[CAD圖紙全套]基于有限元重型貨車制動器的設(shè)計(jì)

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 題背景及目的 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 3 題研究方法 . 4 期目標(biāo) . 4 計(jì)主要內(nèi)容 . 4 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案 5 動原理與工作過程 . 6 動器的結(jié)構(gòu)方案分析 . . 7 式制動器 . . 7 案確定 . . 10 章小結(jié) . 10 第 3 章 制動器 的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 本參數(shù) . . 11 步附著系數(shù)的確 定 . . 11 動器最大制動力矩的確定 . . 13 式制動器的主要參數(shù)選擇 . 14 動鼓直徑 . . . 15 擦片的寬度和包角 . . . 15 動器中心到張開力之間的作用 . . . 制動蹄支承銷中心位置 . . . 摩擦片摩擦系數(shù) . . . 17 動底板的材料選擇 . . . 18 動氣室的選擇 . . 18 一制動器各蹄產(chǎn)生的制動力矩 . 19 動器制動因數(shù)的計(jì)算 . 21 章小結(jié) . 4 章 制動性能分析 23 動性能評價 . . 23 動效能 . . 23 動效能的恒定性 . . 23 動時汽車的方向穩(wěn)定性性 . 動器動力分配曲線 . . 24 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 動減速度 . . 24 動距離 . . 25 擦襯片的磨損特性 . . 25 車制動計(jì)算 . 27 章小結(jié) . . 28 第 5章 鼓式制動器的三維建模 29 動蹄的建模 29 擦片的建模 . 30 簧的建模 . 31 輪軸的建模 . 32 動底板的建模 . 32 動鼓的建模 . 32 他零件的建模 . 34 式制動器的裝配 . 35 式制動器的分解 . 35 章小結(jié) . 36 第 6 章 制動器零件的有限元分析 37 力分析 . 37 擦片的分析 . . . 37 動蹄的分析 . . . . 41 動鼓的分析 . . . .力分析 . . 46 章小結(jié) . . 48 結(jié)論 49 參考文獻(xiàn) 50 致謝 51 附錄 52 摘 要 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 從汽車誕 生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就起著決定性作用。 據(jù)有關(guān)資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的 45%?？梢?，制動器是保證行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。此外，制動器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素 。 制動器是汽車制動系統(tǒng)中最重要的安全部件，對汽車制動器進(jìn)行深入的分析具有十分重要的意義。 本設(shè)計(jì)說明書主要介紹了鼓式制動器的設(shè)計(jì)。首先介紹了鼓式制動器的發(fā)展 及其結(jié)構(gòu)，并通過對鼓式制動器和盤式制動器的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。最終 確定采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動器。在計(jì)算出設(shè)計(jì)參數(shù)后，通過 三維制圖軟件建立模型，用 動器零件 的校核分析。 關(guān)鍵詞： 制動鼓；摩擦片；制動蹄；安全性； 氣壓制動 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 on s a to of is 5% of is to of a is a on of of is an is of on is of in to in to of of of of In of E of to on of 文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 緒 論 題背景及目的 重型貨車是我國應(yīng)用較廣泛的運(yùn)輸車，而制動器是重型貨車的重要部件， 其 制動性能是確保車輛行駛的主、被動安全性和提升車輛行駛的動力性決定因素之一。 應(yīng)用 軟件建立制動器主要零件的實(shí)體模型 ,然后利用 件 對制動器摩擦襯片有限元分析，為 重型貨車制動器 的設(shè)計(jì)與研究提供了 一種方法，可縮該制動器的研發(fā)周期 , 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本 , 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動分析奠定了基礎(chǔ)。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今社會最重要的交通工具之一，隨之而來的現(xiàn)象是人們對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性與舒適性的重點(diǎn)關(guān)注。 汽車制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動器的控制機(jī)構(gòu)和制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動器的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 據(jù)有關(guān)資料 的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的 45%?？梢姡苿悠魇潜ＷC行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。此外，制動器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素 。 制動器是 汽車制動系統(tǒng)中最重要的安全部件，對汽車制動器進(jìn)行深入的分析具有十分重要的意義。 目前，汽車所用都制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤 式 制動器 的主要優(yōu)點(diǎn)是 一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動 即可恢復(fù)正常；在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較?。恢苿颖P沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會 像 制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動踏板行程過大；較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動調(diào)整。 在高速剎車時能迅速制動，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車 ,制動效能的恒定性好 ,便于安裝像 樣的高級電子設(shè)備 。 鼓式 制動器 的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較 少 , 成本較低 ,便于維修 。 雖然在汽車制動器領(lǐng)域，盤式制動器將逐步取代鼓式制動器是必然的趨勢，但在現(xiàn)階段，鼓式制動器依然占據(jù)著很重要的位置。 。 四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù) 荷通常占汽車全部負(fù)荷的 70%前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式 。 現(xiàn)在轎車上應(yīng)用最為廣泛的是前盤后鼓式或全盤式制動器，其中 20的轎車采用前盤后鼓式制動器雖然在轎車領(lǐng)域全鼓式制動器已基本上淘汰，但在商用車上應(yīng)用最為廣泛仍是全鼓式制動器，至于前盤后鼓式制動器或全盤式制動器只應(yīng)用在有特殊需求客車或高檔客車上。 不過對于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 鼓式 制動器 相對 于 盤式 制動器 ，其制動效能和散熱性要差許多。鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上，制動力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量，制動蹄和制動鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降。另外，鼓式制動器在使用一段時間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙。 針對以上缺點(diǎn)，現(xiàn)在鼓式制動器則采取一些改進(jìn)措施： 1）合理確定制動鼓的直徑 2）合理確定摩擦襯片寬度 3）合理確定輪轂散熱結(jié)構(gòu) 4）合理選擇輪胎和輪輞 5）加裝氣門嘴固定卡 6）采用目前較 先進(jìn)的技術(shù)，以防車輪過熱，如采用制動間隙自動調(diào)整臂、使用緩速器。 E 是美國參數(shù)化公司 (稱 發(fā)的 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 件， 是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 該軟件先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)自動化 (列軟件的最新發(fā)展方向，成為提供工業(yè)解決方案的有力工具，因而被廣泛用于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真、有限元分析、電子、航空、航天、軍工等行業(yè)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，已使工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點(diǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新概念、新辦法已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并發(fā)揮出前所未有的作用，推動工程設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。 司的 e 是現(xiàn)代 統(tǒng)的代表，由它率先它采用的革命性的設(shè)計(jì)思想 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)，領(lǐng)導(dǎo)了現(xiàn)代 展的潮流。其主要特征功能有：全相關(guān)性、 基于特征的參數(shù)化模型建模、先進(jìn)的資料管理系統(tǒng)裝配管理工程數(shù)據(jù)庫再利用等，它易于使用，可在各種硬件平臺上運(yùn)行?？勺屖褂谜咄瑫r完成工業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能，模擬加工制造，縮短產(chǎn)品開發(fā)的時間和流程。 E 的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) (又稱尺寸驅(qū)動幾何技術(shù) )的基本思想，是和幾何約束確定產(chǎn)品形狀的幾何特征，參數(shù)化的產(chǎn)品模型由幾何模型和幾何約束共同構(gòu)成，完備的約束模型通過尺寸對幾何形狀的某些控制元素加以約束，構(gòu)成幾何元素惟一完整的表示。參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) (1)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動修改圖形功能為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品建模 和修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段。 (2)可滿足設(shè)計(jì)具有相同或相近幾何拓樸結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。 (3)可滿足不同零件曲面的公式化高精度設(shè)計(jì) 。 有限元技術(shù)是機(jī)械工程應(yīng)用中普遍采用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)之一，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分心計(jì)算問題的有效途徑，近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍提高，有限元技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的法陣，求解問題的范圍從線性問題發(fā)展到非線性問題，鼓式制動器具有系列化的特點(diǎn)，適于采用參數(shù)化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。因此有限元分析軟件對制動器的分析有重要意義。 近幾年國內(nèi)外鼓式制動器的有限元分 析的研究概況如下 8： 1999 年 C. 使用 一款卡車用鼓式制動器進(jìn)行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)制動鼓與摩擦襯片的法向壓力呈非線性分布。王良模、彭育輝于 2002 年應(yīng)用大型的機(jī)械軟件 I 立了某一國產(chǎn)雙向自增力鼓式制動器的有限元模型，對其強(qiáng)度進(jìn)行有限元方法的計(jì)算、分析。 2003 年呂振華、亓昌利用有限元分析軟件 立一種蹄鼓式制動器熱彈性耦合動力學(xué)分析的三維有限元模型，探討了進(jìn)行制動器熱彈性耦合 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 有限元分析的過程，通過仿真計(jì)算得到制動器工作過程中摩擦 副間接觸力分布、制動鼓瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場、變形場等重要信息。此外，劉立剛、王學(xué)林利用 件預(yù)測了某重型汽車的鼓式制動器分布式摩擦襯片的壓力分布、制動扭矩、制動器的應(yīng)力分布以及制動器的變形。 2005 年李亮、宋健通過建立循環(huán)制動過程中溫度鼓式制動器三維有限元仿真場分析的快速有限元仿真模型，對鼓式制動器采用二維有限元仿真，獲得瞬態(tài)溫度場等仿真結(jié)果。 2006 年 有限元為手段研究了鼓式制動器嘯叫的機(jī)理。 題研究方法 任務(wù)要求 確定 制動 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對制動器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用 軟件建立制動器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗(yàn)證制動器設(shè)計(jì)的正確性，利用 析。 深入了解汽車制動系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 期目標(biāo) (1)具有良好的 制動效能 (2)具有良好的制動效能的穩(wěn)定性 (3)制動時汽車操縱穩(wěn)定性好 (4)制動效能的熱穩(wěn)定性好 計(jì)主要內(nèi)容 確定鼓 式制動器的基本參數(shù)，對制動器的制動鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用 軟件建立制動器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗(yàn)證制動器設(shè)計(jì)的正確性，利用 析。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 1章 總體設(shè)計(jì)方案 汽車的制動性是汽車的主要性能之一。制動性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻 繁的交通事故。因此，改善汽車的制動性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。 制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。 制動系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。 設(shè)計(jì)汽車制動系應(yīng)滿足如下主要要求 16： （ 1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定 ； （ 2）具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩 項(xiàng)指標(biāo)來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。詳見 239 （ 3）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動制動器的管路，當(dāng)其中一套 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的 30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動裝置都用腳操縱，其他制動裝置多為手操縱 ； （ 4）制動效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見 582 （ 5）制動效能的水穩(wěn)定性好 ； （ 6）在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn) 定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評價標(biāo)準(zhǔn)，詳見 239 （ 7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人 操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞 ； （ 8）作用滯后的時間要盡可能短，包括從制動踏板開始動作至達(dá)到給定制動效能水平所需的時間和從放開踏板至完全解除制動的時間 ； （ 9）制動時不產(chǎn)生振動和噪聲 ； （ 10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動干涉，在車輪跳動或轉(zhuǎn)向時不會引起自行制動 ； （ 11）應(yīng)有音響或光信號等警報裝置，以便及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動機(jī)件的故障和功能失效 ； （ 12）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)力求減少制動時飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維 ； （ 13） 磨 損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機(jī)構(gòu) 。 防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統(tǒng)（ 汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉材料相繼研制成功 。 動原理和工作過程 要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動踏板，通 過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個輪缸活塞推動兩制動蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動蹄就對旋轉(zhuǎn)的制動鼓作用一個摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的周緣力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動力越大，制動減速度越大。當(dāng)放開制動踏板時，復(fù)位彈簧即將制動蹄拉回復(fù)位，摩擦力 矩和制動力消失，制動作用即行終 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 止。 圖 動系統(tǒng)工作原理 動器的結(jié)構(gòu)方案分析 制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。目前廣泛使用的是摩擦式制動器。 摩擦式制動器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動器只用作中央制動器，本文不做介紹。 式制動器 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形 摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動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)的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上。制動時，利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車 的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動器按蹄的類型分為： 1、領(lǐng)從蹄式制動器 如圖 圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動鼓正向旋轉(zhuǎn) )，則蹄 1為領(lǐng)蹄，蹄 2為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉(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調(diào)了。這種當(dāng)制動鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時總具有一個領(lǐng)蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領(lǐng)從蹄式制動器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故又 稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄?！霸鰟荨弊饔檬诡I(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。 領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時的制動性能不變，且結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。 2、雙領(lǐng)蹄式制動器 若在汽車前進(jìn)時兩制動蹄均為領(lǐng)蹄的制動器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動器。顯然，當(dāng) 圖 從蹄式制動器 汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動器。如圖 示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機(jī)件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。 雙領(lǐng)蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中 級轎車的前輪制 動器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動 時，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時則相 反。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 領(lǐng)蹄式制動器 3、雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 當(dāng)制動鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時，兩制動助均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進(jìn)及倒車時的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時，則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動。如圖 4、單向增 力式制動器 單向增力式制動器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動蹄支承在其上端制動底板上的支承銷上。由于制動時兩蹄的法向反力 不能相互平衡，因此它居于一種非 圖 向雙領(lǐng)蹄式制動器 平衡式制動器。單向增力式制動器在汽車前進(jìn)制動時的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，但在倒車制動時，其制動效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動器。如圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 向增力式制動器 5、雙向增力式 制動器 將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，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器。對雙向增力式制動器來說，不論汽車前進(jìn)制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。 雙向增力式制動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與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進(jìn)行制動，而駐車制動則是用制動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。雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器，因?yàn)轳v車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高， 而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時也不會產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。 但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動效率下降。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，主要用于制動負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動。 圖 向增力式制動器 6、 凸輪式制動器 目前所有國產(chǎn)汽車和部分外國汽車的氣壓制動系中，都采用凸輪促動的車輪制 動器，而且大都設(shè)計(jì)成領(lǐng)從蹄式，凸輪促動的雙向自增力式制動器只宜用作中央制動 器。 制動時，制動調(diào)整臂在制動氣室的推動下，帶動制動凸輪軸轉(zhuǎn)動，推使兩制動蹄壓靠制動鼓，制動凸輪的工作表面輪廓是中心對稱的兩段偏心圓弧。這種凸輪的促動力對凸輪中心的力臂是隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化的，因而即使輸入制動凸輪軸的力矩不變， 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 凸輪對蹄的促動力也會隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化。 案確定 本 次設(shè)計(jì)以 貨車為依據(jù)， 采 用領(lǐng)從蹄鼓式制動器，且為凸輪式制動器。由于重型貨車的行駛速度一般較低，而且通常是是長距離運(yùn)輸，則采用操縱輕便 ，工作可靠，不易出故障，維修方便的氣 壓制動 , 一般氣壓制動的重型貨車都采用凸輪制動器。 章小結(jié) 本章確定了制動系統(tǒng)方案為制動系統(tǒng)采用氣壓制動控制機(jī)構(gòu)， 重型貨車制動器的設(shè)計(jì)為后輪鼓式制動器，并采用氣壓制動，制動凸輪與制動蹄之間采用滾輪傳動，借以提高機(jī)械效率。 第 2章 制動器的設(shè)計(jì)計(jì)算 動系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 設(shè)計(jì)鼓式制動器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用 車的具體參數(shù)如下： 整車質(zhì)量： 空載： 8900載： 18900心至前軸的距離： 空載： 2674載： 3822心至后軸的距離： 空載： 2926載： 1778心高度： 空載： 052黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 滿載： 211 距 ： L=5600高車速： 85km/h 輪 胎： 步附著系數(shù)的分析 汽車制動時，若忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對任意角速 度 0 的車輪，其力矩平衡方程為 0 （ 式中：制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反， Nm； 面作用 于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動力，其方向與汽車行駛方向相反， N； 輪有效半徑， m。 令 （ 稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力。 一般汽車根據(jù)前、后輪制動力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動力足夠時，制動過程出現(xiàn)前后輪同時抱死拖滑時附著條件利用最好 6。 任 何附著系數(shù) 路面上前后同時抱死的條件為（ = 21 （ hL 1221（ 式中： 1前制動器制動力 ， N； 2后制動器制動力 ， N； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 1L 質(zhì)心到前軸的距離 ， 2L 質(zhì)心到后軸的距離 ， 得： 11914N 28522N 一般常用制動器制動力分配系數(shù) 來表示分配比例 前、后制動器制動力分配的比例影響到汽車制動時方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定 值首先就要選取同步附著系數(shù)0。一般來說，我們總是希望前輪先抱死（0）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國道路條件，車速不高，所以本車型0取 右為宜 。 由 （ 式中： 0 同步附著系數(shù) ； 質(zhì)心高度， L 軸距， 2L 質(zhì)心到后軸的距離 ， ： 1 1 1 7 7 0 00 (1)當(dāng)0時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； (2)當(dāng) 0時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn) 定性； (3)當(dāng)0時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 分析表明 14，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動 (前、后車輪同時抱死 )時，其制動減速度為，即0q， 為制動強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù) 的路面上制動時，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強(qiáng)度q這表明只有在 0的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用 6。 根據(jù)相關(guān)資料查出貨車0取0= 為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率， 制動法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在 q 他汽車在 q 范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在 范圍內(nèi)，必須滿足q ) 。 動器最大制動 力矩確定 應(yīng)合理地確定前、后輪制動器的制動力矩，以保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性。 雙軸汽車前后車輪附著力同時被充分利用或前后車輪同時抱死的制動力之比為 （ 式中：1F 前制動器制動力 ， N； 2F 后制動器制動力 ， N； 1L 質(zhì)心到前軸的距離 ， 2L 質(zhì)心到后軸的距離 ， 0 同步附著系數(shù)， 通常上式的比值為轎車 車為 此可知前后制動器比值符合要求 由輪胎與路 面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 eg )( 1m （ 式中： 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q 制動強(qiáng)度； 車輪有效半徑； 后軸最大制動力矩； G 汽車滿載質(zhì)量； L 汽車軸距； 其中 故后軸 9 0 0m a 軸 m a a M 式制動器的主要參數(shù)選擇 在有關(guān)的整車總布置參數(shù)和制動器的結(jié)構(gòu)形式確定以后，就可以參考已有 的同類型、同等級汽車的同類制動器，對制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。 動鼓直徑 當(dāng)輸出力一定時，制動鼓的直徑越大，制動力矩也越大，散熱性能也越好。但止境的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且直徑的增大也使制動鼓的質(zhì)量增大，使汽車的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不小于 20 30利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動鼓直徑的尺寸。另外， 制動鼓直 0 =過查表 內(nèi) =420與輪輞直徑之比 為 0 . 7 0 0 . 8 3根據(jù) 309動鼓工作及制動蹄片寬度尺寸系列 制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓材料應(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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 表 制動鼓內(nèi)徑選 取對照表 輪輞直徑 /2 13 14 15 16 制動鼓內(nèi)徑 /車 180 200 240 260 車 220 240 260 300 320 制動鼓相對于輪轂的對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)行動平衡。其許用不平衡度對轎車為 15N20 N貨車為 30 N40 N型轎車要求其制動鼓工作表面的圓度和同軸度公差 向跳動量 不平衡度1。 制動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 至 20 ，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為 712、重型載貨汽車為 138。制動鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動器間隙。 由上述可以確定本次設(shè)計(jì)采用的材料是 動鼓的壁厚是 行制動鼓建模的時候會用到這個數(shù)值。 擦襯片寬度 b 和包角 摩擦襯片的包角可在 900 1200 范圍內(nèi) 選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角在 900 1200時，磨損最小，制動鼓溫度也最低，且制動效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角一般不宜大于 1200，因過大不僅不利于散熱，而且易使制動作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。 摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過大則不易保證與制動鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動時使單位壓力不超過 條件來選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。另外，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個鼓 式制動器總的摩擦襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。而單個摩擦襯片的面積又決定與制動鼓的半徑，襯片寬度及包角。即 （ 式中，包角以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 制動器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動時產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。 a、參考同類汽車選取， 一般 b/D= b=115mm b、取 蹄 包角 領(lǐng)蹄 包角 1001 從蹄 包角 1002 3 6 0/)(21 p（ 式中：單個摩擦襯片的面積， D 制動鼓內(nèi)徑， b 摩擦片的寬度， 1 領(lǐng)蹄包角， ； 2 從蹄包角， ； 得： 3 6 0/)(21 p=420 105（ 100+100） /360= c、 摩擦襯片起始角0，一般將襯片布置在制動蹄的中央，即令： 40290 00 有時為了適應(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，以改善制動效能和磨損的均勻性。 動器中心到張開力 P 作用線和距離 e 在保證輪缸能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件，應(yīng)使距離 e 盡可能大，以提高制動效能。初步設(shè)計(jì)可取 e= （ 式中： e 制動器中心到張開力距離 R 制動鼓半徑， 故 e=168 動蹄支銷中心的坐標(biāo)位置是 k 與 c 制動蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 是應(yīng)盡可能地小 , 以不使兩制動蹄端毛面相碰擦為準(zhǔn)，使尺寸 c 盡可能地大，設(shè)計(jì)可定 c= （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 式中： c 制動器中心到張開力距離 R 制動鼓半徑， 故 c=168K 盡可能的小，以使 c 盡可能的大，初步設(shè)計(jì)取 k=28 制動蹄的支承采用二自由度制動篩的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表 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 號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵 (2)或球墨鑄鐵 (8)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。 具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時在制動底板上附加一壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，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蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置 。 制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為