[CAD圖紙全套]盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要 I 摘要 制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，本論文主要介紹了商務(wù)車的制動(dòng)器設(shè)計(jì)。盤式制動(dòng)器制動(dòng)效能更好，且尺寸和質(zhì)量都相對(duì)較小，散熱性能好，且所設(shè)計(jì)商務(wù)車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率較大，車速較高，整體性能較好，屬于中高檔車，故本設(shè)計(jì)前后輪均選用了浮鉗盤式制動(dòng)器。 基本結(jié)構(gòu)選定后本論文對(duì)制動(dòng)器展開了以下設(shè)計(jì)。第一制動(dòng)系的參數(shù)：包括制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、附著系數(shù)利用率以及最大制動(dòng)力矩等參數(shù)的選擇計(jì)算；第二制動(dòng)器及其零部件：制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗體、摩擦襯塊等制動(dòng)器零部件的尺寸計(jì)算與材料選擇；第三駐車制動(dòng)：本設(shè)計(jì)選 用了后輪駐車制動(dòng)，在后輪盤式制動(dòng)器上加裝了駐車制動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)；第四制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：制動(dòng)輪缸、制動(dòng)主缸、以及踏板行程的設(shè)計(jì)計(jì)算。 上述完畢后對(duì)所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器進(jìn)行了制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離的驗(yàn)算，對(duì)制動(dòng)效能的穩(wěn)定性以及制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并用 圖功能繪制出了前后軸制動(dòng)力分配曲線，上述均符合設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了該制動(dòng)器設(shè)計(jì)的合理性。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)與計(jì)算用 動(dòng)盤、摩擦襯塊等零件圖。 關(guān)鍵詞 ：盤式制動(dòng)器； 計(jì)劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 of is an of of to of of in in on of of of of to AD at a 錄 摘 摘要 . 論 . 動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 . . .動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 . 1 題主要內(nèi)容 .題研究方案 . 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇 .盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡介 .盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn) .制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終選擇 . 制動(dòng)系的主要參數(shù)及選擇 . . . .動(dòng)力與制動(dòng)力矩計(jì)算 .式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 . 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .擦襯塊的磨損特性計(jì)算 . . . . 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .動(dòng)盤 .動(dòng)鉗 .動(dòng)塊 .擦材料 .動(dòng)輪缸 .動(dòng)間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) . 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與計(jì)算 .動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) .壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 制動(dòng)性能分析 . 論 .謝 .考文獻(xiàn) .錄 A 英文翻譯 . .錄 B 制制動(dòng)力分配曲線 .1 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 2 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1 緒論 動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 ： 使行駛中的汽車減速甚至 停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車保持不動(dòng)，這些作用統(tǒng)稱為制動(dòng)；汽車上裝設(shè)的一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對(duì)汽車進(jìn)行一定程度的制動(dòng)，這種可控制的對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)的外力稱為制動(dòng)力；這樣的一系列專門裝置即稱為制動(dòng)系。 這種用以使行駛中的汽車減速甚至停車的制動(dòng)系稱為行車制動(dòng)系；用以使已停駛的汽車駐留原地不動(dòng)的裝置，稱為駐車制動(dòng)系。這兩個(gè)制動(dòng)系是每輛汽車必須具備的。 制動(dòng)系統(tǒng)是評(píng)價(jià)汽車安全性的一個(gè)重要因素，也 是汽車的重要組成部分之一。當(dāng)今汽車行業(yè)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，人類對(duì)汽車的性能要求也越來越高。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)可以大大提高汽車的性能。這也是汽車設(shè)計(jì)人員不斷追求的目標(biāo)。 動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀： 汽車制動(dòng)器未來的發(fā)展重點(diǎn)是浮鉗式盤式制動(dòng)器。尤其在前輪安裝的通風(fēng)盤式制動(dòng)器又是發(fā)展重點(diǎn)。另外，作為需要在增大制動(dòng)力的一種制動(dòng)產(chǎn)品，雙盤式制動(dòng)器在商用車應(yīng)用的氣壓式雙盤式制動(dòng)器將是未來發(fā)展的方向。在后輪盤式制動(dòng)器中，帶駐車制動(dòng)器功能的盤中鼓式制動(dòng)器將是未來發(fā)展的一種趨勢(shì)。隨著術(shù)的發(fā)展，盤式 電動(dòng)制動(dòng)器是未來發(fā)展的重點(diǎn)方向。 另外，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 4 下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè) ，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制 的智能化。但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來。同時(shí)需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。 題主要內(nèi)容： 整車性能參數(shù)： 驅(qū)動(dòng)形式： 4 2 前輪； 軸距： 2471 輪距前 /后： 1429/1422 備質(zhì)量： 1060 最高車速： 180km/h； 最大爬坡度： 35%； 空載時(shí)前軸分配負(fù) 荷： 60%； 制動(dòng)距離（初速 30 km/h）： 8m； 最小轉(zhuǎn)彎半徑： 11m； 最大功率 /轉(zhuǎn)速： 74/5800kW/ 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速： 150/4000N.m/ 輪胎型號(hào)： 185/60 手動(dòng) 5 擋 題研究方案： (1) 查閱汽車制動(dòng)的相關(guān)資料，根據(jù)使用條件，確定鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)； (2) 在 =路面上制動(dòng)時(shí)，計(jì)算地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力，制動(dòng)力矩等； (3) 設(shè)計(jì)制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)，對(duì)制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸進(jìn)行選型，繪制液壓管路圖等； (4) 繪制所有零件圖和裝配圖； (5) 英文文獻(xiàn)翻譯，要求英文單詞不少于 2000 個(gè)。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡介 定鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤與車輪相聯(lián)并在制動(dòng)鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動(dòng)器到盤式制動(dòng)器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。 浮動(dòng)盤式制動(dòng)器：浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。其浮動(dòng)方式有兩種，一種是制動(dòng)鉗體可作平行滑動(dòng)；另 一種是制動(dòng)鉗體可繞一支承銷擺動(dòng)。故有滑動(dòng)和擺動(dòng)之分，其中滑動(dòng)應(yīng)用的較多。它們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成是活動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。制動(dòng)時(shí)在油液壓力作用下，活塞推動(dòng)活動(dòng)制動(dòng)塊總成壓靠到制動(dòng)盤，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定制動(dòng)塊總成壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩制動(dòng)塊總成受力均等為止。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器來說，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。這樣就要求制動(dòng)摩擦襯塊應(yīng)預(yù)先做成楔形的 (摩擦表面對(duì)背面的傾斜角為 6左右 )。在使用過程中，摩擦襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均 勻 (一般約為l 即應(yīng)更換。這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性小。 盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn) （ 1） 熱穩(wěn)定好，原因是一般無自行増力作用，襯塊摩擦表現(xiàn)壓力分布較鼓式中的襯片 更為均勻，此外，制動(dòng)鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄的中部接觸，從而降低了制動(dòng)效能，這稱為機(jī)械衰退，制動(dòng)盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹根本與性能無關(guān)，故無機(jī)械衰退問題，因此，前輪采用盤式制動(dòng)器。 汽車制動(dòng)時(shí)劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 6 不易跑偏。 （ 2） 水穩(wěn)定性好，制動(dòng)塊對(duì)盤的單位壓力高，易于將水?dāng)D出，因而浸水后效能降低不多，又由于離心力作用及襯塊對(duì)盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一，二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常。鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)。 （ 3） 制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。 （ 4） 易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。 （ 5） 尺寸小，質(zhì)量小，散熱良好。 （ 6） 壓力在制動(dòng)襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。 （ 7） 更換襯塊簡單容易。 （ 8） 襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙?。?，從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。 （ 9） 易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。 （ 10）能方便地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器磨損報(bào)警，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。 盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)： （ 1） 難以完全防止塵污和銹蝕（封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外）。 （ 2） 兼作駐車制動(dòng)器時(shí)，所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。 （ 3） 在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須裝有助力器。 （ 4） 因?yàn)橐r塊工作表面小，所以磨損快，使用壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的最終選擇 本次設(shè)計(jì)，采用浮動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器 整車性能參數(shù)： 驅(qū)動(dòng)形式： 4 2 前輪； 軸距： 2471 輪距前 /后： 1429/1422 備質(zhì)量： 1060 最高車速： 180km/h； 最大爬坡度： 35%； 空載時(shí)前軸分配負(fù)荷： 60%； 制動(dòng)距離（初速 30 km/h）： 8m； 最小轉(zhuǎn)彎半徑： 11m； 最大功率 /轉(zhuǎn)速： 74/5800kW/ 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速： 150/4000N.m/ 輪胎型號(hào)： 185/60 由于這些參數(shù)都是空載數(shù)據(jù)，所以不能直接使用，需自行設(shè)定載人情況下數(shù)據(jù)，自行設(shè)定如下： 質(zhì)心高度：空載 690 滿載 710質(zhì)心到前軸的距離：空載 1220 滿 載 1271心到后軸的距離：空載 1251 滿載 1200總質(zhì)量： 2145 前軸載荷：空載 828載 1015后軸載荷：空載 770載 1130華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 動(dòng)力與制動(dòng)力矩計(jì)算 當(dāng)時(shí)初始速 30 km/h，剎車距離 8m。 根據(jù) FB= a=s 其中 =據(jù)如下公式 （ 3算 )()( 221 )()( 112 （ 3 得1F 10151N 2F4564N 得 ( 021 （ 3 ()1()1( 012 （ 3 求得 F 10151N F 4564N 前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為： 1 m a x 1 2()f e g r L h 3705N 2 m a x 1 m a 1665N 盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡圖如圖 3示，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 f 2 （ 3 式中： f 摩擦系 數(shù)，取值 N 單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力 R 作用半徑，取為 133 汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡圖如圖 3該圖可得出汽車上坡停駐的后周車輪的附著力為： )s 12 ga 同樣可求出汽車下坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： )s 12 ga 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 8 圖 3車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡圖 根據(jù)后軸車輪附著力與制動(dòng)力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停駐時(shí)的坡度極限傾角 ， ，即由 s in)s 1 gm 求得汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為： 13 在本設(shè)計(jì)中： 7 6 1 3 9 r c t a na r c t a n 1 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為： 1a r c t a 在本設(shè)計(jì)中： r c t a na r c t a n 1 本設(shè)計(jì)最大駐坡度不大于 350C，滿足要求。 式制動(dòng)器主要參數(shù)及選擇 （ 1）制動(dòng)盤直徑 D 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 制動(dòng)盤直徑 D 應(yīng)盡可能取大些，這是制動(dòng)盤的有效半徑得到增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度，受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤的直徑通常選擇為 70 79，而總質(zhì)量大于總質(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取上限。 在本設(shè)計(jì)中： 7 9 % 7 9 % 1 6 2 5 . 4 3 2 1 . 0 5 6 m m 取 D=320 2） 制動(dòng)盤厚度 h 制動(dòng)盤厚度 h 直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚 度又不宜過小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取 10有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤的厚度取為 20多采用 20 在本設(shè)計(jì)中：前制動(dòng)器采用通風(fēng)盤，取厚度 h=25制動(dòng)盤采用實(shí)心盤，取厚度 h=12 3）摩擦襯塊內(nèi)半徑1此比值偏大，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減小，最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 在本設(shè)計(jì)中 ： 取1R=1102R=154 4） 摩擦襯快工作面積 A 一般摩擦襯快單位面積占有汽車質(zhì)量在 22圍內(nèi)選取，考慮到現(xiàn)今摩擦材料的不斷升級(jí)，此范圍可適當(dāng)擴(kuò)大些。本次設(shè)計(jì)使用半金屬摩擦材料，其摩擦系數(shù)優(yōu)于石棉材料。故取前輪制動(dòng)器的摩擦襯塊工作面積 75 2后輪制動(dòng)器的摩擦襯塊工作為 70 2 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 10 擦襯塊的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片 (襯塊 )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(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)， 因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(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(shì)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。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片 (襯塊 )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(píng)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 2/ 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 221211221222()122()1 ( 1 )22v v （ 1 式中： 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 汽車總質(zhì)量； 1v ， 2v 汽 車 制 動(dòng) 初 速 度 與 終 速 度 ， ； 計(jì) 算 得1v =100 /km h j 制動(dòng)減速度， m 算時(shí)取 j=0 6g； t 制動(dòng)時(shí)間， s ； 21, 前、后制動(dòng)器襯片 (襯塊 )的摩擦面積； （ 21 ； 22 ） 制動(dòng)力分配系數(shù)。 在緊急制動(dòng)到 02 v 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 1 ，則有 1211 221a ； )1(2212212 a （ 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 把個(gè)參數(shù)值代入上式得 12 2 7 . 8 4 . 7 2 8 ( )0 . 6 9 . 8 221211 /a 222212 /(221 a 比能量耗散率過高會(huì)引起襯片（襯塊）的急劇磨損，還可能引起制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤產(chǎn)生龜裂。推薦：取減速度 j=動(dòng)初速度1v：轎車用 100km/h、總質(zhì)量小于 貨車為 80km/h、總質(zhì)量在 上的貨車用 65km/m，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于 2宜。取同樣的1v和 j 時(shí)，轎車的盤式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于 。式中 t 為 100Km/h 時(shí)的制動(dòng)時(shí)間，其值為 12, ，求得21 2 . 0 2 /e W m m ， 22 0 /e W m m ，符合要求。 磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯塊在制動(dòng)過程中由最高制動(dòng)初速度至停車所完成的單位襯塊面積的滑磨功，即比滑磨功 2m a （ 式中： 汽車總質(zhì)量， 汽車最高制動(dòng)車速， m/s A 車輪制動(dòng)器各襯塊的總摩擦面積， 2 許用比滑磨功，對(duì)轎車取 221 0 0 0 / 1 5 0 0 / c m J c m :可求得： 2 22 1 4 5 2 7 . 8 1 4 2 9 /2 5 8 0 c m，滿足要求。 動(dòng)器的熱容量和溫升核算 應(yīng)核 算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 12 d d h hm c m c t LV（ 式中： 各制動(dòng)盤的總質(zhì)量，為已知 4Kg 與各制動(dòng)盤相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動(dòng)鉗體等）總質(zhì)量，為 5kg 制動(dòng)盤材料 的比容熱，對(duì)鑄鐵 C=482J/()；對(duì)于鋁合金 C=880 J/() 與制動(dòng)盤相連的受熱金屬件的比容熱； 制動(dòng)盤的溫升（一次由 30 /av km h到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過 15 C ）； L 滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后制動(dòng)力的分配比率分配給前后、制動(dòng)器，即 21 2 （ 22 (1 )2 （ 求得： 2 418 . 3 32 1 4 5 0 . 6 9 5 . 1 3 1 0 ( )2 2 428 . 3 32 1 4 5 0 . 3 1 2 . 3 1 1 0 ( )2 所以： 412 5 . 1 3 2 . 3 1 7 . 4 4 1 0 ( )L L L J 式中 汽車滿載總質(zhì)量，為 2145Kg 汽車制動(dòng)時(shí)的初速度 汽車制動(dòng) 器制動(dòng)力分配系數(shù)，為 算： 4( 4 8 8 0 5 4 8 2 ) 1 5 8 . 9 0 1 0 ( )d d h hm c m c t J 0L 故，滿足以下條件： d d h hm c m c t L動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)盤 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 制動(dòng)盤一般用珠光體鑄鐵制成，或用添加 ,結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮貌形。制動(dòng)盤在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制 動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約 20%但盤的整體厚度較厚。 制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量，兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動(dòng)盤的不平衡量。參考表 一些轎車制動(dòng)盤的表面跳動(dòng)量、兩側(cè)表面的平行度及不平衡量 車型 表面跳動(dòng)量 /側(cè)表面的不平行度 /不平衡量 /迪、紅旗 雀 拓 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動(dòng)盤兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于 的表面擺差不應(yīng)大于 動(dòng)盤表面粗糙度不 應(yīng)大于 本次設(shè)計(jì)采用的材料為合金鑄鐵，結(jié)構(gòu)形狀為禮帽形，前通風(fēng)盤，后 動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵 造，也有用輕合金制造的。例如用鋁合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板?；钊设T鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。為了解決因制動(dòng)鉗體由鋁合金制造而減少 傳給制動(dòng)液的熱量的問題，減小了活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積。 制動(dòng)鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。 因此本次設(shè)計(jì)采用可鍛鑄鐵，整體式、鍍鉻處理，前制動(dòng)鉗位于車軸后，后制動(dòng)鉗位于車軸前。 動(dòng)塊 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 14 制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形，正方形或圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生 的熱量傳給制動(dòng)鉗 而引起制動(dòng)液汽化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。 許多盤式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片。本次設(shè)計(jì)取襯塊厚度 14隔熱減震墊，有報(bào)警裝置。 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?，?yīng)盡 量采用少污染和對(duì)人體無害的摩擦材料。 以往車輪制動(dòng)器采用廣泛應(yīng)用的模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑 (由無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )與噪聲消除劑 (主要成分為石墨 )等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，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的摩擦性能和其他性能。 表 擦材料性能對(duì)比 材料 性能 有 機(jī) 類 無 機(jī) 類 制法 編制物 石棉模壓 半金屬模壓 金屬燒結(jié) 金屬陶瓷燒結(jié) 硬度 軟 硬 硬 極 硬 極硬 密度 小 小 中 大 大 承受負(fù)荷 輕 中 中 中 重 摩擦系數(shù) 中 低 低 低 低 摩擦系數(shù)穩(wěn)定性 差 良 良 良 優(yōu) 常溫下的耐磨性 良 良 良 中 中 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 高溫下的耐磨性 差 良 良 良 優(yōu) 機(jī)械強(qiáng)度 中 低 低 高 高 熱傳導(dǎo)率 低 低 中 高 高 抗振鳴 優(yōu) 良 中 差 差 抗顫振 - 中 中 - - 對(duì)偶性 優(yōu) 良 中 差 差 價(jià)格 中 低 中 高 高 帶式中央制動(dòng)器采用編織材料，它是先用 長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，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 100 120溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù) (f =上 )，沖擊強(qiáng)度比模壓材料高 4 5 倍。但耐熱性差，在 200 250以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。表 5不同摩擦材料性能對(duì)比。 此次設(shè)計(jì)綜合考慮各種材料，采用性能更好、環(huán)保效果更好的半金屬材料。摩擦系數(shù)為 f=動(dòng)輪缸 制動(dòng)輪缸的缸體由灰鑄鐵 成。其缸筒為通孔，需鏜磨。 動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 制動(dòng)盤與摩擦襯塊之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)盤能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般來說盤式制動(dòng)器的制動(dòng)間隙為 側(cè) 此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙應(yīng)盡量的小?？紤]到制動(dòng)過程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機(jī)械變形，因此制動(dòng)器在冷態(tài)下的間隙應(yīng)有試驗(yàn)確定。本設(shè)計(jì)制動(dòng)間隙取為 圖 動(dòng)間隙的自調(diào)裝置 123劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 16 另外，制動(dòng)器在工作過程中會(huì) 由于摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)前，盤式制動(dòng)器的調(diào)整機(jī)構(gòu)已自動(dòng)化。一般都采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。最簡單且常用的結(jié)構(gòu)是在缸體和活塞之間裝一個(gè)兼起復(fù)位和間隙自調(diào)作用的帶有斜角的橡膠密封圈，制動(dòng)時(shí)密封圈的刃邊是在活塞給予的摩擦力的作用下產(chǎn)生彈性變形，與極限摩擦力對(duì)應(yīng)的密封圈變形量即等于設(shè)定的制動(dòng)間隙。當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致所需的活塞行程增大時(shí)，在密封圈達(dá)到極限變形之后，活塞可在液壓作用下克服密封圈的摩擦力，繼續(xù)前移到實(shí)現(xiàn)完全制動(dòng)為止?；钊c密封圈之間這一不可恢復(fù)的相對(duì)位移便補(bǔ)償了這 一過量間隙。解除制動(dòng)后活塞在彈力作用下退回，直到密封圈的變形完全消失為止，這時(shí)摩擦快與制動(dòng)盤之間重新回復(fù)到設(shè)定間隙。 為了確定制動(dòng)主缸及制動(dòng)輪缸的直徑，制動(dòng)踏板與踏板行程，踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，以及說明采用增壓或助力裝置的必要性，必須進(jìn)行如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。 動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙管路的，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路 ，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路扔能可靠地工作。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的五種分路方案 1 雙腔制動(dòng)主缸； 2 雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分 路； 3 雙回路系統(tǒng)的另一個(gè)分路 2 圖 擇分路方案時(shí)，主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度，制動(dòng)力的不對(duì)稱情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。 3 圖 a）為前，后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，簡稱型。其特點(diǎn)是管路布置最為簡單，可與傳統(tǒng)的單輪缸（或單制動(dòng)氣室）鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各類汽車上均有采用，但在貨車上用得最廣泛，這一分路方案若后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于前輪 驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會(huì)使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。 4 圖 6.4(b)為前、后輪制動(dòng)管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬一個(gè)回路，稱交叉型，簡稱 結(jié)構(gòu)也很簡單，一回路失效時(shí)仍能保持 50%的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前，后各有一側(cè)車輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車輪的一 側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路方案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值（至 20這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。多用于中、小型轎車。 5 圖 6.4(c)的左右前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路；而兩前制動(dòng)器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路?？煽闯墒且惠S半對(duì)半個(gè)軸的分路型式，簡稱 6 圖 6.4(d)的兩個(gè)獨(dú)立的回路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成，即半個(gè)軸與一輪對(duì)另半個(gè)軸與另一輪的型式 7 圖 6.4(e)的兩個(gè)獨(dú)立的 回路均由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路型式，簡稱 種型式的雙回路系統(tǒng)的制動(dòng)效能最好。 8 、 合以上各個(gè)管路的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)最終選用 X 型回路系統(tǒng)。 劉乃豐 :盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 18 壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄或制動(dòng)塊的作用力 P 與輪缸直徑如下關(guān)系： 2（ 式中： p 考慮制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液壓， p = 812設(shè)計(jì)制動(dòng)輪缸液壓取 12 對(duì)于 P 因?yàn)?f=2f 則 另外由公式（ 。經(jīng)受力分析可知單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng) 盤的壓緊力 N 應(yīng)等于制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊的作用力 P。所以2 又因?yàn)橹苿?dòng)器對(duì) 前后輪的最大制動(dòng)力矩為已知 。 求得前軸1 17411 后軸2 7824帶入公式（ 則1 4 2 Wd m m2 2 8 Wd m m制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過 10 12盤式制動(dòng)器可再高些。壓力愈高輪缸直徑就愈小， 但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度及接頭的密封性的要求就更加嚴(yán)格。 根據(jù) 缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為： 16， 19， 22， 24， 25,28， 30， 32， 35， 38， 40， 45， 50，55 故在本設(shè)計(jì)中前軸輪缸直徑選為 46 后軸輪缸直徑選為 30個(gè)輪缸的工作容積： 24 （ 式中： 一個(gè)輪缸活塞的直徑； n 輪缸的活塞數(shù)目； 一個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程： 4321 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取 =2 取 = 1 消除制動(dòng)蹄 (制動(dòng)塊 )與制動(dòng)鼓 (制動(dòng)盤 )間的間隙所需