鼓式制動器設(shè)計

1、要求零件形狀表達(dá)清楚、 尺寸標(biāo)注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技術(shù)要求應(yīng)一 車輛工程專業(yè)課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書一. 設(shè)計任務(wù)：商用汽車制動系統(tǒng)設(shè)計二. 基本參數(shù)：P285三. 設(shè)計內(nèi)容主要進(jìn)行制動器系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容包括：1.查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計原則2根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)(發(fā)動機(jī)功率？，汽車軸距，車輪滾動半徑， 汽車空(滿)載時的 總質(zhì)量、軸荷分布、質(zhì)心位置 )，選擇制動器的基本結(jié)構(gòu)及驅(qū)動機(jī)構(gòu)布置方案，設(shè)計出一套 完整的制動系統(tǒng)，設(shè)計過程中要進(jìn)行必要的計算。3.制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要技術(shù)參數(shù)的確定(1) 制動器主要參數(shù)確定(2) 制動器設(shè)計計算(3) 制動器主要結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(4) 制

2、動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算4繪制制動器裝配圖及主要零部件的零件圖四. 設(shè)計要求1制動器總成(前或后)的裝配圖，1號圖紙一張。裝配圖要求表達(dá)清楚各部件之間的裝配關(guān)系，標(biāo)注出總體尺寸，配合關(guān)系及其它需要標(biāo)注的尺寸，在技術(shù)要求部分應(yīng)寫出總成的調(diào)整方法和裝配要求。2主要零部件的零件圖，3號圖紙4張。標(biāo)明對零件毛胚的要求，材料的熱處理方法、標(biāo)明處理方法及其它特殊要求。3編寫設(shè)計說明書。五設(shè)計進(jìn)度與時間安排本課程設(shè)計為3周1明確任務(wù)，分析有關(guān)原始資料，復(fù)習(xí)有關(guān)講課內(nèi)容及熟悉參考資料周。2 設(shè)計計算周3 繪圖周4編寫說明書、答辯周六、主要參考文獻(xiàn)1成大先機(jī)械設(shè)計手冊（第三版）2 汽車工程手冊機(jī)械工業(yè)出版社人民交通

3、出版社機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社3.陳家瑞汽車構(gòu)造（下冊）4 王望予汽車設(shè)計5.余志生汽車?yán)碚? 王豐元 汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書中國電力出版社七注意事項（1）為保證設(shè)計進(jìn)度及質(zhì)量，設(shè)計方案的確定、設(shè)計計算的結(jié)果等必須取得指導(dǎo)教師的認(rèn)可，尤其在繪制總布置圖前，設(shè)計方案應(yīng)由指導(dǎo)教師審閱。圖面要清晰干凈；尺寸標(biāo)注正確。（2）編寫設(shè)計說明書時，必須條理清楚，語言通達(dá)，圖表、公式及其標(biāo)注要清晰明確， 對重點部分，應(yīng)有分析論證，要能反應(yīng)出學(xué)生獨立工作和解決問題的能力。（3）獨立完成圖紙的設(shè)計和設(shè)計說明書的編寫，若發(fā)現(xiàn)抄襲或雷同按不及格處理。八成績評定-.成 績 內(nèi)容優(yōu)良中及格不及格出勤情況（20%設(shè)計方

4、案（20%性能計算（20%圖紙質(zhì)量（20%說明書質(zhì)量（20%評語總成績指導(dǎo)教師注意：此任務(wù)書要妥善保管，最后要裝訂在設(shè)計說明書的第一頁，如有丟失, 后果自負(fù)。二.制動系統(tǒng)設(shè)計制動系是汽車的一個重要的組成部分。它直接影 響汽車的行駛安全性。為了保證汽車有良好的制動效 能，應(yīng)該合理地確定汽車的制動性能及制動系結(jié)構(gòu)。1.制動動力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)下的加速和制動加速力和制動力通過輪胎和地表的接觸面從車 輛傳送到路面。慣性力作用于車輛的重心，引起一陣 顛簸。在這個過程中當(dāng)剎車時，前后輪的負(fù)載各自增 加或減少；而當(dāng)加速時，情況正好相反。制動和加速 的過程只能通過縱向的加速度 ax加以區(qū)分。下面，我 們先來分析一輛

5、雙軸汽車的制動過程。最終產(chǎn)生結(jié)果的前后輪負(fù)載Fzv和Fzh，在制動過程 中，圖隨看靜止平衡和制動減速的條件而變?yōu)椋篎zv mg l lv /I max h/l（）Fzh mglv /l max h/l（）設(shè)作用于前后軸的摩擦系數(shù)分別為動力為：f V 和 f h, 那么制FXVFZV fVFXhFZh fh（）（）圖雙軸汽車的剎車過程它們的總和便是作用于車輛上的減速力。FXV FXh max （）對于制動過程，fv和fh是負(fù)的。一般情況下，前后 軸的摩擦系數(shù)是相等的。這種相等使 f v= f h = ax/g , 理想的制動力分配是：FXV maxg（l lv） axh/（gl）（）FXh ma

6、xglv axh/（gl）（）這是一個拋物線Fxh（Fxv）和參數(shù)ax的參數(shù)表現(xiàn)。 當(dāng)然，每一個負(fù)載狀態(tài)都有它各自的理想制動力分 配。如果所有負(fù)載狀態(tài)都必須由一個固定的分配去應(yīng) 對，那么最重要的條件往往就是滿載的情況。雖然， 固定的分配在更多負(fù)載時無法實現(xiàn)最優(yōu)化的制動力分 配，、制動系統(tǒng)設(shè)計與匹配的總布置設(shè)計硬點或輸入?yún)?shù)新車型總體設(shè)計時能夠基本估算如下基本設(shè)計參 數(shù)，這些參數(shù)作為制動系統(tǒng)的匹配和優(yōu)化設(shè)計的輸入 參數(shù).已知參數(shù)軸距（mrh L4050整車整備質(zhì)量（Kg）3930滿載質(zhì)量（Kg） G8930空載時質(zhì)心距前軸中心 線的距離（mm1944空載時質(zhì)心高度（mm880滿載時質(zhì)心距前軸中心

7、線的距離（mr）i a1215滿載時質(zhì)心距后軸中心 線的距離（mrj）b1215滿載時質(zhì)心高度（mm hg1064、理想的前、后制動器制動力分配曲線基本理論(1)地面對前、后車輪的法向反作用力在分析前、后輪制動器制動力分配比例以前， 先了解地面作用于前、后車輪的法向反作用力。hf1Fzi JL一 b J1 Fz2-L圖由圖，對后輪接地點取力矩得FziLGbdu m dthg式中：Fzi 地面對前輪的法向反作用力；G汽車重力；b 汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離;m 汽車質(zhì)量；hg 汽車質(zhì)心高度；屯一一汽車減速度。對前輪接地點取力矩，得Fz2L Ga m hg dt g式中Fz2 地面對后輪的法向反作

8、用力;a汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離。則可求得地面法向反作用力為Ghg duFzibLg dtGhg duFz2a Lg dt()(2)前、后制動器制動力分配曲線在任何附看系數(shù)的路面上，前、后車輪同時抱死的 條件是：前、后輪制動器制動力之和等于附著力；并 且前、后輪制動器制動力分別等于各自的附著力， 即:F 2 FB2消去變量FZ2，得爐i (Gb g()這就是理想的前、后輪制動器制動力分配公式，由這 條公式畫出來的曲線叫I曲線。、前、后輪制動器制動力矩的確定確定車的制動器制動力矩(1)基本原理設(shè) =時，前后輪同時抱死，此時前輪制動力與總制動力之比為汽車制動器制動力分配系數(shù) 0 , B = 同步

9、附著系數(shù) 0同步附著系數(shù)的計算公式是 0= (LB L2)/ Hg解得=即同步附著系數(shù)為(四) 制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率1. 制動強(qiáng)度q汽車制動時汽車總的地面制動力Fb應(yīng)該等于汽車質(zhì)量和制動減速度的乘積Fb=m*(du/dt)=Gq2. 附著系數(shù)利用率 =Fb/Gq=q/ 3. 汽車在不同值的路面上制動時的制動強(qiáng)度和附著 系數(shù)利用率由于同步附著系數(shù)為較高值，通常情況下路面的值會小于，同時考慮到車速較快滿載質(zhì)量較大等因素，將制動強(qiáng)度定為q=。因此校核時按照Fb=GL1(j)/L1+ $ )Hgq=L1$ /L1+ ($) Hg =L1/L1-($) Hg為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著

10、系數(shù) 利用率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會汽車制動法規(guī) 規(guī)定， 在車輪尚未抱死的情況下，在時，必須滿足q +($經(jīng)檢驗口=滿足要求(五) 最大制動力矩為了保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理 地確定前、后輪制動器的制動力矩，以保證汽車有 良好的制動效能和穩(wěn)定性。對于選取較大同步附著系數(shù)值的汽車，這類車輛經(jīng) 常行駛在良好的道路上，車速較高，后輪制動抱死 失去穩(wěn)定性而出現(xiàn)甩尾的危險性較前一類汽車大 得多，因此應(yīng)從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來 確定各軸的最大制動力矩。當(dāng)$時，相應(yīng)的極限Tf2=G/L (L1-qHg)$ rTfl= p / (1- p) Tf2經(jīng)計算Tf仁 mTf2= m制動強(qiáng)度 q

11、最大制動力矩為V$,故所需的后軸和前軸的（六）制動器因數(shù)考慮到汽車滿載質(zhì)量和最高車速，采用氣壓驅(qū)動有 支承的領(lǐng)從蹄式制動器，初步確認(rèn)制動器因數(shù)在 之間根 據(jù) 載 重 汽 車 輪 胎 系 列 國 標(biāo) GB/T2977-1997 GB/T 2977-1997 確定輪輞的尺寸為：（根據(jù)載荷和輪胎的氣壓）前輪輪輞直徑為20英寸=508mm輪胎的型號為后輪輪輞直徑為20英寸=508mn,輪胎的型號為采用前后雙鼓的制動形式、制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)。制動鼓內(nèi)徑D和制動鼓厚度輸入力F 一定時，制動鼓內(nèi)徑越大，制動力矩越 大，且散熱能力也越強(qiáng)。但制動鼓內(nèi)徑 D收到輪輞內(nèi) 徑的限制。制動鼓直徑與輪輞的直徑之比

12、 D/D,范圍為貨車：D/Dr =所以取制動鼓直徑D=416摩擦襯片寬度b和包角B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；取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，不易保證 與制動鼓全面接觸，并且增加成本。制動鼓內(nèi)徑R確定后，襯片的摩擦面積為A=R|，b（）式中：3為摩擦襯片包角，rad。制動器各蹄襯片總的摩擦面積2Af越大，制動時所受的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)計資料分析，單個車輪鼓 式制動器的襯片面積隨汽車總質(zhì)量增大而增大。實驗表明，摩擦襯片B =900 1000時，磨損最小，制動鼓溫度最低，且制動效能最高。

13、所以選擇 B =100o襯片寬度 b 較大可以減少磨損， 但太大將不易保證 與制動鼓全面接觸。設(shè)計時一般按照 b/D= ,且按 照國產(chǎn)摩擦襯片規(guī)格來選擇。所以選擇 b=18mm摩擦襯片起止角 B 一般將襯片布置在制動蹄外緣的中央，即令B =90 -卩 /2=40.制動器中心到張力 F 作用線的距離 a 在保證輪缸能夠布置于制動鼓內(nèi)下，應(yīng)使距離 a 盡可能的大，以提高制動效能。初步設(shè)計時選 a=*28mm=制動蹄支撐點位置坐標(biāo) k 和 c在保證 2 蹄支撐面不互相干涉的條件下，使得 c 盡可能的大而 k 盡可能的小，以提高制動效能。初步選定:c=*208mm= 。K=30mm。摩擦片摩擦系數(shù) f

14、 初步選擇 f=、領(lǐng)從蹄式制動器設(shè)計計算行車制動系的設(shè)計計算簡要過程如下，根據(jù)整車 參數(shù)和附著習(xí)俗計算出理想制動力矩，根據(jù)初定的制 動器和驅(qū)動機(jī)構(gòu)尺寸計算出實際制動力矩，制動器及 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的尺寸要使實際制動力矩滿足理想制動力矩 的要求。之后，要進(jìn)行摩擦襯片的磨損特性計算和制 動器的熱容量和溫升核算，如不滿足要求則要修改制 動器及驅(qū)動機(jī)構(gòu)的尺寸重復(fù)上面步驟， 知道滿足要求理想最大制動力和最大制動力矩的計算由（）中Tf仁 m實際制動力矩 Tf 的計算。根據(jù)前人計算出的制動器因數(shù)表達(dá)式球的制動力矩，即 Tf=BF*F*R（）由（）可知Tf仁 m?所以 Tf =Tf1 12=領(lǐng)從蹄制動器的制動器因數(shù)選

15、擇支承銷式領(lǐng)從蹄制動器單個領(lǐng)從蹄的制動蹄因數(shù)BFi為BFt1 二 f ?/ （/- fc/b）（）單個領(lǐng)從蹄的制動蹄因數(shù)BF2為BFt2 二 f ?/（/十 fc/b）（）以上兩式中：f為摩擦系數(shù)。由指導(dǎo)書P2689-34、9-35計算A= B= h=a+c= 支承銷式領(lǐng)從蹄制動器整個制動器因數(shù)BFBF= BFi + BFt2BFti +BF2 =張開力的計算對于氣壓驅(qū)動的制動器來說，作用于兩蹄的張開力相 等，所以可以直接根據(jù)制動器因數(shù)的定義求得張開 力 F=Tf/ （BF - R）=制動蹄自鎖條件檢驗計算 計算鼓式制動器，必須檢查蹄有無自鎖的可能。 對于支承銷式領(lǐng)從蹄制動器，領(lǐng)蹄自鎖條件為：

16、 驗證 f= v A(a /r)-fB所以不會自鎖摩擦襯片的磨損特性的計算比能量耗散率 e 汽車的制動過程是將其機(jī)械能得以部分轉(zhuǎn)化為熱 量而耗散的過程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中， 制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。 ，產(chǎn)生制 動器的能量負(fù)荷，能力越大摩擦片的磨損越嚴(yán)重。 制動器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率 e 作為評 價，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量， 其單位為 W/mm2.ma 為汽車總質(zhì)量；v1，v 2 為汽車制動初速度和末速度， 取 v1 =65km/h(18m/s)；j 為制動減速度，計算時取 j= ；A 為前制動器襯片 的摩擦面積；W/ mm2 為B為制動力分

17、配系數(shù)。鼓式制動器的比能量耗散率以不大于宜。t= (v1- v 2 )/j =(18-0 )/ (* )=2e=ma v 1 (1- 3) /4tA=8930kg*(18m/s) 2*(4*2* )=mm2 L此項因沒有制動鼓總質(zhì)量而無法核算3. 制動器主要結(jié)構(gòu)設(shè)計制動鼓制動鼓應(yīng)具有高的剛性和大的熱容量，制動時其 溫升不應(yīng)超過極限值。制動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)并是工作表面 磨損均勻。采用由鋼板沖壓成型的腹板與鑄鐵鼓筒部分鑄成 一體的組合式制動鼓。制動鼓在工作載荷作用下會變形，致使蹄鼓間單 位壓力不均勻，且損失少許踏板行程。古銅變形后的 不圓柱度過大容易引起自

18、鎖或踏板振動。為防止這些 現(xiàn)象需提高制動鼓的剛度。為此，沿鼓口外緣鑄有整 圈的加強(qiáng)肋條，也有的加鑄若干軸向肋條以提高散熱 能力。制動鼓壁厚取 16mm。制動蹄制動蹄采用 T 形型鋼板焊接制成。制動蹄腹板和 翼緣的厚度選為8mm摩擦襯片的厚度為12mn,制動 蹄寬度為70mm襯片采用鉚接在制動蹄上。摩擦材料 采用模壓材料。摩擦系數(shù)為 f=.制動器間隙制動器的設(shè)定間隙為。四、氣壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算（一）制動驅(qū)動系統(tǒng)圖 23-46 所示為雙回路氣壓制動系統(tǒng)示意圖。由發(fā)動 機(jī)驅(qū)動的雙缸活塞式空氣壓縮機(jī)（簡稱空壓機(jī)） 1 將 壓縮空氣經(jīng)單向閥 9 首先輸入濕儲氣筒 4（濕儲氣筒 上裝有安全閥 5 和供外界使用壓縮空氣的發(fā)氣閥） 。壓 縮空氣在濕儲氣筒內(nèi)冷卻并進(jìn)行油水分離之后，再分 別經(jīng)兩個單向閥 9進(jìn)入儲氣筒 8的前、后腔。儲氣筒 前腔與串列雙腔活塞式的制動閥 14上腔相連，可以向 后制動氣室充氣。儲氣筒后腔與制動閥 1 4下腔相連， 可以向前制動氣室充氣。此外