盘式制动器的匹配设计

严 亮

（江西省萍乡市方圆实业有限公司，萍乡 337253）

盘式制动器的匹配设计

严 亮

（江西省萍乡市方圆实业有限公司，萍乡 337253）

本文以盘式制动器作为研究对象，对其匹配设计，希望能够为我国车辆制动器设计提供参考。

盘式制动器 制动效能 车辆制动

引言

目前，制动系统在设计中都是以计算机模拟技术、制动动力学和相关理论为前提，对于车辆制动器或制动系统进行设计，并将预期制动器或者是制动系统性能与车辆要求进行对比性分析，根据车辆要求进行相关调整，在车辆整体设计完毕后，将车辆各元件使用说明及技术要求进行记录，这样车辆就可以交给客户使用。伴随着世界范围内汽车行业的快速发展，国际上对于车辆元件划分更加细致，标准件使用数量逐渐增加，车辆生产企业将发展趋势主要集中在对于某一个零件设计方面，例如万向车辆生产企业就将发展集中在制动器上。

1 制动器类型选择及设计方案的确定

不同制动器类型所针对性的车辆型号之间存在差异，因此车辆在选择制动器一定要根据车辆的实际性能选择最佳制动器，在保证车辆安全的前提下才能满足车辆对于制动系统的需求。制动器设计研究中，主要是根据不用制动器类型存在的特点及设计方案，根据相关理论基础，最终确定制动器设计方案。

1.1 基于整车制动器类型的选择

制动系统作为车辆的重要组成部门，对于车辆舒适性能及安全性能都具有重要作用。车辆如果拥有良好的制动系统，能保证车辆在减速行驶中拥有一个相对适当的减速过程，直到车辆停止，车辆在下坡路段上也能够保证平稳的行驶速度。车辆在结构上的差异主要体现在轴数、驱动形式和布置形式上，车辆主要用途就是承载乘客及运输行李，因此车辆主要驱动形式有两种，分别是双轴线及4×2，制动系统在布置上主要有三种形式，分别是发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动和发动机后置后轮驱动。其中发动机前置前轮驱动布置形式最为显著性优点就是转向特性并不是很足，同时前置驱动的车辆在应对障碍物方面的性能优良，动力系设计紧密，车辆舒适性能较高，拥有良好的性能优势，因此在车辆制动系统中应用广泛。

1.2 盘式制动器的结构特点分析

如果车辆所承载的重量较小，在实际驾驶中几乎没有任何超载的可能性，那么该类汽车在选择制动器中选择单盘式制动器就能满足车辆制动需求。因此，现在客车及乘用车所选择的制动器都是单盘式制动器。下文所提到的盘式制动器均为单盘式制动器。图1所示是某车辆盘式制动器示意图，由图1可发现，盘式制动器在车辆中应用主要由四个部分构成，分别是制动盘、制动块、制动衬板及钳体。

图1 盘式制动器安装位置图

根据不同钳体特点又可以分为定钳和浮钳盘式制动器。定钳盘式制动器的整个钳体直接安装在车辆中，不能进行轴向或旋转方向上的移动，因此车辆制动器两侧分别安装了制动元件，主要目的就是推动制动块的移动，定钳制动器在实际安装中所需要的空间范围较大，这样才能够在制动器两侧安装相对应的驱动性元件，同时钳体元件在安装中也较为复杂。现代车辆空间结构有限，结构十分繁琐，因此定钳盘式制动器安装方式难以满足现代车辆需求，已经逐渐被浮钳盘式制动器所替代。浮钳盘式制动器在实际安装中仅需要安装制动轮缸即可，通过制动轮缸就可促进制动块的移动，正常情况下钳体支架安装在转向节上，浮钳盘式制动器在实际安装中所需要的空间较小，同时制动系统整体重量较轻，结构相对于紧密，已经成为现代车辆制动器主要选择的安装形式。

2 基于整车盘式制动器的设计

在对于车辆性能进行制动器特点整体性研究后，根据制动器相关理论内容，选择对于车辆整体性能影响最大的参数对比，最后确定制动器类型。制动器选择最佳的情况是车辆制动性能和预期完全一致，但是车辆制动系统在实际应用中受众多因素的影响，制动系统效能与预期间可能存在一定差异。

2.1 整车制动器设计相关结构

制动器一般都安装在车辆的车轮内，浮钳盘式制动器的钳体安装在制动盘的两侧，为保证钳体能进行轴向上的移动，支架需要固定在转向节上面，因此导向销在实际运行中需要与支架相互连接，二者之间相互配合，才能保证车轴与车轮同时转动。在对实际制动器安装方式和性能进行分析后，认为悬架系统及转向系统等对于制动器在车辆性能中的影响最为明显。

2.2 制动器结构设计

在对制动器影响因素分析后可发现，制动盘是制动器设计的关键环节，想要设计出性能良好的制动盘，就应选择最佳的物理材料、设计出科学合理的制动盘尺寸，才能保证最后制动器性能的优良及体积的合理。

2.2.1 制动盘设计

由于现代车辆所拥有的空间面积有限，一般在轮辋直径的设计上，将制动盘前置直径设计为260mm，将后置直径设计为230mm。制动盘整体厚度由两部分组成，分别是盘廓和摩擦面的厚度，在将制动盘整体厚度确定完毕后，需要保证制动器所的相关参数与车辆其他元件参数互不影响。

制动盘制动过程中，制动器所能作用的有效半径与制动器的力矩间呈现正比例关系，因此制动盘材料的选择十分重要，在保证制动盘力矩实际需求的情况下，还需要有效减少制动盘体积。制动块在与制动盘摩擦过程中会产生大量热量，热量通过环面传递给整体制动系统，系统内材料就会由于热量出现膨胀现象，这就需要摩擦环部分的热流密度较大，同时制动盘要与摩擦环间形成反作用力膨胀结构。制动盘设计的这种不均匀热应力结构，造成制动盘在长时间的移动之后颈部方向会出现锥变，摩擦环面整体呈现伞性。如图2所示为制动盘整体结构示意图。

图2 制动盘整体结构示意图

2.2.2 制动器设计

在对于制动盘设计完毕后，制动器设计工作就较为便捷，主要是车辆生产企业根据自身经验，设计出制动器整体结构，制动器整体结构如图3所示。由图3可知，钳体在实际安装后内侧具有活塞，主要目的是使制动器腔室能够根据轴线进行驱动，同时活塞直径需要与腔室直径统一。为满足车辆对于制动器性能需求，钳体在实际运行中所需要承受的压力较大，因此钳体结构设计较为繁琐，整个钳体都是通过支架进行支撑，同时钳体应与转向节进行连接。

图3 制动器总成及剖视图

3 结论

制动器所涉及的动力系统十分复杂，需要制动器在实际设计中不断进行调整及改进，才能够满足现代车辆的性能需求。本文仅对于制动器匹配设计及性能进行研究，还存在一定不足，仅供参考。

[1]王红艳，赵萌萌，袁晓东.盘式制动器的匹配设计分析[J].汽车工程，2015.

[2]龚友，刘星荣，葛如海.探析盘式制动器的匹配[J].轻型汽车技术，2014.

[3]陆刚，陈宽厚，陆建清.盘式制动器的匹配设计优化[C].中国客车学术年会，2013.

[4]王望予.汽车设计[M].4版.北京：机械工业出版社，2014.

Matching Design of Disc Brake

YAN Liang
(Jiangxi Province, Pingxiang City, Fangyuan Industrial Co., Ltd, Pingxiang 337253)

In this paper, take the disc brake as the research object and matching design, hoping to provide reference for the design of the vehicle brake.

disc brake, braking efficiency, vehicle braking