盘式制动器设计指南更新.doc

3行车制动系统

3.1分系统—制动器总成

制动器类型：盘

制动钳的结构

制动钳的分类和结构可以参照其它资料，我公司的制动钳均属于浮动钳，目前前制动钳按照缸数分有单缸和双缸〔例如P11、B13〕两种，后制动钳皆为单缸，B11后制动钳为综合驻车式制动钳，除了可以实现行车制动外还能够实现驻车的功能。

浮动式制动钳的结构型式主要有：

滑轨式

导向销式：我公司目前采用的均为此种型式。有的导向销在钳体上〔B14后钳〕，有的在支架上〔B11前钳〕；有的没有制动钳支架而是固定在转向节或者制动底板〔T11后钳〕等其它零件上。

综合起来就是：

下面我们来看一下制动完以后的回位原理：

密封圈与钳体和活塞的细节关系如下：

未工作时工作时

制动钳

支架和钳体一般为铸造件，材料大局部为球墨铸铁，现在有的制动钳开始使用新的材料，如B11后制动钳钳体采用铝合金材料。

在浮动式制动钳中，钳体只承受轴向力；主要是作用在制动钳钩爪上外制动块给卡钳的反作用力，还有作用在卡钳缸孔底部的液压力，如下列图所示。

所以在实施制动过程中卡钳体在这两个力的作用下整体产生弯曲变形，如下列图所示。

这种变形所导致的后果是非常严重的，将产生制动块、制动盘径向偏磨，在制动过程中制动块与制动盘接触不均匀而导致局部过热，进而导致制动盘的磨损不均匀。

鉴于以上的问题，抵抗这种变形是设计卡钳时首先要考虑的，即卡钳必须具有一定的轴向刚度。在卡钳材料一定的情况下，在这里起关键作用的是卡钳的缸背的厚度，缸径51mm以上的卡钳该厚度一般控制在11mm-14mm

除此之外，钩爪内过度圆弧，以及观察孔的位置都对卡钳的刚度有影响。遵循的规那么是：在允许的情况下尽量采用大的过渡圆角，并且将观察孔尽可能的缩小其轴向长度，但不允许越过制动盘为工作面。

在卡钳的设计阶段CAE分析必不可少，由于卡钳属对称件，为了方便划分网格并缩短计算时间，通常将卡钳从对称面分割开，如下列图所示。

卡钳CAE分析时的材料属性及边界条件如下：

1〕首先要设置好模型的材料属性，目前卡钳多数采用QT500-7，可以查国家标准或通过实验获得该种材料做CAE分析所需要的参数，主要是杨氏模量、屈服强度和泊松比。

钳钩爪内平面上过缸孔中心，且平行与两支耳孔连线的一条直线上限制其轴向运动，如下列图

称面上允许在该平面内的滑动，但不允许垂直于该面的运动，如下列图

支耳孔允许沿该圆柱面的转动与滑动，如下列图

缸孔内壁受压面承受10Mpa的压力〔也有厂家设置为12-15Mpa〕如下列图

经过计算之后就可以得到必要的应力及应变值，如下列图所示

应力的判断比拟简单，只需要比照材料的屈服强度即可，但卡钳的刚度判断就全评各厂家的经验值，如TRW要求卡钳缸孔底部的轴向移动量在10Mpa时不超过0.27mm。

制动钳支架的设计

在浮动式制动钳中，制动时的切向力全部是有卡钳支架承受的，现在几大厂商所设计的制动钳支架大致可分为两类，一类是如大陆公司设计的推拉式制动钳支架，如下列图

这种支架在面向轮辋的一端是断开的，为了增加制动时卡钳支架的刚度，特意设计了卡钳支架与制动块的连接机构，通过一个推拉机构使的在制动时支架的两个悬臂都受力作用。

另一种结构是如TRW、BOSCH、DELPHI等更多公司所采用的整体式结构，如下列图

弯筋

弯筋

这种支架在轮辋一面通过一条弯筋将支架的两悬臂连接起来，而支架与制动块的连接结构就大为简化了，在制动时刚度更好；所以使用的也更普遍。

因为在浮动钳中支架承受比拟大的载荷，而其有具有比拟复杂的形状，因此目前支架多采用QT铸造，多数厂家采用与卡钳相同的QT500-7。支架的CAE分析较卡钳体要简单，只需要设置两固定孔固定约束，在两个受力面〔制动块传递的推力〕施加计算出的制动力即可，对于支架的CAE分析不要是考核其强度；判断方法也较简单，只要将计算出的最大主应力与材料的许用应力做比拟即可，如下列图

摩擦块的设计

摩擦块在制动器中非常重要，在制动器的噪音及振动问题中70%是与摩擦材料的选取有关系，另外就是与摩擦块相对偶的制动盘导致的。

普通的摩擦块包括有，背板、摩擦材料、消音片〔非必须件〕、报警器等，如下列图

消音片背板摩擦材料

消音片

背板

摩擦材料

摩擦材料在摩擦块中起举足轻重的作用，因此摩擦材料的选择非常之重要，目前摩擦材料也大致可分为两大类，一种是主要在欧洲使用的半金属或少金属摩擦材料，这种摩擦材料有比拟好的摩擦系数稳定性，但其抗振动噪音的能力却不突出；另一种那么恰恰相反，要好的抗振性能，但性能却不如半金属摩擦材料，这就是在美国及日本普遍使用的复合陶瓷材料。如下列图所列为不同摩擦材料

一般制动器厂商或整车厂商在选择摩擦材料的时候都事