braking system design, the overall scheme of the drum brake disc brake and the selection of discussed a detailed illustration. Also includes braking monitor system, the selection of main cylinder scheme analysis and choice are analyzed. For brake system and driving mechanism is analyzed and calculated, the last of brake performance and the calculation shows that the braking performance meet the requirements.
Keywords: brake; Drum brake; Disc brakes; Braking main cyli；Pipeline layout
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 制動(dòng)系統(tǒng)介紹 1
1.2 制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的及意義 3
1.4 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 4
第2章 設(shè)計(jì)方案的確定 5
2.1 制動(dòng)器簡(jiǎn)介 5
2.1.1鼓式制動(dòng)器介紹 5
2.1.2盤式制動(dòng)器介紹 7
2.1.3制動(dòng)器的選擇 8
2.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 9
2.2.1簡(jiǎn)單制動(dòng)系 9
2.2.2動(dòng)力制動(dòng)系 9
2.2.3伺服制動(dòng)系 10
2.3 分路系統(tǒng)的形式選擇 10
2.4 制動(dòng)主缸的選取 12
2.5 本章小結(jié) 12
第3章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
3.1 設(shè)計(jì)主要參數(shù) 14
3.2 同步附著系數(shù)的選擇 14
3.3 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算 14
3.3.1確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)β 14
3.3.2 制動(dòng)器制動(dòng)力矩確定 15
3.3.3 后輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及摩擦系數(shù)的選取 15
3.3.4 前輪盤式制動(dòng)器主要參數(shù)選定 16
3.4 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算 17
3.5 制動(dòng)器主要零部件的選定 18
3.5.1 制動(dòng)盤選定 18
3.5.2 制動(dòng)鉗選定 18
3.5.3 制動(dòng)塊選定 18
3.5.4 摩擦材料選定 18
3.5.5 制動(dòng)鼓選定 18
3.5.6 制動(dòng)蹄選定 19
3.5.7 制動(dòng)底板選定 19
3.5.8 制動(dòng)蹄支承選定 19
3.5.9 制動(dòng)輪缸選定 19
3.6 本章小結(jié) 20
第4章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
4.1 后輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
4.2 前輪盤式制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 21
4.3 制動(dòng)主缸與工作容積設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.4 制動(dòng)踏板力與踏板行程 23
4.4.1 制動(dòng)踏板力 23
4.4.2 制動(dòng)踏板行程 23
4.5 本章小結(jié) 24
第5章 制動(dòng)性能分析及校核 25
5.1 概述 25
5.2 制動(dòng)效能及制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 25
5.3 摩擦襯片的磨損計(jì)算 25
5.4 制動(dòng)距離計(jì)算 27
5.5 制動(dòng)減速度計(jì)算 27
5.6 駐車制動(dòng)計(jì)算 28
結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
附錄 32
第1章 緒 論
1.1 制動(dòng)系統(tǒng)介紹
汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置統(tǒng)稱為制動(dòng)系統(tǒng)。汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地(包括在斜坡上)駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。對(duì)汽車起制動(dòng)作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的，因此汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置以實(shí)現(xiàn)上述功能。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。汽車制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置；牽引汽車應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。 行車制動(dòng)裝置用作強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓式的，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，則可利用應(yīng)急制動(dòng)裝置的機(jī)械力源(如強(qiáng)力壓縮彈簧)實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車制動(dòng)裝置或駐車制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車必備，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動(dòng)器也可以起應(yīng)急制動(dòng)的作用。輔助制動(dòng)裝置用于山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)、電渦流或液力緩速器等輔助制動(dòng)裝置，則可使汽車下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量為5t以上的客車上和12t以上的載貨汽車上裝備這種輔助制動(dòng)減速裝置。自動(dòng)制動(dòng)裝置用于當(dāng)掛車與牽引汽車連接的制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，能使掛車自動(dòng)制動(dòng)。任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動(dòng)器有鼓式與盤式之分。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車輪制動(dòng)器來制動(dòng)全部車輪，而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱，且具有專門的中央制動(dòng)器或利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器第二軸或傳動(dòng)軸。行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、貯氣筒、控制閥和制動(dòng)氣室等。過去，大多數(shù)汽車的駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)都使用中央制動(dòng)器，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動(dòng)軸的制動(dòng)力矩較小，容易滿足操縱手力小的要求。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，往往使傳動(dòng)軸超載?，F(xiàn)代汽車由于車速提高，對(duì)應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)，因此，在中、高級(jí)轎車和部分總質(zhì)量在1.5t以下的載貨汽車上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。重型載貨汽車由于采用氣壓制動(dòng)，故多對(duì)后輪制動(dòng)器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈簧作為制動(dòng)力源的應(yīng)急兼駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，不再設(shè)置中央制動(dòng)器。但也有一些重型汽車除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動(dòng)的中央制動(dòng)器，以便提高制動(dòng)系的可靠性。
汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。
1.2 制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。汽車制動(dòng)系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動(dòng)裝置，用工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動(dòng)能，以達(dá)到車輛制動(dòng)減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式。新型動(dòng)力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動(dòng)系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實(shí)現(xiàn)這些功能，這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，功能更加全面和可靠，制動(dòng)系統(tǒng)的管理也成為必須要面對(duì)的問題，電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作,由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全,因此制動(dòng)性能是車輛非常重要的性能之一,改善汽車的制動(dòng)性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí),由于車輛受到與行駛方向相反的外力,所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至零。對(duì)這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì),因此制動(dòng)過程受力情況分析是車輛試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
目前,對(duì)于整車制動(dòng)系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺(tái)架進(jìn)行。制動(dòng)系的試驗(yàn)均通過間接測(cè)量來進(jìn)行汽車在道路上行駛,其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動(dòng)變化的根據(jù),在汽車道路試驗(yàn)中,如果能夠方便地測(cè)量出車輪上扭矩的變化,則可為汽車整車制動(dòng)系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和性能評(píng)價(jià)。
1.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的及意義
當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動(dòng)系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實(shí)現(xiàn)這些功能，這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，功能更加全面和可靠。因此設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)必須要具有良好的制動(dòng)效能以及良好的制動(dòng)效能的穩(wěn)定性和制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好和制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。這些都是需要考慮的問題。
（1）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。
行車制動(dòng)效能是用在一定的制動(dòng)初速度下或最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)定，它是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
（2）工作可靠。汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
（3）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動(dòng)、短時(shí)間內(nèi)的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其是下長(zhǎng)坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，都會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過快，溫度過高。特別是下長(zhǎng)坡時(shí)的頻繁制動(dòng)，可使制動(dòng)器摩擦副的溫度達(dá)300℃～400℃，有時(shí)甚至高達(dá)700℃。此時(shí)，制動(dòng)摩擦副的摩擦系數(shù)會(huì)急劇減小，使制動(dòng)效能迅速下降而發(fā)生熱衰退現(xiàn)象。制動(dòng)器發(fā)生熱衰退后，經(jīng)過散熱、降溫和一定次數(shù)的和緩使用使摩擦表面得到磨合，其制動(dòng)效能可重新恢復(fù)，這稱為熱恢復(fù)。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動(dòng)鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強(qiáng)制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。
（4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用使摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)5～15次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。
（5）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。一般要求在進(jìn)行制動(dòng)效能試驗(yàn)時(shí)，車輛的任何部位不得偏出3.7m的試驗(yàn)道。為此，汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過15%時(shí)，會(huì)發(fā)生制動(dòng)時(shí)汽車跑偏。
1.4 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
（1）制動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇
（2）制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
（3）制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
（4）制動(dòng)性能的分析
第2章 設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 制動(dòng)器簡(jiǎn)介
制動(dòng)器是具有使運(yùn)動(dòng)部件(或運(yùn)動(dòng)機(jī)械)減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件。俗稱剎車、閘。制動(dòng)器主要由制架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。有些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)寸制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對(duì)安全性要求較高的大型設(shè)備(如礦井提升機(jī)、電梯等)則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。汽車制動(dòng)器幾乎均為機(jī)械摩擦式，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生的制動(dòng)力矩使汽車減速或停車。一般摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。
2.1.1鼓式制動(dòng)器介紹
鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。典型的鼓式制動(dòng)器主要由底板、制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、輪缸（制動(dòng)分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車軸的固定位置上，它是固定不動(dòng)的，上面裝有制動(dòng)蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭力。每一個(gè)鼓有一對(duì)制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄上有摩擦襯片。制動(dòng)鼓則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似園鼓狀。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，輪缸活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄壓迫制動(dòng)鼓，制動(dòng)鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在汽車制動(dòng)鼓上，一般只有一個(gè)輪缸，在制動(dòng)時(shí)輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會(huì)同時(shí)頂向左右制動(dòng)蹄的蹄端，作用力相等。但由于車輪是旋轉(zhuǎn)的，制動(dòng)鼓作用于制動(dòng)蹄的壓力左右不對(duì)稱，造成自行增力或自行減力的作用。因此，業(yè)內(nèi)將自行增力的一側(cè)制動(dòng)蹄稱為領(lǐng)蹄，自行減力的一側(cè)制動(dòng)蹄稱為從蹄，領(lǐng)蹄的摩擦力矩是從蹄的2～2.5倍，兩制動(dòng)蹄摩擦襯片的磨損程度也就不一樣。為了保持良好的制動(dòng)效率，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間要有一個(gè)最佳間隙值。隨著摩擦襯片磨損，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的間隙增大，需要有一個(gè)調(diào)整間隙的機(jī)構(gòu)。過去的鼓式制動(dòng)器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙?，F(xiàn)在轎車鼓式制動(dòng)器都是采用自動(dòng)調(diào)整方式，摩擦襯片磨損后會(huì)自動(dòng)調(diào)整與制動(dòng)鼓間隙。當(dāng)間隙增大時(shí)，制動(dòng)蹄推出量超過一定范圍時(shí)，調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)會(huì)將調(diào)整桿拉到與調(diào)整齒下一個(gè)齒接合的位置，從而增加連桿的長(zhǎng)度，使制動(dòng)蹄位置位移，恢復(fù)正常間隙。
鼓式制動(dòng)器分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪鼓上。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦路片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外因柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。
鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為：
1.領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定支點(diǎn)，而卻兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢(shì)”作用，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減勢(shì)”作用，故又稱為減勢(shì)蹄。“增勢(shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢(shì)”作用使從蹄所受的法向反力減小。
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動(dòng)器及轎車的后輪制動(dòng)器。
2.單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn)，而卻兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的不同端。領(lǐng)蹄的固定端在上方，每塊蹄片有各自獨(dú)立的張開裝置，且位于與固定支點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的一方。
汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，這種制動(dòng)器的制動(dòng)效能相當(dāng)高。由于有兩個(gè)輪缸，故可以用兩個(gè)各自獨(dú)立的回路分別驅(qū)動(dòng)兩蹄片。除此之外，這種制動(dòng)器還有易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙，兩蹄片上的單位壓力相等，使之磨損程度相近，壽命相同等優(yōu)點(diǎn)。單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，僅強(qiáng)于増力式制動(dòng)器。當(dāng)?shù)管囍苿?dòng)時(shí)，由于兩蹄片皆為雙從蹄，使制動(dòng)效能明顯下降。與領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器比較，由于多了一個(gè)輪缸，使結(jié)構(gòu)略閑復(fù)雜。
這種制動(dòng)器適用于前進(jìn)制動(dòng)時(shí)前軸動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反的汽車前輪上。它之所以不用于后輪，還因?yàn)閮蓚€(gè)互相成中心對(duì)稱的輪缸，難于附加駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
3.雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)。
4.雙從蹄式制動(dòng)器
雙從蹄式制動(dòng)器的兩蹄片各有一個(gè)固定支點(diǎn)，而卻兩固定支點(diǎn)位于兩蹄片的不同端，并用各有一個(gè)活塞的兩輪缸張開蹄片。
雙從蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)器效能穩(wěn)定性最好，但因制動(dòng)器效能最低，所以很少采用。
5.單向增力式制動(dòng)器
單向增力式制動(dòng)器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式制動(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動(dòng)器。
6.雙向增力式制動(dòng)器
將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動(dòng)器。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來說，不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。
雙向增力式制動(dòng)器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車制動(dòng)是由電磁經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開力進(jìn)行制動(dòng)，而駐車制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過鋼索拉繩及杠桿等機(jī)械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。雙向增力式制動(dòng)器也廣泛用作汽車的中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車制動(dòng)要求制動(dòng)器正向、反向的制動(dòng)效能都很高，而且駐車制動(dòng)若不用于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。
但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動(dòng)過程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制
2.1.2盤式制動(dòng)器介紹
盤式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。
鉗盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件是制動(dòng)塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鉗中。制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤接觸面很小，在盤上所占的中心角一般僅30~50°，故這種盤式制動(dòng)器又為點(diǎn)盤式制動(dòng)器。
全盤式制動(dòng)器中摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸，作用原理如同離合器，故又稱離合器式制動(dòng)器。全盤式中用的較多的是多片全盤式制動(dòng)器。多片全盤式制動(dòng)器既可用于車輪制動(dòng)器，也可用作緩行器。
鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)不同，分為以下幾種：
（1）鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動(dòng)器、浮鉗盤式制動(dòng)器等。
①定鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤與車輪相聯(lián)并在制動(dòng)鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動(dòng)器到盤式制動(dòng)器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。
②浮動(dòng)盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性小；成本低；浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。
（2）全盤式
在全盤式制動(dòng)器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓形盤，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離合器相同。由于這種制動(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)沒有浮鉗盤式制動(dòng)器廣泛。
2.1.3制動(dòng)器的選擇
與鼓式制動(dòng)器比較，盤式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn):
（1）熱穩(wěn)定性好.原因是一般無自行増力作用，襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式中的襯片。此外，制動(dòng)鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄的中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能，這稱為機(jī)械衰退。制動(dòng)盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹根本與性能無關(guān)，故無機(jī)械衰退問題。因此，前輪采用盤式制動(dòng)器，汽車制動(dòng)時(shí)不易跑偏。
（2）水穩(wěn)定性好。制動(dòng)塊對(duì)盤的單位壓力高，易于將水?dāng)D出，因而浸水后效能降低不多，又由于離心力作用及襯塊對(duì)盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一到兩次制動(dòng)既能恢復(fù)正常。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)。
（3）制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。
（4）易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。
（5）尺寸小，質(zhì)量小，散熱良好。
（6）壓力在制動(dòng)襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也可以。
（7）更換襯塊簡(jiǎn)單容易。
（8）襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙小，從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。
（9）易于時(shí)間間隙自動(dòng)調(diào)整。
綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定本次設(shè)計(jì)采用前盤后鼓式。前盤選用浮動(dòng)盤式制動(dòng)器，后鼓采用領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。[7]
2.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
根據(jù)制動(dòng)力原的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類型。而力的傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。
2.2.1簡(jiǎn)單制動(dòng)系
簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠司機(jī)作用于制動(dòng)塌板上或手柄上的力作為制動(dòng)力原。而傳力方式有、又有機(jī)械式和液壓式兩種。
機(jī)械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低，因此僅用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中。
液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系通常簡(jiǎn)稱為液壓制動(dòng)系，用于行車制動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短(o．1s—o．3s)，工作壓力大(可達(dá)10 MPa—12MPa)，缸徑尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量小、造價(jià)低。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車上的使用范圍。另外，液壓管路在過度受熱時(shí)會(huì)形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“汽阻”，使制動(dòng)效能降低甚至失效；而當(dāng)氣溫過低時(shí)(-25℃和更低時(shí))，由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)系曾廣泛用于乘用車、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于其操縱較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上，在乘用車和輕型汽車亡已極少采用。
2.2.2動(dòng)力制動(dòng)系
動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng)，而司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄上的力僅用于對(duì)制動(dòng)回路中控制元件的操縱。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的反比例關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)系中便不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭?
動(dòng)力制動(dòng)系有氣壓制動(dòng)系、氣頂液式制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系3種。
1）氣壓制動(dòng)系
氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系最常見的型式，由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開均很方便，因此被廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車上。但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)(o．3s—o．9s)，因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣筒的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制元件——繼動(dòng)閥(即加速閥)以及快放閥；管路工作壓力較低(一般為o．5MPa—o．7MPa)，因而制動(dòng)氣室的直徑大，只能置于制動(dòng)器之外，再通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。
2）氣頂液式制動(dòng)系
氣頂液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源的一種制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時(shí)間也較短。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為9t—11t的中型汽車上也有所采用。
3）全液壓動(dòng)力制動(dòng)系
全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有操縱輕便、制動(dòng)反應(yīng)快、制動(dòng)能力強(qiáng)、受氣阻影響較小、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲(chǔ)油罐等優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級(jí)轎車、大型客車以及極少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。
2.2.3伺服制動(dòng)系
伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套出其他能源提供的助力裝置．使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制功能源的制動(dòng)系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要出動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。
按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系之分。其伺服能源分別為真空能(負(fù)氣壓能)、氣壓能和液壓能。[7]
2.3 分路系統(tǒng)的形式選擇
為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路仍能可靠地工作。
圖2.1 分路系統(tǒng)
1.II型回路介紹
前、后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，簡(jiǎn)稱II型。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室)鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各類汽車上均有采用，但在貨車上用得最廣泛。這一分路方案總后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會(huì)使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。
2.X型回路介紹
后輪制功管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路，稱交叉型，簡(jiǎn)稱X型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持50％的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前、后各有一側(cè)車輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路力案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值(至20 mm)，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
3.其他型回路介紹
左、右前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后輪制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路，而兩前輪制動(dòng)器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路，可看成是一軸半對(duì)半個(gè)軸的分路型式，簡(jiǎn)稱KI型。
兩個(gè)獨(dú)立的問路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成，即半個(gè)軸與一輪對(duì)另半個(gè)軸與另一輪的瑚式，簡(jiǎn)稱LL型。
兩個(gè)獨(dú)立的回路均由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路型式，簡(jiǎn)稱HH型。這種型式的雙回路系統(tǒng)的制功效能最好。HI、LL、HH型的織構(gòu)均較復(fù)雜。LL型與HH型在任一回路失效時(shí)，前、后制動(dòng)力的比值均與正常情況下相同，且剩余的總制動(dòng)力可達(dá)到正常值的50％左占。HL型單用回路，即一軸半時(shí)剩余制動(dòng)力較大，但此時(shí)與LL型一樣，在緊急制動(dòng)時(shí)后輪極易先抱死。[7]
綜合以上各個(gè)管路的優(yōu)缺點(diǎn)最終選擇X型管路。
2.4 制動(dòng)主缸的選取
為了提高汽車的行駛安全性，根據(jù)交通法規(guī)的要求，一些乘用車的行車制動(dòng)裝置均采用了雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)主缸為串列雙腔制動(dòng)主缸，單腔制動(dòng)主缸已被淘汰。
制動(dòng)主缸采用串列雙腔制動(dòng)主缸。該主缸相當(dāng)于兩個(gè)單腔制動(dòng)主缸串聯(lián)在一起而構(gòu)成。儲(chǔ)蓄罐中的油經(jīng)每一腔的進(jìn)油螺栓和各自旁通孔、補(bǔ)償孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓，分別經(jīng)各自得出油閥和各自的管路傳到前、后制動(dòng)器的輪缸。
主缸不制動(dòng)時(shí)，前、后兩工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前、后腔內(nèi)各自得旁通孔和補(bǔ)償孔之間。
當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過制動(dòng)推桿推動(dòng)后腔活塞前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔油壓升高。在液壓和后腔彈簧力的作用下，推動(dòng)前腔活塞前移，前腔壓力也隨之升高。當(dāng)繼續(xù)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，前、后腔的液壓繼續(xù)提高，使前、后制動(dòng)器制動(dòng)。
撤出踏板力后，制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)、主缸前、后腔活塞和輪缸活塞在各自的回位彈簧作用下回位，管路中的制動(dòng)液在壓力作用下推開回油閥流回主缸，于是解除制動(dòng)。
若與前腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，只有后腔中能建立液壓，前腔中無壓力。此時(shí)在液壓差作用下，前腔活塞迅速前移到活塞前端頂?shù)街鞲赘左w上。此后，后缸工作腔中的液壓方能升高到制動(dòng)所需的值。若與后腔連接的制動(dòng)管路損壞漏油時(shí)，則踩下制動(dòng)踏板時(shí)，起先只有后缸活塞前移，而不能推動(dòng)前缸活塞，因后缸工作腔中不能建立液壓。但在后腔活塞直接頂觸前缸活塞時(shí)，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動(dòng)。
由此可見，采用這種主缸的雙回路液壓制動(dòng)系，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)中任一回路失效時(shí)，串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，導(dǎo)致汽車制動(dòng)距離增長(zhǎng)，制動(dòng)力減小。大大提高了工作的可靠性。[6]
2.5 本章小結(jié)
本章首先對(duì)制動(dòng)器的形式進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹與對(duì)比分析，最終選擇了前輪采用浮動(dòng)盤式制動(dòng)器，后輪采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器的方案。之后又介紹了制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式分類及分路系統(tǒng)的形式分類及選擇。并對(duì)制動(dòng)主缸的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，使此次設(shè)計(jì)的整體思路已大體呈現(xiàn)。
第3章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)主要參數(shù)
整車質(zhì)量： 空載：1550kg
滿載：2000kg
質(zhì)心位置： a=1.35m b=1.25m
質(zhì)心高度： 空載：hg=0.95m
滿載：hg=0.85m
軸 距： L=2.6m
輪 距: L=1.8m
最高車速： 160km/h
車輪工作半徑：370mm
輪 胎： 195/60R14 85H
同步附著系數(shù)：=0.6
3.2 同步附著系數(shù)的選擇
(1)當(dāng)＜時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；
(2)當(dāng)＞時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性；
(3)當(dāng)＝時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。
分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。
根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6，故取=0.6
3.3 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算
3.3.1確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)β
根據(jù)公式： （3-1）
得：
3.3.2 制動(dòng)器制動(dòng)力矩確定
由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩：
（3-2）
式中：Φ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)；
q——制動(dòng)強(qiáng)度；
——車輪有效半徑；
——后軸最大制動(dòng)力矩；
G——汽車滿載質(zhì)量；
L——汽車軸距；
其中q===0.66 （3-3）
故后軸==1.57Nmm
后輪的制動(dòng)力矩為=0.785Nmm
前軸= T==0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm
前輪的制動(dòng)力矩為3.2/2=1.6Nmm
3.3.3 后輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及摩擦系數(shù)的選取
1、制動(dòng)鼓直徑D
輪胎規(guī)格為195/60R14 85H
輪輞為14in
表3.1輪輞直徑與制動(dòng)鼓內(nèi)徑參照表
輪輞直徑/in
12
13
14
15
16
制動(dòng)鼓內(nèi)徑/mm
轎車
180
200
240
260
----
貨車
220
240
260
300
320
查表得制動(dòng)鼓內(nèi)徑D=240mm
D=14
根據(jù)轎車D/在0.64～0.74之間選取
取D/=0.7
D=249mm，
2、制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角β和寬度b
制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角β在β=～范圍內(nèi)選取。
取β=
根據(jù)單個(gè)制動(dòng)器總的襯片米廠面積取200～300
取A=300
b/D=0.18
b=0.18mm
3、摩擦襯片初始角的選取
根據(jù)=-（/2）=
4、 張開力P作用線至制動(dòng)器中心的距離a
根據(jù)a=0.8R
得：a=0.8×124.5=99.6mm
制動(dòng)蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置k與c
根據(jù)c=0.8R
得：c=0.8×124.5=99.6mm
5、摩擦片摩擦系數(shù)
選擇摩擦片時(shí)，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取f=0.3可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無害的材料。
所以選擇摩擦系數(shù)f=0.3
3.3.4 前輪盤式制動(dòng)器主要參數(shù)選定
1、 制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤的直徑D希望盡量大些，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大，但制動(dòng)盤受輪輞直徑的限制。通常為輪輞直徑的70%～79%。
2、 制動(dòng)盤厚度選擇
制動(dòng)盤厚度直接影響制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚度應(yīng)取小些；為了降低制動(dòng)時(shí)的溫升，制動(dòng)盤厚度不宜過小。通常，實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取為10 mm～20 mm；只有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤的兩丁作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤的厚度取為20 mm～50 mm，但多采用20 mm～30 mm。
3、摩擦襯塊內(nèi)半徑R1與外半徑R2
摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。
4、摩擦襯塊工作面積A
推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在1.6kg/～3.5 kg/內(nèi)選取。
根據(jù)桑塔納2000盤式制動(dòng)器的參數(shù)為
表3.2 制動(dòng)盤外徑選取參考表
制動(dòng)盤外徑
工作半徑
制動(dòng)盤厚度
摩擦襯塊厚度
摩擦面積
256mm
106mm
20mm
14mm
76cm
3.4 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算
1. 前輪盤式制動(dòng)效能因數(shù)
根據(jù)公式BF=2f
f——取0.5
得BF=2×0.5=1
2. 后輪鼓式制動(dòng)效能因數(shù)
1） 領(lǐng)蹄制動(dòng)蹄因數(shù)：
根據(jù)公式 （3-5）
h/b=2;c/b=0.8
得=0.79
2）從蹄制動(dòng)蹄因數(shù)：
根據(jù)公式 （3-6）
得=0.48
3.5 制動(dòng)器主要零部件的選定
3.5.1 制動(dòng)盤選定
制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加cr，Ni等的合金鑄鐵制成。制動(dòng)盤在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約20％一30％，但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動(dòng)盤，其厚度約在l0mm—13mm之間。本次設(shè)計(jì)采用的材料為HT250。
3.5.2 制動(dòng)鉗選定
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370一12或球墨鑄鐵QT400一18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。
3.5.3 制動(dòng)塊選定
制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。
3.5.4 摩擦材料選定
制動(dòng)摩擦材料應(yīng)只有角而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水(油、制動(dòng)液)率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率(要求摩擦襯塊么300℃的加熱板上：作用30min后，背板的溫度不越過190℃)和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用污染小印對(duì)人體人害的庫擦材料。
當(dāng)前，在制動(dòng)器巾廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差．故應(yīng)佐按襯片或襯塊規(guī)格模壓。其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。
3.5.5 制動(dòng)鼓選定
制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中是圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對(duì)轎車為15N·cm～20 N·cm；對(duì)貨車為30 N·cm～40 N·cm。微型轎車要求其制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差＜0.03mm，徑向跳動(dòng)量≤0．O 5mm，靜不平衡度≤1．5N.cm。
制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由ll mm增至20 mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7mm～12mm；中、重型載貨汽車為13mm～18mm。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。本次設(shè)計(jì)采用的材料是HT20-40。
3.5.6 制動(dòng)蹄選定
制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4．5mm～5mm；貨車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長(zhǎng)，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動(dòng)蹄采用的材料為HT200。
3.5.7 制動(dòng)底板選定
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(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。制功底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵KTH370—12的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼。
3.5.8 制動(dòng)蹄支承選定
二自由度制動(dòng)篩的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。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)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。
具有長(zhǎng)支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動(dòng)蹄腹板張開端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。
3.5.9 制動(dòng)輪缸選定
制功輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸簡(jiǎn)為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插人槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞；雙領(lǐng)路式制動(dòng)器的兩蹄則各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用的是HT250。
3.6 本章小結(jié)
本章根據(jù)所給參數(shù)確定了制動(dòng)器的相關(guān)的主要參數(shù)，并對(duì)制動(dòng)器的主要相關(guān)零件進(jìn)行了選取確定。
第4章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 后輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)公式 （4-1）
式中：p——考慮到制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.
取p=10Mp
查桑塔納2000使用與維護(hù)手冊(cè)得
P=7065N
=30mm
根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為30mm。
一個(gè)輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-2）
式中：——一個(gè)輪缸活塞的直徑；
n ——輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程：
初步設(shè)計(jì)時(shí)δ可取2mm-2.5mm
δ=2mm
——消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動(dòng)器的變形與制動(dòng)鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。
得一個(gè)輪缸的工作容積=2826mm
4.2 前輪盤式制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算
1、前輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)公式 （4-4）
式中：p——考慮到制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp～12Mp.取p=10Mp
查桑塔納2000使用與維護(hù)手冊(cè)得
P=19625N
得=50mm
根據(jù)GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為50mm。
一個(gè)輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-5）
式中：——一個(gè)輪缸活塞的直徑；
n ——輪缸活塞的數(shù)目；
δ——一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程：
取δ=2mm
——消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。
——由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。
，——分別為鼓式制動(dòng)器的變形與制動(dòng)鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。
得一個(gè)輪缸的工作容積=3925mm
全部輪缸的工作容積
根據(jù)公式 （4-6）
式中：m——輪缸的數(shù)目；
V=2V+2V=22826+23925=13502mm
4.3 制動(dòng)主缸與工作容積設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積
式中：V——全部輪缸的總的工作容積；
——制動(dòng)軟管在液壓下變形而引起的容積增量；
V=13502mm
轎車的制動(dòng)主缸的工作容積可取為=1.1V=1.1×13502=14852.2 mm
主缸直徑和活塞行程S
根據(jù)公式： （4-7）
一般S=(0.8-1.2)d
取S= d
得===26.65mm
根