1041普通貨車制動(dòng)器設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】【汽車專業(yè)】

1 目錄 前言 .1 第 1 章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .2 1.1 概述 .2 1.2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 .3 1.3 制動(dòng)系統(tǒng)的主要參考及其選擇 .9 第 2 章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 2.1 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 2.2 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 .19 2.3 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) .20 2.4 同步附著系數(shù) .24 2.5 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 .24 2.6 制動(dòng)器的主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .25 2.7 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算 .27 第 3 章 駐車車制動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .32 3.1 滿載時(shí) .32 3.2 空載時(shí) .33 結(jié) 論 .36 參考文獻(xiàn) .37 致 謝 .38 2 摘 要 汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車，使下坡形式的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停使的汽車在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著高速公路的發(fā)展 和車速的提高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。 本設(shè)計(jì)是輕型貨車的制動(dòng)系設(shè)計(jì) ,經(jīng)過查資料和參考以往的設(shè)計(jì) ,采用液壓為動(dòng)力源的行車制動(dòng)和以人力手動(dòng)機(jī)械式的駐車車制動(dòng) .行車制動(dòng)采用鼓式制動(dòng)器駐車制動(dòng)采用附裝在后輪上的。即行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)同用一套制動(dòng)蹄片和制動(dòng)鼓。它的特點(diǎn)是可以減少制動(dòng)系所占的空間 ,使其總體結(jié)構(gòu)簡化 ,并且在后輪行車制動(dòng)失效時(shí)駐車車制動(dòng)可以充當(dāng)剎車 ,使其安全性能更高。 關(guān)鍵詞 : 輕型載貨車 ；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)； 3 ABSTRACT Automotive brake system is used to force the moving car slow down or stop, so that the cars speed downhill form stable and to have stopped the car in place (including the slope) resides not move the body. With the development o f highway and the speed increases and increasing traffic density, in order to ensure traffic safety, vehicle brake system operational reliability is becoming increasingly important, and only the brake good, reliable car brake system, can fully play its dynamic performance. The design is light truck brake system design, through to find information and reference the previous design, the use of hydraulic brake for the power source and the human hand mechanical parking brake. Brake drum brake used in brake attached to the rear wheel using the. The brake and parking brake with a set of brake shoes and brake drums. It can reduce the braking system is characterized by the amount of space, so the overall structure is simplified, and the failure of the rear brake parking brake can act as a brake to secure higher performance. Key words： Light trucks； Brake； Design 4 前 言 輕型載貨車主要用于中、短途載貨運(yùn)輸，一般能滿足城效區(qū)及農(nóng)村附近的貨運(yùn)要求，個(gè)別還用于客運(yùn)。 本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐和對 城效區(qū)及 農(nóng)村實(shí)際狀況的考察。依據(jù) 城效區(qū)及 農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力和農(nóng)村交通的狀況，提供一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案。 汽車的制動(dòng)器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)工作中最重要的一環(huán)，他對汽車的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和在市場 上的競爭力有著很重要的影響 。 汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車的車速保持穩(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)。 隨著汽車速度的提高及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動(dòng)工作的可靠性顯得日益重要。隨著政府對農(nóng)民收入在政策上的支持，農(nóng)民的收入得到很大改善。同時(shí)國家也加強(qiáng)了農(nóng)村道路的建設(shè)力度，在未來的幾年內(nèi)農(nóng)村的交通狀況將會(huì)的到比較大的改觀。相信這種有針對性的 輕型載貨 車會(huì)受到農(nóng)民朋友的青睞。 5 第一章制動(dòng)系設(shè)計(jì) 1.1 概 述 汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車，使下坡形式的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停使的汽車在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著高速公路的發(fā)展和車速的提高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。 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)常采用單回路、雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保持其 工作可靠。 行車制動(dòng)裝置由制動(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。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)有操縱主缸和制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱是 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。 行車制動(dòng)應(yīng)滿足如下要求： 一、 適應(yīng)有關(guān)要求和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對象國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 二、 具有足夠的制動(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)來評定。 三、 工作可靠。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%。 四、 制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 五、 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。為此，汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng) 6 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。 六、 制動(dòng)踏板的位置和行程符合人 機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便，舒適，能減少疲勞。踏板行程不大 于 170mm,其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。各國法規(guī)規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為 700N。設(shè)計(jì)時(shí)，緊急制動(dòng)（約占制動(dòng)總次數(shù)的 5%10%）踏板力的選取范圍為 350 550N 采用伺服制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)應(yīng)取小值。 七、 作用滯后的時(shí)間要盡可能的短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平的時(shí)間（制動(dòng)滯后時(shí)間）和從開放踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間（解除制動(dòng)滯后時(shí)間）。 八、 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 九、 與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 十、 制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號等報(bào)警裝置以便能及時(shí)發(fā) 現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中也應(yīng)有必要的安全裝置；例如一旦主，掛之間的連接制動(dòng)管路損壞，應(yīng)有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置；在行駛過程中掛車一旦脫掛，亦應(yīng)有安全裝置驅(qū)使駐車制動(dòng)將其停駐。 十一、 能全天侯使用，氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰。 十二、 制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。 1.2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 除了輔助制動(dòng)裝置是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣或其它緩速措施對下長坡的汽 車進(jìn)行減緩或穩(wěn)定車速外，汽車制動(dòng)器幾乎都是機(jī)械摩擦式的，既是利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面間的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩使汽車減速或停車的。 汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動(dòng)系某軸上，例如變速器第二軸的后端或傳動(dòng) 7 軸的前端。摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀有可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張式鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者又安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的突緣上或變速器殼 或與其相固定的支架上；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動(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)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)器中帶式制動(dòng)器曾僅用于某些汽車的中央制動(dòng)器，現(xiàn)在汽車已很少使用。由于外束型鼓式制動(dòng)器通常簡稱為帶式制動(dòng)器，而且在汽車上已很 少使用，所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常稱為鼓式制動(dòng)器，而通常所說的鼓式制動(dòng)器即是這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。盤式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動(dòng)盤，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。當(dāng)制動(dòng)盤被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤上的摩擦力矩。盤式制動(dòng)器常用作轎車的車輪制動(dòng)器，也可用于各種汽車的中央制動(dòng)器。 綜上所述，故選鼓式制動(dòng)器。 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇： 鼓式制動(dòng)器可按其制動(dòng)蹄的受力情況分類（見圖 1-1）他們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ?動(dòng)效能的影響均不同。 制動(dòng)蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動(dòng)蹄張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向是一致的制動(dòng)蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。 8 圖 1-1 鼓式制動(dòng)器示意圖 一、 領(lǐng)從蹄式 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端（圖 1-1a）。張開裝置有兩種形式，第一種用凸輪或楔塊式張開裝置。其中，平衡凸塊和楔塊式張開裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)楔塊是浮動(dòng)的， 9 故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個(gè)活塞直徑相等的輪缸（液壓傳動(dòng)），可保證作用在兩蹄上的張開力相等。 領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游：前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙工作容易。但領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片上的單位壓力不等（在兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下），故兩蹄片磨損不均勻，壽命不同的特點(diǎn)。此 外，因只有一個(gè)輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路作用下工作。 領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器得到廣泛的應(yīng)用，特別是轎車和輕型貨車、客車的后輪制動(dòng)器用得較多。 二、 雙領(lǐng)蹄式 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的不同端，如圖 1-1b 所示，領(lǐng)蹄的固定端在下方，從蹄的固定端在上方。每塊蹄片有各自獨(dú)立的張開裝置，而且位于與固定支點(diǎn)相對 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)器還有調(diào)整蹄片和制動(dòng)鼓之間的間隙工作容易 進(jìn)行和兩蹄片上的單位壓力相等，使之磨損均勻，壽命相同等優(yōu)點(diǎn)。雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，僅強(qiáng)于增力式制動(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)從蹄制動(dòng)器比較，由于多了一個(gè)輪缸，使結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。 這種制動(dòng)器適用于前進(jìn)制動(dòng)時(shí)前軸的軸荷及附著力大于后軸，而倒車制動(dòng)時(shí)則相反的汽車上。它之所以不用于后輪，還因?yàn)閮蓚€(gè)互相成中心對稱的輪缸，難以附加駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 三、 雙向雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩蹄片浮動(dòng)，用各有兩個(gè)活塞的輪缸張開蹄片（圖 1-1c） . 無論是前進(jìn)或者是 后退制動(dòng)時(shí)，這種制動(dòng)器的兩塊蹄片始終為領(lǐng)蹄，所以制動(dòng)效能相當(dāng)高，而且不變。由于制動(dòng)器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)輪缸，所以適用于雙回路驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)一條管路失效后，制動(dòng)器轉(zhuǎn)變?yōu)轭I(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。除此之 10 外，雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的兩蹄片上單位壓力相等，因而磨損均勻，壽命相同。雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器因有兩個(gè)輪缸，故結(jié)構(gòu)上復(fù)雜，且調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙工作困難是它的缺點(diǎn)。 這種制動(dòng)器得到比較廣泛的應(yīng)用。如用于后輪，則需要另設(shè)中央制動(dòng)器。 四、 雙從蹄式 雙從蹄式制動(dòng)器的兩蹄片各有一個(gè)固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(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（圖 1-1d）。 雙從蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能穩(wěn)定性最好，但因制動(dòng)器效能最低，所以很少采用。 五、 單向增力式 單向增力式制動(dòng)器的兩蹄片只有一個(gè)固定支點(diǎn)，兩蹄下端經(jīng)推桿相互連接成一體，制動(dòng)器僅有一個(gè)輪缸用來產(chǎn)生推力張開蹄片（圖 1-1e）。 汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，兩蹄片皆為領(lǐng)蹄，次領(lǐng)蹄上不存在輪缸張開力，而且由于領(lǐng)蹄上的摩擦力經(jīng)推桿作用到次領(lǐng)蹄，使制動(dòng)器效能很高，居各式制動(dòng)器之首。與雙向增力式制動(dòng)器比較，這種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)比較簡單。因兩塊蹄片都是領(lǐng)蹄，所以制動(dòng)器效能穩(wěn)定性相當(dāng)差。倒車制動(dòng)時(shí)，兩領(lǐng)蹄又 皆為從蹄，結(jié)果制動(dòng)效能很低。因兩蹄片上單位壓力不等，造成蹄片磨損不均勻，壽命不一樣。這種制動(dòng)器只有一個(gè)輪缸，故不適合用于雙回路驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；另外由于兩蹄片下部聯(lián)動(dòng)，使調(diào)整蹄片間隙工作變得困難。 少數(shù)輕、中型貨車用來作前制動(dòng)器。 六、雙向增力式 雙向增力式制動(dòng)器的兩蹄片端部各有一個(gè)制動(dòng)時(shí)不同時(shí)使用的共同支點(diǎn)，支點(diǎn)下方有一個(gè)輪缸，內(nèi)裝兩個(gè)活塞用來同時(shí)驅(qū)動(dòng)張開兩蹄片，兩蹄片下方經(jīng)推桿連接成一體（圖 1-1f）。 與單向增力式不同的是次蹄片上也作用有來自輪缸活塞推壓的張開力，盡管這個(gè)張開力的制動(dòng)力矩能大到主領(lǐng)蹄制動(dòng)力矩 的 2 3 倍。因此，采用這種制動(dòng)器后，即使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中不用伺服裝置，也可以借助很小的踏板力得到很大的制動(dòng)力矩。這種制動(dòng)器前進(jìn)與倒車的制動(dòng)效果不變。 11 雙向增力式制動(dòng)器因兩蹄片均為領(lǐng)蹄，所以制動(dòng)器效能穩(wěn)定性比較差。除此之外，兩蹄片上的單位壓力不等，故磨損不均勻 ，壽命不同。調(diào)整間隙工作與單向增力式一樣比較困難。因只有一個(gè)輪缸，故制動(dòng)器不適合用于有的雙回路驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 上述制動(dòng)器的特點(diǎn)是用制動(dòng)器效能、效能的穩(wěn)定性和摩擦襯片磨損均勻程度來評價(jià)。增力式制動(dòng)器效能最高，雙領(lǐng)蹄次之，領(lǐng)從蹄式更次之，還有一種雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 的效能最低，故極少采用。而就工作穩(wěn)定性來考慮，名次排列正好與效能排列相反，雙從蹄式最好，增力式最差。摩擦系數(shù)的變化是影響制動(dòng)器工作效能穩(wěn)定性的主要因素。 還應(yīng)指出，制動(dòng)器的效能不僅與制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù)有關(guān)，也受到其他因素的影響。例如制動(dòng)器摩擦襯片與制動(dòng)鼓僅在襯片的中部接觸時(shí)，輸出的制動(dòng)力矩最小；而在襯片的兩端接觸時(shí)，輸出的制動(dòng)力矩最大。制動(dòng)器的效能常以制動(dòng)效能因數(shù)或簡稱制動(dòng)因數(shù) BF（ brake factor）來衡量，制動(dòng)因數(shù) BF 可用下式表達(dá)： PfNfNBF /)21( 式中： 21, fNfN 制動(dòng)器摩擦副間的摩擦力； 21,NN 制動(dòng)器摩擦副間的法向力，對平衡式鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器： 21 NN f 制動(dòng)器摩擦副間的摩擦系數(shù)； p 鼓式制動(dòng)器的蹄端作用力。 基本尺寸比例相同的各種內(nèi)張式制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù) BF與摩擦系數(shù) f之間的關(guān)系如（圖 1-2）所示。 BF 值越大，即制動(dòng)效能好。在制動(dòng)過程中由于熱衰退，摩擦系數(shù)是變化的。因此摩擦系數(shù)變化時(shí)， BF 值變化小的，制動(dòng)器效能穩(wěn)定性就好。 綜上所述，本設(shè)計(jì)選雙向增力式制動(dòng)器。在行車制動(dòng)器中裝有駐車制動(dòng)器。前輪采用單回路。后輪有駐車制動(dòng)器，一旦油關(guān)失效駐車可充當(dāng)剎車。 12 圖 1-2 鼓式制動(dòng)器效能因數(shù)與摩擦因數(shù)的關(guān)系 1-雙向增力式 2-雙領(lǐng)蹄式 3-領(lǐng)從蹄式 4-雙從蹄式 1.3 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的需要給定的整車參數(shù)有： 型式 平頭、雙軸、后橋驅(qū)動(dòng)、輕型載貨汽車 載重量 2000 全長 4800 最寬 1860 總高 空車 2100 滿載 2065 軸距 2800 輪距 前 1480 后 1470 前懸 700 后懸 1250 整備重量 （包括燃料、水、備胎） 2000 滿載總重 4195 空車軸荷分配 前軸 1000 50% 后軸 1000 50% 13 滿載軸荷分配 前軸 1384 33% 后軸 2810 67% 貨廂外形尺寸 長 3120 寬 1850 高 450 貨廂內(nèi)部尺寸 長 3000 寬 1770 高 400 貨廂底板距地面高度 空車時(shí) 950 滿載時(shí) 865 最小離地間隙（滿載） 前軸下部 185 mm 后橋殼下部 190 mm 發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼下 215mm 最大涉水深度 450 接近角 42 離去角 31 縱向通過半徑 最大爬坡度 20 度 最小轉(zhuǎn)彎半徑 5.7m 最高車速 滿載時(shí) 100km/h （ 85km/h） 燃油消耗量 滿載時(shí) 小于 9.5 升 /百公里 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車裝載量 =2000kg 設(shè)計(jì)乘員數(shù) 3 人 滿人數(shù)質(zhì)量為 3*65kg=195kg 汽車整備質(zhì)量利用系數(shù)0m =1 （柴油機(jī)取 0.81） 故汽車整備質(zhì)量 =2000kg 故汽車總重 =4195kg 一、鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 1、制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D： 輪輞直徑 Dr=16*22=352mm； 輸入力 F0 一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。 14 但增大 D 受輪輞內(nèi)徑限制，制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不大于 20mm，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并且有利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。 制動(dòng)鼓與輪輞直徑之比 D/Dr 的范圍如下： 轎車： D/Dr=0.64 0.74 貨車： D/Dr=0.70 0.83 D = 352*0.82 = 289 mm； （ 1-1） 輪轂內(nèi)徑： D=290mm。 2、制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角和寬度 b 實(shí)驗(yàn)表明摩擦襯片包角角減小雖然有利于散 熱，但單位壓力過高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處的單位壓力最小。因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于 120。 故取 = 110 摩擦襯片寬度尺寸 b 的選取對摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些則質(zhì)量大，不易加工，并且增加成本，過大 也不宜保證與制動(dòng)鼓全面接觸。 制動(dòng)鼓半徑 R 確定后， 襯片的摩擦面積為 Ap=R b.制動(dòng)器各蹄襯片總得摩擦面積 AP 越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。 根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車總質(zhì)量增大而增大， 由貨車質(zhì)量單個(gè)制動(dòng)器總的襯片面積 Ap=150 250cm2 mmRAbmmmmRRbApP 68944.1150100200/944.18.1/180/1001502/300 （ 1-2） 取 b=65 mm 15 3、摩擦襯片起始角 0 一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令 2/900 如圖所示，有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點(diǎn)對稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性和制動(dòng)性能。故取 0 9 0 1 1 0 / 2 3 5 o o o （ 1-3） 4、張開力 0F 作用線到制動(dòng)器中心的距離 a 在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a 盡可能大，以提高制動(dòng)效能： mmRa 1201508.08.0 （ 1-4） 取 a=110mm 圖 1-3 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù) 5、制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo) k 和 c 在保證兩蹄支撐端面不致相互干涉的條件下，使 c 盡可能的大， k 盡可能小，暫定 c =0.8R =120 mm 取 c=110mm k = 20 mm. 6、摩擦片摩擦系數(shù) f 選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其穩(wěn)定性要好，受高 16 溫度和壓力影響要小。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 0.3 0.5，少數(shù)可達(dá) 0.7。一般來說，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。 所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。 故取 f=0.30。 17 第二章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律 除摩擦襯片因有彈性容易變形外，制動(dòng)鼓蹄片和支承也有變形所以，計(jì)算法向力在摩擦襯片上的分布規(guī)律比較困難。通常只考慮襯片徑向變形的影響，其他零件 變形的影響較小而忽略不計(jì)。 制動(dòng)蹄有一個(gè)自由度和兩個(gè)自由度之分，本設(shè)計(jì)的制動(dòng)蹄有兩個(gè)自由度，兩個(gè)自由度的緊蹄摩擦襯片徑向變形規(guī)律，如圖 2-1 所示將坐標(biāo)原點(diǎn)取在制動(dòng)鼓中心 o 點(diǎn)。 y1 坐標(biāo)軸線通過蹄片的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心 a1 點(diǎn)。 圖 2-1 計(jì)算制動(dòng)蹄摩擦稱片徑向變形簡圖 制動(dòng)時(shí)，由于摩擦襯片變形，蹄片一面繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心移動(dòng)，同時(shí)還順著摩擦力作用的方向沿支承面移動(dòng)。結(jié)果蹄片中心位于 O1 點(diǎn)，因而未改變的摩擦襯片的表 面輪廓（ E， E 1 線）就沿 OO1 方向移動(dòng)進(jìn)入制動(dòng)鼓內(nèi)，顯然，表面上所有點(diǎn)在這個(gè)方向的變形是一樣的，位于半徑 OB1 上的任意點(diǎn) B1 的變形就是 B1 B1 線段，所以同樣一些點(diǎn)的徑向變 1 為 111111 c o s BCB 18 考慮到 9011 a 和 m ax111 OOBB r 所以對于緊蹄的徑向變形1 和壓力 P1為： )s in ()s in (11m a x1111m a x11 aapp （ 2-1） 式中： 1a -為任意半徑 OB1 和 y1軸之間的夾角； 1 -最大壓力線 OO1與 X1軸之間的夾角； 1 -半徑 OB1 和 OO1 線之間的夾 角； 所以可以認(rèn)為：對于尚未磨合的新制動(dòng)蹄襯片，沿其長度方向的壓力分布符合正弦曲線規(guī)律。 沿摩擦襯片長度方向壓力分布不均勻程度，可用不均勻系數(shù)評價(jià)： pqq /max 式中 maxq -制動(dòng)蹄襯片上的最大壓力； pq -在同等制動(dòng)力矩作用下，假想壓力分布均勻時(shí)的壓力。 在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí)，必須建立制動(dòng)蹄對制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系。 為計(jì)算制動(dòng)蹄片上的力矩 TTf1，在摩擦襯片表面上取一橫向單元面積，并使其位于與 y1 軸的交點(diǎn)為 a 處，單元面積為 bRda，其中 b 為摩擦襯片寬度， R 為制動(dòng)鼓半徑， da 為單元面積的包角，如圖（ 5）所示。 由制動(dòng)鼓作用在摩擦襯片單元面積的法向反力為： adabqV q b R V d adN s inm a x （ 2-2） 而摩擦力 fdN 產(chǎn)生制動(dòng)力矩為 ad afbRqdN fRdT Tf s in2m a x 在由 aa 區(qū)段上積分上式，得 )c o s( c o s2m a x aafbRqT Tf （ 2-3） 當(dāng)法向壓力均布時(shí) )(2 aafdRqTbRd aqdNpTfp （ 2-4） 不均勻系數(shù) 19 )c o s/ ( c o s) aaaa （ 圖 2-2 制動(dòng)力矩的計(jì)算用簡圖 17.135c o s2 180/110 )c o s/ ( c o s)）（ aaaa 其中： ,1a 前面已選定為 35 度 514,35,514,35 2211 aaaa 所以： 17.11 17.12 式（ 2-3）和（ 2-4）給出的是由壓力計(jì)算制動(dòng)力矩的方法，單在實(shí)際計(jì)算中采用由張開力 p 計(jì)算制動(dòng)力矩 Tf 的方法則更為方便。前蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩 TTf 可表達(dá)如下： 20 11PfNTTf （ 2-5） 式中 N1 單元 法向的合力； 1 摩擦力 fN1的作用半徑（見圖 2-2） 為了求的力 N1 和張開力 P1 的關(guān)系式，寫出制動(dòng)蹄上力的平衡方程式： 00)s in( c o sc o s1111111101 NfpCsap fNsaPxx （ 2-6） 式中 111 NX 軸與力 的作用線之間的夾角； S1x 支撐反力 Q 在 X1 軸上 的投影。 解式 （ 2-6），得 11111 )s in( c o s/ ffchpN （ 2-7） 圖 2-3 張開力計(jì)算用簡圖 對于前蹄可用下式表達(dá)為 11111111 )s in( c o s/ BPffcfh pPT Tf （ 2-8） 對于后蹄可類似地表示為 22222222 )s i n( c o s/ BPffcfh pPT Tf （ 2-9） 為了確定 2121 , ，必須求出法向力 N 及其分量。如果將 dN（見圖 2-3）看作是它投影在 x1軸和 y1 軸上的分量 dNx 和 dNy 的合力，根據(jù)式（ 2-2）有： 21 4/)2s i n2s i n2(s i ns i nm a x2m a xaabRqadabRqadNN aaaaX （ 2-10） 4/)2c o s2( c o sc o ss i nc o sm a xm a xaabRqadaabRqadNNy aaaa （ 2-11） 因此 )2s i n2s i n2/()2c o s2sa r c t a n ( c o)/a r c t a n ( aaaaNN xy 式中 aa 110,35,145 aa 所以 66.81 61.82 根據(jù)式（ 2-3）和式（ 2-5），并考慮到 2/1221 ）（ yX NNN 則有 2/1221 )2s i n2s i n2()2co s2/ ( co s)co s( co s4R aaaaaaR 所以： R1=152.6mm R2=158.7mm 又因： 0cos/ acc 其中 200a mmc 06.117 所以： mmD 3.1751 mmD 6.752 對具有兩蹄的制動(dòng)器來說，其制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 221121 DPDPTTT fff （ 2-12） 對于液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器來說， 21 PP ，所需的 張開力為 )/( 21 DDTP f （說明：制動(dòng)力矩 T，由法規(guī)規(guī)定的滿載時(shí)最小制動(dòng)距離是計(jì)算出所需的最大剎車制動(dòng)力矩得出） 所以： P=7000N； 計(jì)算鼓式制動(dòng)器，必須檢查蹄有無自鎖的可能。由式（ 2-7）得出自鎖條件。當(dāng)式（ 2-7）中的分母等于零時(shí)，蹄自鎖，即 0)s in( c o s 111 fpfc 如果式 )s in/(c o s 111 cpcf 22 成立，則不會(huì)自鎖。 因?yàn)椋?30.082.0)s in/(c o s 111 fcpc 故，制動(dòng)蹄不會(huì)自鎖。 2.2 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片的磨損，與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度的多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是很困難的。但實(shí)驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。 汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢能）的一部分轉(zhuǎn) 變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片的磨損愈嚴(yán)重。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為 w/mm2 。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 jvvttAvvmetAvvmeaa/)(4/)1)(4/)(21222212122211 （ 2-13） 式中， 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； am 汽車總質(zhì)量； 21,vv 汽車制動(dòng)初速度與終速度， m/s；計(jì)算時(shí) 3.5t 以上的貨車取1v =65km/h（ 18m/s）； j 制動(dòng)減速度。 2/sm ，計(jì)算時(shí)取 j=0.6g； t 制動(dòng)時(shí)間， s； A1 、 A2 前后制動(dòng)器襯片的摩擦面積； 制動(dòng)力分配系數(shù)。 23 在緊急制動(dòng)到 2v =0 時(shí)，并可近似的認(rèn)為 =1，則有 1211 4/ tAvme a 2212 4/ tAvme a (2-14) 鼓式制動(dòng)的比能量耗損率以不大于 1.8w/mm2 為易，但當(dāng)制動(dòng)初速度 1v 低于式（ 2-13）下面所規(guī)定的 1v 值時(shí)，則允許略大于 1.8w/mm2 。轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 6.0w/mm2 。比能量耗散率過高，不久會(huì)加速制動(dòng)襯片的磨損，而且可能引起制動(dòng)鼓或盤的龜裂。 其中 =1.92 所以 ： e1=1.36w/mm 2 e2=1.88w/mm 2 故符合要求。 磨損特性指標(biāo)也可用襯片的比摩擦力即單位面積的摩擦力來衡量。 單個(gè)車輪制動(dòng)器的比摩擦力為 RATF ff /0 式中， fT 單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩； R 制動(dòng)半徑 A 單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積。 當(dāng)制動(dòng)減速度 j=0.6g 時(shí)，鼓式制動(dòng)器的比摩擦力 F0f不大于 0.48N/mm2為宜。 所以： F0f =0.31 故符合要求。 2.3 制 動(dòng) 力 與 制 動(dòng) 力 分 配 系 數(shù) 汽車制動(dòng)時(shí)， 如果忽略路面對車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度 0 的車輪，其力矩平衡方程為： 0 ebf rFT (2-15) 式中 fT 制動(dòng)器對車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反， N*m； BF 地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，有稱 24 為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛的方向相反， N； er 車輪的有效半徑， m。 令 et rTtF / 并稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，因此又稱為制動(dòng)器周緣力。 tF 與地面制動(dòng)力 BF 的方向相反，當(dāng)車輪角速度 0 時(shí)，大小亦相等，且 tF 僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即 tF 取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓、或 氣壓成正比。當(dāng)加大踏板力以增大 fT 時(shí)， fF 和 BF 均隨之增大。但地面制動(dòng)力 BF 受著條件的限制，其值不可能大于附著力 F ，即 ZFF B 或 ZFFB m ax 式中 輪胎與地面間的附著系數(shù)； Z 地面對車輪的法向反力。 制動(dòng)器制動(dòng)力 tF 和地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 F 值時(shí)，車輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動(dòng)力矩 tT 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而 eff rTF / 即成為與BF 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力極限值。當(dāng)制動(dòng)達(dá)到 0 后，地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 F 值后就不在增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力 tF 由于踏板力 PF 的增大使摩擦力矩 rF 增大而繼續(xù)上升。 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對前、后軸車輪的法向反力 21,zz 為： )/(/)/(/1221uuguugdgdhLLGZdgdhLLGz （ 2-16） 25 圖 2-4 制動(dòng)力與踏板力 FP 的關(guān)系 式中 G 汽車所受重力； L 汽車軸距； 1L 汽車質(zhì)心離前軸距離； L2 汽車質(zhì)心離后軸距離； gh 汽車質(zhì)心高度； g 重力加速度； tu dd / 汽車制動(dòng)減速度。 汽車總的地面制動(dòng)力為 GqdgdGFFF tuBBB /21 （ 2-17） 式中 q 制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制動(dòng)力； 21, BB FF 前后軸車輪的地面 制動(dòng)力。 由以上兩式可求得前、后軸車輪附著力為 )*(/)/()(/)/(112221ggBggBhqLLGLhFLGFhqLLGLhFLLGF （ 2-18） 上式表明：汽車在附著系數(shù) 為任一確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即為極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度 q 或總制動(dòng)力 FB 的函數(shù)。當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過程可能出 26 現(xiàn)的情況有三種， 即： 一、 輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑 ； 二、 后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑 ； 三、 前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 在以上三種情況中，顯然是最后一種情況的附著條件利用最好。由上面的公式可以求出在任何附著系數(shù) 的路面上，前后輪同時(shí)抱死即前后軸車輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是： )/()(/ 122121 2121 ggBBff BBtt hqLhLFFFFgFFFF （ 2-19） 式中 1111 , ZFFF Bff 力前 軸 車 輪 的 制 動(dòng) 器 制 動(dòng)； 2222 , ZFFF Bff 動(dòng)力后軸車輪得到制動(dòng)器制 ； 1BF 前軸車輪的地面制動(dòng)力； 1BF 1BF 2BF 后軸車輪的地面制動(dòng)力； 21,ZZ 地面對前、后軸車輪的法向反力； 21,LL 汽車質(zhì)心離前、后軸的距離 G 汽車重力； gh 汽車質(zhì)心高度。 由上式可知，前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力 是21 , ff FF 的函數(shù)。 上式可消去 ，得 )2/()/4( 222/11222 fgfgf FhLGGFLhLGF 式中 L 汽車的軸距。 將上式繪成以 21, ff FF 為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡稱 I 曲線，如圖（ 2-5）所示。如果汽車前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力 21, ff FF能按曲線 I 的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù) 路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車輪同時(shí)抱死。然而，目前大多兩 軸汽車尤其是貨車的前后制動(dòng)力之比為一定值，并以前制動(dòng)器制動(dòng)力 1fF 與汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力 fF 之比；表面分配比例，稱為汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) ： )/(/ 2111 fffff FFFFF （ 2-20） 又由于在附著條件所限定的范圍內(nèi)，地面制動(dòng)力在數(shù) 值上等于相應(yīng)的制動(dòng)周緣力，故 又可通稱為制動(dòng)力分配系數(shù)。 27 線線（滿載）線（空載） 圖 2-5 I 曲線與 線 2.4 同 步 附 著 系 數(shù) 上式又可表達(dá)為： /)1(/ 12 ff FF 上式在圖中是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為（ 1- ） / 的直線，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為 的汽車的實(shí)際前、后制動(dòng)器動(dòng)力分配線，簡稱 線。圖中 線與 I 曲線交點(diǎn)處的附著系數(shù) 0 為同步附著系數(shù) 。它是汽車制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，有汽車結(jié)構(gòu)系數(shù)所決定。國外有的文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)，轎車取 為宜貨車取 5.0；6.0 00 。 故取 0 =0.6。 2.5 制 動(dòng) 器 最 大 制 動(dòng) 力 矩 應(yīng)合理的確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。 最大制動(dòng)力是汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力 21,ZZ 成正比。雙軸汽車前、后輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)制動(dòng)力之比為 )/()(/ 010221 gg hLhLZZ 式中 21,LL 汽車質(zhì)心離前、后輪的距離； 28 0 同步附著系數(shù)； gh 汽車質(zhì)心高度。 所以： 493.02810/1384/ 21 ff FF 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 222111effeffrFTrFT （ 2-21） 式中 1fF 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 11 ZFf ； 2fF 后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力， 22 ZFf ； 1Z 作用于前軸車輪上的地面法向反力； 2Z 作用于后軸車輪的地面法向反力； er 車輪的有效半徑。 對于常遇的道路條件較差、車速較低因而選取了較小的同步系數(shù) 0 值的汽車，為了保證在 0 的良好路面上 )6.0( 能夠制動(dòng)到后軸和前軸先抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度 q= ），前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩為： LrhLGrZT egef /)( 1211m a x1 LrhLGrZT egef /)( 2122m ax2 所以： max1fT =3.18 610 max2fT =3.16 610 。 2.6 制動(dòng)器的主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓應(yīng)具有較高的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具 有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。 制動(dòng)鼓有鑄造的和組合兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大的優(yōu)點(diǎn)。組合式制動(dòng)鼓的特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。 綜上所述，故選用鑄鐵制動(dòng)鼓，并且制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來 29 加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。 制動(dòng)鼓壁厚的選擇主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但實(shí)驗(yàn)表明，壁厚從 11mm 增至 20mm，摩擦表面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 7 12mm，中、重型貨車為 1318mm。 故取壁厚為 12mm。 二、 制動(dòng)蹄 制動(dòng)蹄采用鋼板沖壓 焊接制成。制動(dòng)蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度。 制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，其缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。 故選用鉚接。 三、 制動(dòng)底板 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)保證各安裝零應(yīng)有足夠的剛度。 故選用由鋼板沖壓成型的制動(dòng)底板并且有凹凸起伏的形狀。 四、 制動(dòng)輪缸 采用活塞式制動(dòng)蹄張開結(jié)構(gòu)。輪缸的缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制成?；钊?端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部。輪缸的工作腔 由靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。 五、 摩擦材料 制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性能好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。 30 目前在制動(dòng)器中普遍采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘接劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪聲消除劑等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的擾性較差，故應(yīng)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摩擦性能和其他性能。 另一種是編織材料，它是先用長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編制成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其擾性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在 CC 120100溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)（ f=4.0 以上），沖擊強(qiáng)度比模壓材料高 4 5 倍。但耐熱性差，在 CC250200 以上即不能承受較高的單 位壓力。磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下的汽車的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng)器。 粉末冶金摩擦材料是以鐵粉或銅粉為主要成分，加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退性能和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用與高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車。 綜上所述，故選用編織材料。 六、鼓式制動(dòng)器的調(diào)整機(jī)構(gòu) 制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤）與摩擦片（摩擦襯片）之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤）能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為 0.2 0.5mm； 盤式制動(dòng)器的為 0.1 0.3mm。此間隙的存 在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動(dòng)過程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)來確定。另外，制動(dòng)器在工作過程中會(huì)因?yàn)槟Σ疗ㄒr塊）的磨損而加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 故選用楔塊式自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。 2.7 制 動(dòng) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 選 擇 及 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 一、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的選擇 31 根據(jù)制動(dòng)力源的不同制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)、伺服制動(dòng)三大類。 1、簡單制動(dòng)系 即人力制動(dòng)，是靠司機(jī) 作用于制動(dòng)踏板上或手柄上的力作為動(dòng)力源。力的傳遞方式又有機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式靠桿系和鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低，故僅用于中小型汽車的制動(dòng)裝置中。液壓式簡單制動(dòng)系通常簡稱為液壓制動(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（ 0.1 0.3s），工作壓力高（可達(dá) 10 12mpa），輪缸尺寸小，可布置在制動(dòng)蹄內(nèi)部作為制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡單、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， 使制動(dòng)效能降低甚至失效。液壓式簡單制動(dòng)系曾廣泛用于轎車、輕型及輕型以下的貨車及部分中型貨車上。 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作用于對制動(dòng)回路中控制元件的操縱。在簡單制動(dòng)系中的踏板力其行程間的反比例關(guān)系在制動(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?氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)器最常見的型式，由于可獲得較大制動(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)之間的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單、連接和斷開都很方 便，因此廣泛用于總質(zhì)量位于 8 噸以上，尤其是 15 噸以上的載貨貨車、越野車和客車上。但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)，儲(chǔ)氣罐、制動(dòng)閥等裝置，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)生和撤消均較慢，作用滯后時(shí)間較長（ 0.30.9s），因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級控制元件 繼動(dòng)閥（即加速閥）以及快放閥；管路工作壓力較低（一般 0.5 0.7mpa）因而制動(dòng)氣室的直徑很大，只能置于制動(dòng)器之外，在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 的噪聲。 氣、液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種形式，即利用氣壓系統(tǒng)作為 32 普通的液壓制動(dòng)系主缸的驅(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)。由于氣壓系統(tǒng)的管路短，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 9 11 噸的中型汽車上也有采用。 全液壓動(dòng)力制動(dòng)系是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源。有開式（常流式）和閉式（常壓式）兩種。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)能力強(qiáng)、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置等優(yōu)點(diǎn)。 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對系統(tǒng)的密封性也要求較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，僅用于某些高級轎車和大型客車上。 3伺服制動(dòng)系 伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其它能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(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，在中級以上的轎車及輕、中型客車、貨車上得到廣泛的應(yīng)用。 綜上所述，故選用人力液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 二、液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、制動(dòng)輪缸直徑 d 的確定 制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄（塊）施加的張開力 F0 與輪剛直徑 d 和制動(dòng)管路壓力 p 的關(guān)系為 2/10 )/4( pFd （ 2-22） 制動(dòng)管路壓力不超過 10 12mpa。 取 p=12mpa 得 d=24.5mm 又因?yàn)檩喐字睆?d 應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取， 故取 d=25mm 2、制動(dòng)主缸的直徑 d0 的 確 定 。 33 第 i 個(gè)輪缸的工作容積為 iii dv 24 式中， di 為第 i 個(gè)輪缸活塞的直徑： n 為輪缸中活塞的數(shù)目； i 為第 i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程。 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對鼓式制動(dòng)器可取 i =2 2.5mm。 所有輪缸的總工作容積為 iVV iV= 2/425 2 981 mm3 式中， m 為輪缸的數(shù)目。 所以 V=4iV=2943mm3 制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為 VVV 0 式中， V 為制動(dòng) 軟管的容積變形。 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 0V 1.1V （轎車） 0V 1.3V （貨車） 主缸活塞行程 0S 和活塞直徑 d0 可用下確定 4/0200 SdV （ 2-23） 一般 0S =（ 0.8 1.2） d0 ?。?0S =1.2 d0 d0=28.86mm 又因?yàn)橹鞲椎闹睆?d0 應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列中選取， 故取 d0=30mm。 3、 制動(dòng)踏板力 Fp 制動(dòng)踏板力 Fp用下式計(jì)算 34 pp ipdF 4/20 （ 2-24） 式中， pi 為踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； 為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)構(gòu)效率，可取 =0.82 0.86 其中 制動(dòng)踏板杠桿比一般為 3.5到 4.65之間 pi =291/(291-217) =4,(說明：由制動(dòng)踏板設(shè)計(jì)圖得 ) 管路壓力不大于 10-12Mpa , 選裝合適的真空助力裝置可以使踏板力 Fp500N 制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為 500N（轎車）或 700N（貨車）。 故滿足要求。 35 第三章 駐車車制動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 汽車可能停駐的極限上坡角 1a ，根據(jù)后輪上的附著力與制動(dòng)力相等的條件可得： )/(tan 11 hga La （ 3-1） 汽車可能停駐的極限下坡角 2a ，同理可 得： )/(tan 12 hga La （ 3-2） 一般要求各類的最大駐坡不小于 16% 20%，在駐車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，安裝制動(dòng)器的空間及駐車制動(dòng)力源等條件允許的范圍內(nèi)，應(yīng)求后橋上駐車制動(dòng)力矩接近由 1a 所確定的極限值 mgResin 1a （因?yàn)?1a 大于 2a ），并保證下坡能停駐 的 坡度 不小 于 法規(guī) 值 。單 個(gè) 后輪 駐 車制 動(dòng)器 的 制動(dòng) 力 矩上 限為1/2mgResin 1a 。 3.1 滿載時(shí) 圖 3-1 為汽車在上坡路上停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： 22 ZF 即 LahgaamgZ /)s inc o s(2 （ 3-3） 同樣可求出汽車下坡停駐時(shí)的后軸的車輪的附著力為 LahgaamgZ /)s inc o s(1 故可求得汽車在上坡可能停駐的上坡角為 %5567.24)63475.03090/(106075.0t a n)/(t a n 111 hgLaa 同樣可求得汽車在上坡可 能停駐的上坡角為 %5.4167.18)63475.03090/(106075.0t a n)/(t a n 112 hgLaa 為使汽車能在接近于上式確定的坡度 a 的路面上停駐，則應(yīng)使后軸上的駐車制動(dòng)力矩接近于 a 所確定的極限值 mgResinga1，并保證在下坡路面上停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。 單個(gè)后輪駐車制動(dòng)器的制動(dòng)力矩上限為 36 mNamg 1.15577.24s i n3148.922582/1s i nRe2/1 1 3.2 空載時(shí) 分析與重載時(shí)相同把空載的參數(shù)代入得： 汽車