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[摘 要]本次设计题目为santana2000轿车制动系统设计。说明书中首先介绍了汽车制动系统的现状、发展以及制动系统方案的分析与选择，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构特点及优缺点进行分析。确定本设计方案采用前盘后鼓式的双回路制动系统。本设计还根据桑塔纳2000轿车的车型特点进行参数选择。说明书中还主要介绍了前后制动器的设计计算，制动器主要部件的参数选择，制动驱动机构的设计计算以及对确定选用X型管路布置等进行介绍。说明书的最后对本设计的制动性能进行了全面分析。
[关键词]鼓式制动器；盘式制动器；X型管路布置；制动性能；
中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0117-01
1 绪论
制动器的历史要比现今世界范围内作为动力装置的内燃机历史更悠久。19世界末逐渐开始汽车制造。在此期间，工程师们不仅把重点放在研制大功率内燃机上，而且还注意到早先认为不重要或仅是辅助装置的制动器上。制动系统随着汽车的进步而不断继续发展。汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，而制动器又是制动系中一个关键装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。据有关资料介绍，在由于汽车本身造成的交通事故中，制动故障引起的事故占事故总量的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。随着公路业的迅速发展，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为了保证行车安全，汽车制动器的工作可靠性显得日益重要。制动系统随着汽车的進步在不断继续发展。
国内制动器的研究现状
国内的汽车工业水平要比发达国家汽车工业水平落后二十年，那么制动器实验技术也就相对的落后了。但随着我国汽车工业技术的发展，特别是轿车工业的发展，国外先进技术的进入，以及对国外先进技术的消化吸收和自护创新，我国的制动器实验技术也去的了巨大的进步，特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。
在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前轮盘式制动，后车轮鼓式制动。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，但随着高速公路等级的提高，前后轮都用盘式制动器是趋势。
2 制动系统方案分析与选择
2.1 液压分路系统的形式的选择
为了提高制动工作的可靠性，应采用分路系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或更多的相互独立的回路，其中一个回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制动作用。
II型管路布置较为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器配合使用，成本较低，目前在各类汽车特别是商用车商用得最广泛。对于这种形式，若后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力。对于采用前轮驱动因而前制动器强于后制动器的乘用车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足（小于正常情况下的一半），并且，若后桥负荷小于前轴负荷，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。
X型即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路，称交叉型，其特点是结构也很简单。一回路失效时仍能保持50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。
综合以上各个管路的优缺点，最终选择X型管路。
2.2 液压制动主缸的设计方案
为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，一些轿车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。
轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸。该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的进油螺栓和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。
主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。
当迅速放开制动踏板时，由于油液的粘性和管路阻力的影响，油液不能及时流回主缸并填充因活塞右移而让出的空间，因而在旁通孔开启之前，压油腔中产生一定的真空度。此时进油腔液压高于压油腔，因而进油腔的油液便从前、后缸活塞的前密封皮碗的边缘与缸壁间的间隙流入各自的压油腔以填补真空。与此同时，储液室中的油液经补偿孔流入各自的进油腔。活塞完全复位后，旁通孔已开放，由制动管路继续流回主缸而显多余的油液便可经前、后缸的旁通孔流回储液室。液压系统中因密封不良而产生的制动液漏泄，和因温度变化而引起的制动液膨胀或收缩，都可以通过补偿孔和旁通孔得到补偿。
在前盘后鼓式的双回路制动系统中，由于盘式制动器的制动块与制动盘之间的间隙较小，且其油缸活塞的回位仅靠橡胶密封圈的弹力而无强力的回位弹簧，所以盘式制动器开始起制动作用与制动回路中压力开始升高几乎是同时发生的，因此通往盘式制动器的管路应与双腔制动主缸装有较弱回位弹簧的那一工作腔相接。由于同样原因，在解除制动时，在通往盘式制动器的管路中不允许有残余压力。而通往鼓式制动器的管路，在开放制动踏板时，必须保有残余压力，为此在与其相通的制动主缸工作腔的出口应装上止回阀。
由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。制动主缸由灰铸铁制造，也可采用低碳钢冷挤成形；活塞可由灰铸铁、铝合金或中碳钢制造。
3 制动性能分析
任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。
汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。
3.1 制动性能评价指标
汽车制动性能主要由以下三个方面来评价：
1）制动效能，即制动距离和制动减速度；
2）制动效能的稳定性，即抗衰退性能；
3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。
3.2 制动效能
制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。
3.3 制动效能的恒定性
制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
4 结论
本次设计要求轿车具有足够的制动效能，工作可靠，在任何速度下制动时不丧失操纵性和方向稳定性，制动能力的热稳定性良好，操纵轻便，制动噪声小，有合适的自动调整间隙机构等。设计中为了提高汽车的安全性和舒适性，经过理论和实际分析，最终选取前盘后鼓式制动器；串联双腔的液压主缸；采用X型双管路制动系统。经计算可知人力无法满足制动力的要求，加装了真空助力器。采用的制动系统的驻车制动满足国家对汽车驻车坡度的要求，其他相关评价指标也符合要求。最终，本次设计的汽车制动系统基本达到了预期目标。
[关键词]鼓式制动器；盘式制动器；X型管路布置；制动性能；
中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0117-01
1 绪论
制动器的历史要比现今世界范围内作为动力装置的内燃机历史更悠久。19世界末逐渐开始汽车制造。在此期间，工程师们不仅把重点放在研制大功率内燃机上，而且还注意到早先认为不重要或仅是辅助装置的制动器上。制动系统随着汽车的进步而不断继续发展。汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，而制动器又是制动系中一个关键装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。据有关资料介绍，在由于汽车本身造成的交通事故中，制动故障引起的事故占事故总量的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。随着公路业的迅速发展，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为了保证行车安全，汽车制动器的工作可靠性显得日益重要。制动系统随着汽车的進步在不断继续发展。
国内制动器的研究现状
国内的汽车工业水平要比发达国家汽车工业水平落后二十年，那么制动器实验技术也就相对的落后了。但随着我国汽车工业技术的发展，特别是轿车工业的发展，国外先进技术的进入，以及对国外先进技术的消化吸收和自护创新，我国的制动器实验技术也去的了巨大的进步，特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。
在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前轮盘式制动，后车轮鼓式制动。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，但随着高速公路等级的提高，前后轮都用盘式制动器是趋势。
2 制动系统方案分析与选择
2.1 液压分路系统的形式的选择
为了提高制动工作的可靠性，应采用分路系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或更多的相互独立的回路，其中一个回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制动作用。
II型管路布置较为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器配合使用，成本较低，目前在各类汽车特别是商用车商用得最广泛。对于这种形式，若后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力。对于采用前轮驱动因而前制动器强于后制动器的乘用车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足（小于正常情况下的一半），并且，若后桥负荷小于前轴负荷，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。
X型即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属于一个回路，称交叉型，其特点是结构也很简单。一回路失效时仍能保持50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用，使制动力不对称，导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。
综合以上各个管路的优缺点，最终选择X型管路。
2.2 液压制动主缸的设计方案
为了提高汽车的行驶安全性，根据交通法规的要求，一些轿车的行车制动装置均采用了双回路制动系统。双回路制动系统的制动主缸为串列双腔制动主缸，单腔制动主缸已被淘汰。
轿车制动主缸采用串列双腔制动主缸。该主缸相当于两个单腔制动主缸串联在一起而构成。储蓄罐中的油经每一腔的进油螺栓和各自旁通孔、补偿孔流入主缸的前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的油压，分别经各自得出油阀和各自的管路传到前、后制动器的轮缸。
主缸不制动时，前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自得旁通孔和补偿孔之间。
当迅速放开制动踏板时，由于油液的粘性和管路阻力的影响，油液不能及时流回主缸并填充因活塞右移而让出的空间，因而在旁通孔开启之前，压油腔中产生一定的真空度。此时进油腔液压高于压油腔，因而进油腔的油液便从前、后缸活塞的前密封皮碗的边缘与缸壁间的间隙流入各自的压油腔以填补真空。与此同时，储液室中的油液经补偿孔流入各自的进油腔。活塞完全复位后，旁通孔已开放，由制动管路继续流回主缸而显多余的油液便可经前、后缸的旁通孔流回储液室。液压系统中因密封不良而产生的制动液漏泄，和因温度变化而引起的制动液膨胀或收缩，都可以通过补偿孔和旁通孔得到补偿。
在前盘后鼓式的双回路制动系统中，由于盘式制动器的制动块与制动盘之间的间隙较小，且其油缸活塞的回位仅靠橡胶密封圈的弹力而无强力的回位弹簧，所以盘式制动器开始起制动作用与制动回路中压力开始升高几乎是同时发生的，因此通往盘式制动器的管路应与双腔制动主缸装有较弱回位弹簧的那一工作腔相接。由于同样原因，在解除制动时，在通往盘式制动器的管路中不允许有残余压力。而通往鼓式制动器的管路，在开放制动踏板时，必须保有残余压力，为此在与其相通的制动主缸工作腔的出口应装上止回阀。
由此可见，采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双腔制动主缸的另一腔仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车制动距离增长，制动力减小。大大提高了工作的可靠性。制动主缸由灰铸铁制造，也可采用低碳钢冷挤成形；活塞可由灰铸铁、铝合金或中碳钢制造。
3 制动性能分析
任何一套制动装置都是由制动器和制动驱动机构两部分组成。
汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。
3.1 制动性能评价指标
汽车制动性能主要由以下三个方面来评价：
1）制动效能，即制动距离和制动减速度；
2）制动效能的稳定性，即抗衰退性能；
3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。
3.2 制动效能
制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。制动效能是制动性能中最基本的评价指标。制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。
3.3 制动效能的恒定性
制动效能的恒定性主要指的是抗热衰性能。汽车在高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能否保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
4 结论
本次设计要求轿车具有足够的制动效能，工作可靠，在任何速度下制动时不丧失操纵性和方向稳定性，制动能力的热稳定性良好，操纵轻便，制动噪声小，有合适的自动调整间隙机构等。设计中为了提高汽车的安全性和舒适性，经过理论和实际分析，最终选取前盘后鼓式制动器；串联双腔的液压主缸；采用X型双管路制动系统。经计算可知人力无法满足制动力的要求，加装了真空助力器。采用的制动系统的驻车制动满足国家对汽车驻车坡度的要求，其他相关评价指标也符合要求。最终，本次设计的汽车制动系统基本达到了预期目标。