帶式制動器設(shè)計說明書

1、摘要隨著我國機械制造業(yè)的迅猛發(fā)展，帶式制動器越來越多的應(yīng)用到不同類型的工程車輛上，例如用于卷揚機和生產(chǎn)用機器中以縮短周期性工作時間和確保安全，也被用于各種交通工具(如人力車、汽車和飛機等)中，其優(yōu)越性得到了廣泛的認(rèn)可。帶式制動器是工程機械、汽車等各種交通工具的一個重要組成部件，直接影響著車輛的安全性。它是利用摩擦力矩來吸收和消耗機器運動部件的部分或全部動能，以降低機器的速度或使其停止運轉(zhuǎn)。本文對撓性摩擦體理論進行了研究，通過一系列的推導(dǎo)分析，得出轉(zhuǎn)矩、帶的繞入端、繞出端張力的計算公式。對帶式制動器的原理，構(gòu)造、摩擦材料、選取參數(shù)及設(shè)計步驟進行了綜合的闡述，最后完成簡單帶式制動器的設(shè)計。關(guān)鍵詞：

2、撓性摩擦理論；帶式制動器；計算公式 abstractalong with the rapid development of machine building industry, with an increasing number of brake applied to different types of engineering vehicles, for example, used to hoist the production and use of machines in order to shorten working hours and periodic safety, but als

3、o be used to a variety of means of transport (such as rickshaws, cars and aircraft, etc.), its superiority is widely recognized.with brake-engineering machinery, automobile and other means of transport is an important component parts, the direct impact on vehicle safety. it is the use of friction mo

4、ment to absorb the consumption of machinery and moving parts of some or all of the kinetic energy in order to reduce the speed of the machine or make it stop running. in this paper, the flexible friction theory has been studied, derived through a series of analysis torque, with the entry around the

5、end of the tension around the end of the formula. on the brake with the principles of construction, friction materials, and selected parameters of the steps designing a comprehensive set of the final completion of the brake with a simple design.key words: flexible friction theory; belt brake; formul

6、ai目 錄1帶式制動器的分類11.1簡單帶式制動器11.2差動式帶式制動器11.3綜合式帶式制動器 12帶式制動器的特點22.1帶式制動器的優(yōu)點22.2帶式制動器的缺點：23摩擦材料33.1對摩擦材料的基本要求33.2摩擦材料的選擇33.2.1金屬摩擦材料33.2.2 非金屬材料44帶式制動器的分析研究54.1撓性體摩擦理論54.2帶式制動器的設(shè)計原理65帶式制動器參數(shù)計算85.1計算的圓周力f85.2帶的張力85.3帶寬b的計算95.4最小比壓力、最大比壓力、比壓力的計算105.5制動鋼帶的厚度的計算105.6鉚釘?shù)募羟袕姸扔嬎恪?16制動器的發(fā)熱驗算137 鍵的選擇與強度計算148 結(jié)論1

7、5參考文獻16課程設(shè)計1帶式制動器的分類帶式制動器常用于中、小載荷的起重運輸機械、車輛、一般機械及人力操縱的機械中。其型式有簡單帶式差動帶式和綜合帶式3種。1.1簡單帶式制動器帶的一端固定在槓桿支點a 上，另一端與槓桿上的b 點連接。帶在重錘的重力g 作用下處于緊閘狀態(tài)。當(dāng)電流接通時，電磁鐵的磁力z 提起杠桿即為松閘。這種型式的制動輪按圖中轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生生的制動力矩較大；反向回轉(zhuǎn)時制動力矩較小用于單向制動。（如圖11上）1.2差動式帶式制動器帶的兩端分別與杠桿的b 和c 點相連，在制動力p 的作用下杠桿繞支點a 轉(zhuǎn)動，b 端拉緊而c 端放松，由于ab 大于ac ，因而是緊閘。它與簡單帶式一樣，

8、宜用于單向制動，但所需制動外力比簡單帶式小而制動行程大，故常用于手或腳操縱的單向制動。（如圖11中）1.3綜合式帶式制動器 如圖11在制動力p的作用下，b 和c 端同時拉緊，且ab 等于ac，故制動輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的制動力矩相同。它可用于正反向回轉(zhuǎn)和要求有相同制動力矩的場合。帶式制動器構(gòu)造簡單，尺寸緊湊但制動輪軸上受力較大，摩擦面上壓力分布不均勻因而磨損也不均勻。這種制動器通常用于中小型起重機、車輛和人力操縱的場合，不及塊式制動器用得廣泛。（如圖11下）2帶式制動器的特點2.1帶式制動器的優(yōu)點1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊2）包角大，制動轉(zhuǎn)矩大，相同制動輪直徑時，帶式為塊式的22.5倍。2.2帶式制動器的缺

9、點：1）在制動時制動軸附加相當(dāng)大的彎曲作用力，其值等于帶張力 的向量和；2）由于帶的繞出端和繞入端的張力不等，故帶沿制動輪周圍的比壓力也不等，隨著磨損也不均勻，其差別為e倍；3摩擦材料摩擦元件是制動器的主要組成部分，摩擦材料的性能直接影響制動的接合過程。其工作溫度和溫升速度，是影響性能的主要因素，以上又取決于摩擦副的工作條件。制動器工作時，吸收的能量越大，而完成的制動時間越短，則溫升越高。飛機著陸、高速重型貨車制動等，在瞬間使摩擦元件的工作表面溫度高達7001000甚至更高。摩擦材料如超過其許用工作溫度，性能就會顯著惡化。3.1對摩擦材料的基本要求1)摩擦材料系數(shù)高而穩(wěn)定。一般摩擦材料的摩擦系

10、數(shù)，都隨溫度、壓力、相對滑動、工作表面的清潔程度而變化，其中溫度影響尤為顯著。熱衰退是使摩擦系數(shù)下降的主要原因。摩擦材料應(yīng)在一定的范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和良好的恢復(fù)性能。2）耐磨性好。摩擦材料的磨損，主要由于其成分在高溫下的熱分解，以及接觸面間的摩擦所造成。為減輕磨損，除提高摩擦材料及粘結(jié)劑的耐熱性和抗磨性外，還應(yīng)使摩擦表面光滑。3）有一定的機械強度和良好的工藝性。4）有一定的耐油、耐濕、抗腐蝕及抗膠性能。5）容許比壓力大及不傷制動輪。在摩擦面上開槽可以貯集侵入的灰塵和砂粒從而減輕磨損。3.2摩擦材料的選擇3.2.1金屬摩擦材料金屬摩擦材料強度高，不易破裂。對水的侵入不敏感；溫度升高時摩擦

11、系數(shù)下降快，膠合趨勢大，因而知道不平穩(wěn)。常用的金屬摩擦材料如下。1）粉末冶金摩擦材料 這種材料有較高的摩擦系數(shù)，導(dǎo)熱性好，耐高溫，耐磨，許用比壓高，有良好的熱穩(wěn)定性和磨合性，廣泛用于重載工作機械。但在輕負(fù)荷條件下其耐磨性不及石棉材料。2）鑄鐵 耐磨性及導(dǎo)熱性較好，不易膠合，耐沖擊性差，適于在濕式中，低速條件下工作。載荷不大時也用于干式。常用鑄牌號有ht200等。3）鋼 耐磨性及導(dǎo)熱性較好，但表面易劃傷，適于于濕式。常用的有10、15鋼等。4）青銅 耐磨性和導(dǎo)熱性好。3.2.2 非金屬材料1）石棉摩擦材料 石棉摩擦材料應(yīng)用最廣，其基本成分是石棉、粘結(jié)劑和用以調(diào)節(jié)性能的各種有機或無機填料。石棉摩擦

12、帶分為紡織類和纖維類。紡織類：石棉摩擦材料摻以一定量的棉花，織成布或帶，再經(jīng)過各種粘結(jié)劑和填充混合物的浸漬，經(jīng)干燥、熱壓等工序制成。按需要可在紡織時加入鋅絲或銅絲。此類制品有石棉橡膠離合器片，石棉銅絲及石棉樹脂剎車片等。這種制品抗沖擊強度較好，在常溫下有較高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，但耐高溫性能較差，磨損較快。纖維類：將短纖維石棉、粘結(jié)劑和各種添加劑等混合后，用干法或半濕法工藝制成壓縮料，在經(jīng)熱壓而成。有時根據(jù)需要也加入少量有色金屬，通稱石棉絨制品，應(yīng)用廣泛。2)有機摩擦材料 如皮革、橡膠、木材等，主要用于小功率，低速機械的制動。3)紙基摩擦材料 主要在油介質(zhì)工作，用于液壓自動變速器的傳動和制動。摩擦

13、系數(shù)穩(wěn)定、磨損小，靜動摩擦系數(shù)很接近，約0.130.15。4)碳基摩擦材料 這是近年出現(xiàn)的新型摩擦材料，耐高溫性能好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，耐磨性也好?？紤]制動性、經(jīng)濟成本多方面的因素，綜合以上各種材料特性的比較，選擇石棉樹脂摩擦帶較合適。這種制品抗沖擊強度較好，在常溫下有較高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，但耐高溫性能較差，磨損較快，適用于小功率，低速機械的制動，工作環(huán)境的溫度不是很高。4帶式制動器的分析研究4.1撓性體摩擦理論如圖41所示:等厚撓性體包在直徑為d（r/2）的運動體上包角為。忽略撓性體的厚度及寬度。假設(shè)撓性體單位長度的重量為，運動體的轉(zhuǎn)動角速度為。，若撓性體上承受隨變化的單位壓力p，則撓性體受到的

14、離心力為:。現(xiàn)取撓性體上角度為的單元體進行受力分析來 圖41研究撓性體的受力，如圖42所示，單元體主要受到以下幾個力:1)拉力:f, f + df;2)摩擦力= 3)離心力:=; 4)正壓力:= 根據(jù)力的平衡原理得: 圖42+cos (1)+-fsin (2)因為很小，所以假定sin =cos=,并略去二次項，那么由(2)式可得: 假如運動體以恒角速度旋轉(zhuǎn)，則為一常量，微分得: (4)由(1)式可得:=0 （5）聯(lián)立(4)(5)式可得:=0 （6）積分:即: （7）由（7）式可以看到，:0 時，撓性帶受到的壓力由p: ()，即撓性帶上受到的壓力呈指數(shù)分布。4.2帶式制動器的設(shè)計原理帶式制動器常

15、用于中、小載荷的起重、運輸機械中，結(jié)構(gòu)形式有簡單式、差動式和綜合式。以下就簡單式的帶式制動器的設(shè)計原理給以詳盡的論述。隨著a角度的變化，在運動體上，帶產(chǎn)生的制動力矩為:將(7)式帶人上式，得： （8）由于最終撓性帶會制動運動體，即，離心力為0，則(3)式可改寫為:帶入(8)式，得: (9)簡單的帶式制動器一般會固定定f1，端施加力 .如圖1所示，我們?nèi)Ш瓦\動為研究對象，對中心取矩，即: (10)聯(lián)立(9). (10)式可得: （11）假設(shè)制動力為f，則由(9), (10)、(11)式可得: （12）=/e-1 （13）=/ e-1 （14）式(11) （14）即為帶式制動器的基本計算公式。5

16、帶式制動器參數(shù)計算5.1計算的圓周力f根據(jù)設(shè)計要求及實際經(jīng)驗，從表1中選取t=5400nm d=0.9m 代入下面公式得 =12000n5.2帶的張力帶的張力按歐拉公式?jīng)Q定，帶的繞入端和繞出端張力計算分別為=/e-1 14105n=/ e-1 = =2105n帶兩端張力之間的關(guān)系為式中 t制動轉(zhuǎn)矩(nm) 根據(jù)表1 取t=5400 nm 摩擦系數(shù)，見表52，選擇石棉樹脂作為摩擦材料，取0.4 制動輪的包角，通常取為 2502 70,復(fù)合帶式的包角可達630;此次設(shè)計取制動輪的包角為2 70即 d制動輪直徑（m），可按表1選取，d=0.9m帶寬b按許用單位壓力p（表52）決定，摩擦材料是石棉樹脂

17、，去應(yīng)p=0.3。取比輪寬b小510mm.5.3帶寬b的計算/pd =104 mm根據(jù)計算的數(shù)值，結(jié)合經(jīng)驗取b=100mm表51 帶式制動器的制動輪尺寸（推薦值）計算制動轉(zhuǎn)矩t/nm制動輪尺寸/mm直徑d寬度b100100300400600700860140016001800210028504000640080001001001501502002002503003504004505007008001000304060709090110150表52摩擦副計算用數(shù)據(jù)推薦值對摩材料pmpa和pv/nm（）摩擦系數(shù)許用溫度t/帶式制動器停止式滑摩式摩擦材料對摩材料ppvppv干式濕式鑄鐵鋼青銅石棉樹脂

18、石棉橡膠石棉銅絲石棉浸油石棉塑料鋼鋼或鑄鐵鋼鋼鋼鋼鋼鋼1.51.50.60.60.60.60.62502502502502502501.01.00.30.30.30.30.31502502502502502500.170.20.150.180.150.20.350.40.40.430.330.350.30.350.350.450.060.080.060.080.060.110.100.120.120.160.080.120.150.202602601502502502505.4最小比壓力、最大比壓力、比壓力的計算=2/db = =46788pa=2/db = =313444pa0.3mpap=

19、(+)/2 =180111pav=d/60;=0.16 m/s根據(jù)發(fā)熱及復(fù)面單位面積上摩擦功率v 值驗算制動器vp式中 p比壓力，帶和輪之間的實際比壓力p可取與的平均值。 制動輪圓周速度（m/s）,v=d/60； 制動輪輪速（r/min），取200 r/min； p復(fù)面單位面積上許用摩擦功率率值,見表52。取p=250；5.5制動鋼帶的厚度的計算制動鋼帶的厚度由帶的最大張力(n),按危險斷面拉伸計算決定=/(b-md)=2.5mm根據(jù)上式所得的數(shù)值，查表53，取=4mm式中m沿帶寬每排最多的鉚釘數(shù)，取m=3； d聯(lián)接鋼帶與聯(lián)接件（摩擦材料）用的鉚釘直徑（mm），取d=10mm； 鋼帶的許用拉應(yīng)

20、力（mpa）。鋼帶材料常用q235 a，q275和45鋼。 當(dāng)具有覆面材料時，取=80100mpa，無覆面材料時，取=60mpa。 。帶式制動器制動鋼帶推薦采用尺寸列于表53。為了保證帶緊密地貼合到制動輪上。當(dāng)輪徑小于1m時，帶寬不大于100mm；當(dāng)輪徑大于1m時，帶寬不應(yīng)大于150mm。如根據(jù)計算一根上述帶寬不夠時，可以平行地用兩根。表53制動鋼帶薦用尺寸（mm）帶寬b253040506080100140200帶厚3344647610當(dāng)松閘時，帶與制動輪摩擦面之間的退距,按表4進行取值。因為制動輪的直徑d=900mm,所以取=1.5mm帶的長度根據(jù)實際情況而定，大約在1200mm左右。表54

21、帶式制動器推薦用退距(mm)制動輪直徑d100200300400500600700800推距0.81.01.251.51.5聯(lián)接制動帶用的鉚釘應(yīng)按剪切強度驗算，對于材料為q215a和q235a的鉚釘，其許用剪切應(yīng)力可取=5060mpa5.6鉚釘?shù)募羟袕姸扔嬎恪?4000n而相應(yīng)的的切應(yīng)力則為=因此聯(lián)接制動帶用的鉚釘剪切強度符合要求。設(shè)計制動器時，制動帶與制動杠桿的交角應(yīng)接近于直角，以達到消除作用到杠桿心軸的附加分力，和減少帶在杠桿上固定點所需的閉合行程。6制動器的發(fā)熱驗算發(fā)熱驗算是設(shè)計及選用制動器中的重要環(huán)節(jié)，發(fā)熱計算的目的是保證制動輪和摩擦襯墊的工作溫度不超過許用值，因為摩擦面溫度過高時，摩

22、擦系數(shù)將會降低，不能保持穩(wěn)定的制動轉(zhuǎn)矩，并加速摩擦元件的磨損。本次課程設(shè)計采用的是滑摩式制動器在低轉(zhuǎn)速情況下的制動，每小時制動次數(shù)不大于150次時，不需要進行發(fā)熱驗算。7 鍵的選擇與強度計算選擇鍵的類型時，應(yīng)考慮所需傳遞的轉(zhuǎn)矩;軸上零件是否需要沿軸向滑移及滑移的距離的長短。對中性的要求；鍵在軸的中部還是端部等。選擇b型。根據(jù)軸的直徑為40mm差手冊知鍵的公稱尺寸bh為128。l=14mm.輕微沖擊載荷取120mpa。強度計算 = =2.4d軸的直徑，mmk鍵與轂槽的接觸高度，mm；h鍵的高度（h，mm；鍵的工作長度，mm；許用擠壓應(yīng)力mpa；8 結(jié)論隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對工程機械的需求越來

23、越多。帶式制動器是很多工程機械中重要的組成部分，它對工程機械的安全起著關(guān)鍵作用，是不可缺少的。本文是根據(jù)撓性摩擦體理論推導(dǎo)出帶式制動器計算公式，并根據(jù)實際的經(jīng)驗設(shè)計出簡單的帶式制動器。該設(shè)計借助鋼帶拉緊實現(xiàn)了對制動輪的制動，基本上完成了設(shè)計要求。帶式制動器具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊包角大，制動轉(zhuǎn)矩大，相同制動輪直徑時，是帶式為塊式的22.5倍的優(yōu)點，也有易磨損，效率不高這樣不足。在設(shè)計時我們就要分析其利弊，根據(jù)設(shè)計的自身特點，克服困難，解決問題。本課設(shè)設(shè)計還有一定的不足之處，這些都需要進一步研究和進一步實踐來解決。 參考文獻1 段鵬文，毛君. 工程機械m. 第4版.北京：中國華僑出版社，2002.2 孟

24、憲源. 現(xiàn)代機構(gòu)手冊（下冊）m. 第一版機械工業(yè)出版社1994. 3 陳家瑞，馬天飛，（等）. 汽車構(gòu)造m. 第5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. 4 周明橫，離合器、制動器選用手冊m. 第1版. 北京:人民交通出版社，2003.5 吳宗澤主編.機械設(shè)計師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.6 過學(xué)迅，鄧亞東. 汽車設(shè)計m. 第1版. 北京:人民交通出版社，20057 王文斌. 機械設(shè)計手冊單行本 第4版. 北京:機械工業(yè)出版社，2007.8 楊耀峰.吳春英帶式制動器的理論分析和設(shè)計j.西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1995，（13）2729.9 李隨良. 帶式制動器的分析與設(shè)計j. 設(shè)計與研究，

25、2004，3: 1415.10田中業(yè).帶式制動器設(shè)計上的幾個問題j.煤礦機械，1992，2：911.09/20 11:46 102機體齒飛面孔雙臥多軸組合機床及cad設(shè)計09/08 20:02 3kn微型裝載機設(shè)計09/20 15:09 45t旋挖鉆機變幅機構(gòu)液壓缸設(shè)計08/30 15:32 5噸卷揚機設(shè)計10/30 17:12 c620軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆2-16孔的鉆床夾具設(shè)計09/21 13:39 ca6140車床撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計83100308/30 15:37 cpu風(fēng)扇后蓋的注塑模具設(shè)計09/20 16:19 gdc956160工業(yè)對輥成型機設(shè)計08/30 15

26、:45 ls型螺旋輸送機的設(shè)計10/07 23:43 ls型螺旋輸送機設(shè)計09/20 16:23 p-90b型耙斗式裝載機設(shè)計09/08 20:17 pe10自行車無級變速器設(shè)計10/07 09:23 話機機座下殼模具的設(shè)計與制造09/08 20:20 t108噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設(shè)計09/21 13:39 x-y型數(shù)控銑床工作臺的設(shè)計09/08 20:25 yd5141syz后壓縮式垃圾車的上裝箱體設(shè)計10/07 09:20 zh1115w柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床總體及左主軸箱設(shè)計09/21 15:34 zxt-06型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計10/30 16:04 三孔

27、連桿零件的工藝規(guī)程及鉆35h6孔的夾具設(shè)計08/30 17:57 三層貨運電梯曳引機及傳動系統(tǒng)設(shè)計10/29 14:08 上蓋的工工藝規(guī)程及鉆6-4.5孔的夾具設(shè)計10/04 13:45 五噸單頭液壓放料機的設(shè)計10/04 13:44 五噸單頭液壓放料機設(shè)計09/09 23:40 儀表外殼塑料模設(shè)計09/08 20:57 傳動蓋沖壓工藝制定及沖孔模具設(shè)計09/08 21:00 傳動系統(tǒng)測繪與分析設(shè)計10/07 23:46 保護罩模具結(jié)構(gòu)設(shè)計09/20 15:30 保鮮膜機設(shè)計10/04 14:35 減速箱體數(shù)控加工工藝設(shè)計10/04 13:20 鑿巖釬具釬尾的熱處理工藝探索設(shè)計09/08 21

28、:33 分離爪工藝規(guī)程和工藝裝備設(shè)計10/30 15:26 制定左擺動杠桿的工工藝規(guī)程及鉆12孔的夾具設(shè)計10/29 14:03 前蓋板零件的工藝規(guī)程及鉆8-m16深29孔的工裝夾具設(shè)計10/07 08:44 加油機油槍手柄護套模具設(shè)計09/20 15:17 加熱缸體注塑模設(shè)計10/07 09:17 動模底板零件的工藝規(guī)程及鉆52孔的工裝夾具設(shè)計10/08 20:23 包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計09/21 15:19 升板機前后輔機的設(shè)計09/09 22:17 升降式止回閥的設(shè)計09/22 18:52 升降桿軸承座的夾具工藝規(guī)程及夾具設(shè)計09/09 16:41 升降杠桿軸承座零件的工

29、藝規(guī)程及夾具設(shè)計08/30 15:59 半自動鎖蓋機的設(shè)計（包裝機機械設(shè)計）08/30 15:57 半軸零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計10/29 13:31 半軸零件鉆6-14孔的工裝夾具設(shè)計圖紙09/26 13:53 單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計08/30 16:20 單級齒輪減速器模型優(yōu)化設(shè)計08/30 16:24 單繩纏繞式提升機的設(shè)計09/09 23:08 臥式加工中心自動換刀機械手設(shè)計09/08 22:10 厚板扎機軸承系統(tǒng)設(shè)計09/18 20:56 叉桿零件的加工工藝規(guī)程及加工孔20的專用夾具設(shè)計08/30 19:32 雙臥軸混凝土攪拌機機械部分設(shè)計09/09 22:33 雙模輪胎硫化機機械手控制系統(tǒng)設(shè)計09/09 22:32 雙輥驅(qū)動五輥冷軋機設(shè)計09/08 20:36 變位器工裝