重型貨車(chē)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：重型載貨汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)姓名：孔祥生、李朋超、席昌錢(qián)同組者：嚴(yán)炳炎、余鵬、鄭大偉專業(yè)班級(jí)：09車(chē)輛工程2班指導(dǎo)教師：王豐元、鄒旭東設(shè)計(jì)時(shí)間：2012.11.1-2012.11.6摘要汽車(chē)制動(dòng)系的功用是使汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車(chē)；在下坡行駛時(shí)，使汽車(chē)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速；使汽車(chē)可靠地停在原地或坡道上。汽車(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)主動(dòng)安全性研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。隨著汽車(chē)行駛車(chē)速的不斷提高，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能的要求也越來(lái)越高。汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)良好的制動(dòng)性能外，還要盡可能地減小駕駛員的工作強(qiáng)度。因此，動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。氣壓動(dòng)力制動(dòng)是最常見(jiàn)的動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)，多用

2、于中重型汽車(chē)。氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全部是氣壓式的。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。本文以一種重型貨車(chē)為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析和計(jì)算對(duì)其氣壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1緒論11.1制動(dòng)系的作用11.2氣壓制動(dòng)系的研究現(xiàn)狀22制動(dòng)系的總體設(shè)計(jì)32.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求32.2制動(dòng)系參數(shù)的選擇42.3汽車(chē)總質(zhì)量42.4制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)42.5制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩93制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算123.1鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)133.1.1制動(dòng)鼓內(nèi)徑133.1.2摩擦襯片寬度b及包角143.

3、1.3摩擦襯片起始角0153.1.4制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c153.1.5制動(dòng)器中心到張開(kāi)力F0作用線的距離e153.1.6摩擦襯片的型號(hào)及摩擦系數(shù)153.2鼓式制動(dòng)器的計(jì)算153.2.1計(jì)算有一個(gè)自由度的緊蹄摩擦片的徑向變形規(guī)律153.2.2 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩163.2.3檢查制動(dòng)蹄有無(wú)自鎖183.3 襯片磨損特性的計(jì)算193.3.1比能量耗散率（單位功負(fù)荷、能量負(fù)荷）193.3.2 襯片單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力f0 (比摩擦力)203.3.3駐車(chē)制動(dòng)計(jì)算213.4制動(dòng)鼓主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)213.4.1 制動(dòng)鼓213.4.2 制動(dòng)蹄223.4.3 制動(dòng)底板233.4.4 凸輪式張開(kāi)

4、機(jī)構(gòu)233.4.5 摩擦材料233.4.6 支承244氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算254.1制動(dòng)氣室264.2貯氣罐284.3空氣壓縮機(jī)305技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析316總結(jié)33致謝34參考文獻(xiàn)351緒論1.1制動(dòng)系的作用 近百年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)之所以常勝不衰主要得益于汽車(chē)作為商品在世界各處都有廣闊的市場(chǎng)，生產(chǎn)批量大而給企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。最主要的是科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使汽車(chē)能逐漸完善并滿足使用者的需求。隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和新交通法規(guī)的實(shí)施，我國(guó)的汽車(chē)及其運(yùn)輸管理開(kāi)始走向正軌，農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)將逐漸退出市場(chǎng)，而重型運(yùn)輸自卸車(chē)逐漸呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。然而車(chē)輛交通安全歷來(lái)是人們最為關(guān)心的問(wèn)題之一，它直接關(guān)系

5、到人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失，因此汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性研究至關(guān)重要。汽車(chē)制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的車(chē)速保持穩(wěn)定以及使以停駛的汽車(chē)在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。汽車(chē)制動(dòng)系直接影響著汽車(chē)行駛的安全性和停車(chē)的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車(chē)速的提高以及車(chē)流密度的日益增大，為了保證行車(chē)安全、停車(chē)可靠，汽車(chē)制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車(chē)，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)至少有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置：重型汽車(chē)或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車(chē)要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置及輔助制動(dòng)裝置；牽引車(chē)還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。行車(chē)制動(dòng)裝置用

6、于使行駛中的汽車(chē)強(qiáng)制減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車(chē)制動(dòng)裝置用于使汽車(chē)可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車(chē)在坡路上起步。駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車(chē)制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，這時(shí)則可利用應(yīng)急制動(dòng)裝置的機(jī)械力源(如強(qiáng)力壓縮彈簧)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車(chē)制動(dòng)裝置或駐車(chē)制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車(chē)必備，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車(chē)制動(dòng)器也可以起應(yīng)急制動(dòng)的作用。 輔助制動(dòng)裝置用于山區(qū)行駛的汽車(chē)

7、上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等輔助制動(dòng)裝置，則可使汽車(chē)下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車(chē)速并減輕或解除行車(chē)制動(dòng)器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量為5t以上的客車(chē)上和12t以上的載貨汽車(chē)上裝備這種輔助制動(dòng)減速裝置。任何一套制動(dòng)裝置均由制動(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(pán)式之分。行車(chē)制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車(chē)輪制動(dòng)器來(lái)制動(dòng)全部車(chē)輪，而駐車(chē)制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱，且具有專門(mén)的中央制動(dòng)器或利用車(chē)輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器第二軸或傳動(dòng)軸。行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車(chē)必備。行車(chē)制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分液壓和氣壓

8、兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)、氣路管道、貯氣簡(jiǎn)、控制閥和制動(dòng)氣室等。過(guò)去，大多數(shù)汽車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)都使用中央制動(dòng)器，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動(dòng)軸的制動(dòng)力矩較小，容易滿足操縱手力小的要求。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，往往使傳動(dòng)軸超載?，F(xiàn)代汽車(chē)由于車(chē)速提高，對(duì)應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)，因此，在中、高級(jí)轎車(chē)和部分總質(zhì)量在1.5t以下的載貨汽車(chē)上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車(chē)制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。重型載貨汽車(chē)由于采用氣壓制動(dòng)，故多對(duì)后輪制動(dòng)器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈

9、簧作為制動(dòng)力源的應(yīng)急兼駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動(dòng)器。但也有一些重型汽車(chē)除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動(dòng)的中央制動(dòng)器，以便提高制動(dòng)系的可靠性1.2氣壓制動(dòng)系的研究現(xiàn)狀氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全部是氣壓式的。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。氣壓制動(dòng)由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力且主車(chē)與被拖的掛車(chē)以及汽車(chē)列車(chē)之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單聯(lián)接和斷開(kāi)都很方便,因此廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車(chē),越野汽車(chē)和客車(chē)上.但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī),

10、貯氣罐,制動(dòng)閥等裝置,使結(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)生和撤除均較慢,作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)(0.30.9s),因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)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(一般為0.50.7MPa),因而制動(dòng)氣室的直徑大,只能置于制動(dòng)器之外,再通過(guò)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)也有較大噪聲。汽車(chē)在行駛過(guò)程中駕駛員要經(jīng)常使用制動(dòng)器，為了減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，目前汽車(chē)基本上都采用了伺服制動(dòng)系統(tǒng)或動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。載重汽車(chē)一般均采用動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。2制動(dòng)系的總體設(shè)計(jì) 2.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1）能適

11、應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷(xiāo)售對(duì)象國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。2）具有足夠的制動(dòng)效能。包括行車(chē)制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。3）工作可靠。汽車(chē)至少應(yīng)有行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。行車(chē)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(chē)制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用使摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)515次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。

12、良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車(chē)為了防止水相泥沙侵入而采用封閉的制動(dòng)器。5）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車(chē)都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此，汽車(chē)前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤詈媚茈S各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò)15時(shí)，會(huì)發(fā)生制動(dòng)時(shí)汽車(chē)跑偏。對(duì)于汽車(chē)列車(chē)，除了應(yīng)保證列車(chē)各軸有適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力分配外，也應(yīng)注意主、掛車(chē)之間各軸制動(dòng)開(kāi)始起作用

13、的時(shí)間，特別是主、掛車(chē)之間制動(dòng)開(kāi)始時(shí)間的協(xié)調(diào)。6）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)的要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適能減少疲勞。8）作用滯后的時(shí)間要盡可能地短。9) 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車(chē)輪跳動(dòng)、汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。11）制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)件的故障和功能失效。12）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)、制造成本低，對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求。2.2制動(dòng)系參數(shù)的選擇貨車(chē)的主要參數(shù)軸數(shù)/軸 距（mm） 4/(1950+4550+1350)質(zhì)心距前軸（mm）5250質(zhì)心距

14、后軸（mm）2600前 輪 距（mm） 2022后 輪 距（mm） 1830最小離地間隙（mm）285整車(chē)整備質(zhì)量（kg）12000最大裝載質(zhì)量（kg）16000前滿載軸荷分配（KG）6000 后滿載軸荷分配（KG）22000最 高 車(chē) 速（km/h）100質(zhì)心高度 (mm) 空載 943mm 滿載 1800mm2.3汽車(chē)總質(zhì)量汽車(chē)的總質(zhì)量是指整備完好，裝備齊全并按規(guī)定載滿客貨時(shí)的汽車(chē)質(zhì)量： =12000+16000 =28000Kg2.4制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，如果忽略路面對(duì)車(chē)露的滾動(dòng)阻力矩和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度的車(chē)輪，其力矩平衡方程為： （2-1）= EMBED

15、 Equation.3 式中： 制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向反力，； 地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力，即地面與車(chē)輪之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車(chē)行駛方向反力，N ；車(chē)輪有效半徑，m ；選為約為0.52m。令 （2-2） 并稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，他是在車(chē)輪周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，因?yàn)橛址Q為制動(dòng)周緣力。與地面制動(dòng)力的方向相反，當(dāng)車(chē)輪角速度時(shí)，大小亦相等，且僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車(chē)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)加大踏板力以加大時(shí)，和均隨之增大。但地面制動(dòng)力受著附著條

16、件的限制，其值不可能大于附著力即或 式中 輪胎與地面間的附著系數(shù)； Z地面對(duì)車(chē)輪的法向反力。當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力和地面制動(dòng)力達(dá)到附著力值時(shí)，車(chē)輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動(dòng)力矩即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而即成為與相平衡以阻止車(chē)輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當(dāng)制動(dòng)到以后，地面制動(dòng)力達(dá)到附著力值后就不在增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而繼續(xù)上升。圖21 制動(dòng)力與蹋板力FP關(guān)系Figure 2-1 Braking force and ta board strength FP relations直至20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)道路條件還不是很好，汽車(chē)行駛速度也不是很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也不是顯得像前

17、輪抱死喪失轉(zhuǎn)向能力那樣嚴(yán)重，因此往往將值定的較低，即處于常附著系數(shù)范圍的中間較偏區(qū)段。但當(dāng)今道路條件大為改善，汽車(chē)行駛速度也大為提高，因而汽車(chē)因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的后果十分嚴(yán)重。由于車(chē)速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甩尾甚至?xí){(diào)頭而喪失操縱穩(wěn)定性。后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的。因此各類(lèi)轎車(chē)和一般載貨汽車(chē)的值有增大的趨勢(shì)滿載時(shí)的同步附著系數(shù)，貨車(chē)取。當(dāng)時(shí)，,利用率最高。汽車(chē)減速度為：=0.59.8=4.9，即, 制動(dòng)強(qiáng)度附著系數(shù)利用率（或附著力利用率）來(lái)表達(dá)，可定義為式中 汽車(chē)總的地面制動(dòng)力； 汽車(chē)所受重力； 制動(dòng)強(qiáng)度；根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì)前、后軸車(chē)輪的

18、法向反力，為：（2-3）（2-4）式中：G汽車(chē)所受重力 L汽車(chē)軸距 L汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離 L汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離 汽車(chē)質(zhì)心高度 g重力加速度 汽車(chē)制動(dòng)減速度m/s EMBED Equation.3 汽車(chē)總的地面制動(dòng)力為：式中前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力 后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力由上面兩式可求得前后軸車(chē)輪附著力為：上式表明：汽車(chē)在附著系數(shù)為任一確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度或總制動(dòng)力的函數(shù)。當(dāng)汽車(chē)各車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前、后軸的軸荷分配，前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即：1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱

19、死拖滑；2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑；3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑。在以上三種情況中，顯然是（3）情況的附著條件利用得最好。由上式中不難求得在任何附著系數(shù)的路面上，前、后車(chē)輪同時(shí)抱死即前、后軸車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是：式中：前軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力 后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力 、地面對(duì)前后軸車(chē)輪的法向反力 G汽車(chē)所受重力 、汽車(chē)質(zhì)心離前后軸距離 汽車(chē)質(zhì)心高度由上式可知，前后輪同時(shí)抱死時(shí)，前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力，是的函數(shù)。將上式繪成以，為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱I曲線，如圖圖22載貨汽車(chē)的曲線與線Figure 2

20、-2 TruckCurve and beta line如圖，如果汽車(chē)前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力，能按I曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車(chē)在任何附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，都能是前、后車(chē)輪同時(shí)抱死。然而，目前大多數(shù)兩軸汽車(chē)尤其是貨車(chē)的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為一定值，并以前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車(chē)總制動(dòng)器制動(dòng)力之比來(lái)表明分配的比例，稱為汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)：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，因此又可通稱為制動(dòng)力分配系數(shù)。前面已分別給出了制動(dòng)強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率根據(jù)所選定的同步附著系數(shù)求得： （2-5）1-=進(jìn)而求得：當(dāng)時(shí)，故 ，q=，當(dāng)=0.4時(shí)，可能得到的最大總制動(dòng)力取決于

21、前輪剛剛首先抱死的條件，即由上面的式得：（2-6）q=當(dāng)，可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即有上面的式得：（2-7）q=對(duì)于值恒定的汽車(chē)，為使其在常遇到附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過(guò)低，其值總是選得小于可能遇到的最大附著系數(shù)。所以在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。2.5制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩為了保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性應(yīng)合理地確定前后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，最大制動(dòng)力是在汽車(chē)附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的。這時(shí)制動(dòng)力與地面作用車(chē)輪的法向力成正比雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為： （2-8）式中：L，L汽車(chē)質(zhì)心離前后軸的距離 同步附著系

22、數(shù) h汽車(chē)質(zhì)心高度通常上式的比值：轎車(chē)約為：1.3-1.6，貨車(chē)約為：制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩受車(chē)輪的計(jì)算力矩所制約，即 EMBED Equation.3 （2-9） （2-10）式中：前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力 作用于前軸車(chē)輪上的地面法向反力 作用于后軸車(chē)輪上的地面法向反力 車(chē)輪的有效半徑對(duì)于常遇的道路條件較差、車(chē)速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車(chē)，為了保證在的良好的路面上（例如）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度），前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩為： （2-11） = =40134.4 （2-12） = =45622.8對(duì)選取較大值的各類(lèi)汽車(chē)，則

23、應(yīng)從保證汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 （2-13） = =45478.4 （2-14） = =40007.3式中：該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù) q制動(dòng)強(qiáng)度 r車(chē)輪有效半徑一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為上列公式計(jì)算結(jié)果的值一半。3制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車(chē)輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，后一提法適用于駐車(chē)制動(dòng)器。一般制動(dòng)器都是通過(guò)其中的固定元件對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加制動(dòng)力矩，使后者的旋轉(zhuǎn)角速度降低同時(shí)依靠車(chē)輪與路面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力，以使汽車(chē)減速。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾

24、種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車(chē)商上用作車(chē)輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器動(dòng)器，都稱為摩擦制動(dòng)器。行車(chē)制動(dòng)、駐車(chē)制動(dòng)及第二（或應(yīng)急）制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器幾乎都屬于摩擦制動(dòng)器。摩擦制動(dòng)器可分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。前者摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件則為圓盤(pán)狀的制動(dòng)盤(pán)，以端面為工作表面。旋轉(zhuǎn)元件同裝在車(chē)輪或半軸上，即制動(dòng)力矩分別直接作用于兩側(cè)車(chē)輪上的制動(dòng)器，稱為車(chē)輪制動(dòng)器。旋轉(zhuǎn)元件固裝在傳

25、動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸上其制動(dòng)力矩須經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)橋再分配到兩側(cè)車(chē)輪上的制動(dòng)器，則稱為中央制動(dòng)器。車(chē)輪制動(dòng)器一般用于行車(chē)制動(dòng)，也有兼用于第二制動(dòng)(或應(yīng)急制動(dòng))和駐車(chē)制動(dòng)的。中央制動(dòng)器一股只用于駐車(chē)制動(dòng)和緩速制動(dòng)。鼓式制動(dòng)器又分為多種形式：領(lǐng)從蹄式、單向雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式和雙向增力式等結(jié)構(gòu)形式的制動(dòng)器。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器主要由制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、和驅(qū)動(dòng)裝置組成，蹄片裝在制動(dòng)鼓內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，密封容易。領(lǐng)從蹄式制動(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)、倒退行使的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低；便于附裝駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙。從而廣泛應(yīng)用于中、重型貨車(chē)前后輪及轎

26、車(chē)后輪制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬盤(pán)，此圓盤(pán)稱為制動(dòng)盤(pán)。其固定元件則有多種結(jié)構(gòu)形式，大體上可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動(dòng)塊，每個(gè)制動(dòng)器中有24個(gè)。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱為制動(dòng)鉗。這種制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)鉗組成的制動(dòng)器，稱為鉗盤(pán)式制動(dòng)器。另一類(lèi)固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤(pán)形，因其制動(dòng)盤(pán)的全部工作面可同時(shí)與摩擦片接觸，故該類(lèi)制動(dòng)器稱為全盤(pán)式制動(dòng)器。3.1鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)汽車(chē)類(lèi)別選用乘用車(chē)，汽車(chē)的總質(zhì)量m為28t、汽車(chē)質(zhì)心高度h=1.8m、軸距L=7.85m、汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離l=5.25m、汽車(chē)質(zhì)心離

27、后軸距離l=2.6m其它幾何參數(shù)如圖3-1圖3-1 鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù)Fig3-1 The main geometric parameters of drum brakes3.1.1制動(dòng)鼓內(nèi)徑輸入力F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)，但D的增大受輪輞內(nèi)徑限制。而且D的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增大，使汽車(chē)的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車(chē)的行駛平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門(mén)嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度和熱容量，以減少制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有

28、利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動(dòng)鼓直徑D的尺寸，另外制動(dòng)鼓直徑D與輪輞直徑D之比的一般范圍為：轎車(chē)：D/ D貨車(chē)：D/ D轎車(chē)制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小125mm-150mm，載貨汽車(chē)和客車(chē)的制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小80mm-100mm。對(duì)于深槽輪輞由于其中間深陷部分的尺寸比輪輞名義直徑小得多，所以其制動(dòng)鼓與輪輞之間的間隙有所減小應(yīng)予注意。設(shè)計(jì)時(shí)亦可按輪輞直徑初步確定制動(dòng)鼓內(nèi)徑如表3-113表3-1 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑Tablet .3-1 The largest diameter brake drum輪輞直徑/in121314151620，22.5制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑/

29、mm轎車(chē)180200240260-貨車(chē)、客車(chē)220240260300320420制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)符合QC/T 309-1999制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列的規(guī)定。由上述表格和輪胎標(biāo)準(zhǔn)初選制動(dòng)鼓內(nèi)徑420mm3.1.2摩擦襯片寬度b及包角制動(dòng)鼓半徑R既定后。摩擦襯片寬b和包角便決定了襯片的摩擦面積A，而A=Rb，制動(dòng)蹄各蹄總的摩擦面積越大則單位壓力愈小從而磨損特性愈好。根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車(chē)輪蹄式制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車(chē)總重而增加具體數(shù)如表3-22表3-2 摩擦襯片面積Tablet .3-2 Friction lining area汽車(chē)類(lèi)別汽車(chē)總重力G/KN單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦

30、面積A/cm轎車(chē)9-1515-25100-200200-300貨車(chē)10-1515-2525-3535-7070-120120-170100-200150-250250-400300-650550-1000600-1500由根據(jù)表2-2選取對(duì)于車(chē)總質(zhì)量分配m=7t-12t時(shí)，A=550-1000 cm制動(dòng)鼓半徑R=D/2=420/2=210mm確定后，襯片的摩擦面積為A=Rb初選=100°初選A=1000/2=500cm2則b= A/R=238.1mm，根據(jù)ZBT2400589選取b=240mm3.1.3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0=100°-/2=1

31、00°-100°/2=50°3.1.4制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c應(yīng)在保證兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能大而c盡可能小。初步設(shè)計(jì)選a=0.8R=168mm, c=40mm3.1.5制動(dòng)器中心到張開(kāi)力F0作用線的距離e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e盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)暫定e=0.8R=168mm3.1.6摩擦襯片的型號(hào)及摩擦系數(shù)選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性

32、的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。摩擦襯片的型號(hào)及性能如表3-33表3-3內(nèi)張?zhí)闶街苿?dòng)器襯片型號(hào)性能及用途Tablet.3-3 Shoe brake linings Model Properties and Applications產(chǎn)品規(guī)格摩擦系數(shù)硬度（HBS）適用范圍SY-110720-50主要用于轎車(chē)等輕負(fù)荷車(chē)SY020420-50主要用于中型載重汽車(chē)SY-900220-50主要用于重型載貨汽車(chē)由表3-3選取SY-9002規(guī)格選取摩擦襯片摩擦系數(shù)為0.43.2鼓式制動(dòng)器的計(jì)算3.2.1計(jì)算有一個(gè)自由度的緊蹄摩擦片的徑向變形規(guī)律除摩擦片因有彈性容易變形外，制動(dòng)鼓、蹄片和支撐也有變形，所以

33、計(jì)算法向壓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)。如圖3-2。蹄片在張開(kāi)力和摩擦力作用下，繞支撐銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)dr角，由于dr角很小，可認(rèn)為A1B1B1=90°，所以摩擦襯片表面的徑向變形為1=B1C1=A1B1Sin r1drOA1OB1=RA1B1/Sin =R/Sin r1= R Sin dr由此公式可看出蹄片壓力沿摩擦襯片長(zhǎng)度的分布符合正弦曲線規(guī)律。圖3-2制動(dòng)蹄片受力分析圖Fig3-2 Brake shoe stress analysis3.2.2 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩目前一般采用效能因數(shù)法或分析圖解法計(jì)算，本書(shū)采用

34、效能因數(shù)法計(jì)算。為此必需先求出制動(dòng)蹄的效能因數(shù)，而后求制動(dòng)力矩。設(shè)制動(dòng)蹄的制動(dòng)力矩和效能因數(shù)分別為T(mén)和Kt，輸入張開(kāi)力F，制動(dòng)鼓半徑為R，則 3（3-1）效能因數(shù)是單位為1的系數(shù)。對(duì)于一定結(jié)構(gòu)型式的制動(dòng)蹄，只要已知制動(dòng)鼓轉(zhuǎn)向，制動(dòng)蹄的主要幾何參數(shù)的相對(duì)值（即這些參數(shù)與R之比）以及摩擦系數(shù)，該蹄的即可確定。然后根據(jù)既定的F和R值求T。（1）領(lǐng)蹄 假定蹄鼓之間的單位壓力是沿周向均勻分布的，這一假定與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)，據(jù)此算出的制動(dòng)力矩較實(shí)際數(shù)值大，根據(jù)上面的分析計(jì)算可知，蹄片壓力沿摩擦襯片長(zhǎng)度的分布符合正弦曲線規(guī)律，根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得領(lǐng)蹄效能因數(shù)為（3-2）式中 °襯片包角取為，°

35、°°將以上所計(jì)算得到的數(shù)值代入式（3-2）中可得出（2）從蹄制動(dòng)效能因數(shù)，其公式為（3-3）式中 °°°o代入公式（3-3）前面已經(jīng)分析領(lǐng)從蹄中頂端推力F1=F2，則可得對(duì)于凸輪張開(kāi)機(jī)構(gòu)，張開(kāi)力F： （3-4）有前面所算數(shù)據(jù)所得T代入公式（3-4）中，便可得到F值為21360N。汽車(chē)制動(dòng)力總和F與整車(chē)質(zhì)量m的百分比：則可知該制動(dòng)力符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以上計(jì)算后得到的值，F(xiàn)值，以及已知的R值代入公式（3-1）中，最終到：3.2.3檢查制動(dòng)蹄有無(wú)自鎖計(jì)算鼓式制動(dòng)器，必須檢查蹄有無(wú)自鎖的可能。如果f ccos1 /(R1- cSin1) 就不會(huì)自鎖。f=0

36、.4c=摩擦力的作用半徑=235.2mm式中126°o所以制動(dòng)器不會(huì)自鎖，合格。3.3 襯片磨損特性的計(jì)算摩擦襯片(襯塊)的磨損受溫度、摩擦力、滑磨速度、制動(dòng)鼓(制動(dòng)盤(pán))的材質(zhì)及加工情況，以及襯計(jì)(襯塊)本身材質(zhì)等許多因素的影響。因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難。但試驗(yàn)表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。從能量的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程即是將汽車(chē)的機(jī)械能(動(dòng)能和勢(shì)能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制功器幾乎承擔(dān)了汽車(chē)全部動(dòng)能耗散的任務(wù)。此時(shí)，由于制功時(shí)間很短，實(shí)際上熱量還來(lái)不及逸散到大氣中。而被制動(dòng)器所吸收，致使制動(dòng)器溫度升高。這就

37、是所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片(襯塊)磨損將越嚴(yán)重。對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動(dòng)器的襯片大許多倍，所以制動(dòng)盤(pán)的表面溫度比制動(dòng)鼓的高。各種汽車(chē)的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯片(襯塊)的摩擦面積各不相同，因面有必要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能員負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國(guó)常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即每單位襯片(襯塊)摩擦面積的每單仿時(shí)間耗散的能量。通常所用的計(jì)量單位為。比能量耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷，或簡(jiǎn)稱能量負(fù)荷。比能量耗散率（單位功負(fù)荷、能量負(fù)荷）雙軸汽車(chē)單個(gè)后輪制動(dòng)器比能量耗散率為e2=ma ( v12 - v22 )×(1-)/4tA2 （3-5）其中：ma為

38、汽車(chē)總質(zhì)量（t），初選乘用車(chē)28t為汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)停車(chē)時(shí)v2=0，認(rèn)為=1v1為制動(dòng)初速度，對(duì)于總質(zhì)量3.5t以上的貨車(chē)v1=65Km/h(18m/s) j為制動(dòng)減速度，計(jì)算時(shí)一般取j=0.6g m/s2 j=du/dtA2為后制動(dòng)器襯片的摩擦面積t為制動(dòng)時(shí)間，t=(v1-v2) / j =(18-0)/0.6g=3.07 s為制動(dòng)力分配系數(shù)，=Ff1/( Ff1+Ff2)前軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff1=Z1 后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff2=Z取 軸距L=7.85m質(zhì)心高度hg=1.8m汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離L1=5.25m 汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離L2=2.6m附著系數(shù)=0.7（見(jiàn)表3

39、-4）表3-4路面狀況與附著系數(shù)對(duì)應(yīng)表Tablet 3-4. Pavement behavior and coefficient of adhesion correspondence table路面狀態(tài)附著系數(shù)干燥水泥路面0.71.0潮濕水泥路面0.40.6Ff1=Z1 =G(L2+hgj/g)/L =0.7×28000×9.8×(2.6+1.8×0.6×9.8/9.8)/7.85= 90045NFf2=Z2=G(L1-hgj/g)/L=0.7×2800×9.8×(5.25-1.8×0.6×9.

40、8/9.8)/7.85 =102034.8 N=90045 /(90045 +102034.8)=0.468e2=1×2800× (182-0)×(1-0.468)/(4×3.07×140000) =1.59W/mm21.8 W/mm2 合格。鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1.8W/ mm為宜2。3.3.2 襯片單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力f0 (比摩擦力)單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的比摩擦力為：Ff0 （3-6）式中：Tf單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 R制動(dòng)鼓半徑 A單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積由前面計(jì)算Tf=71344 R=210mm A=1000mm代入式得Ff

41、0=0.34N/mm2<0.48N/mm23.3.3駐車(chē)制動(dòng)計(jì)算圖3-3為汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力情況:圖3-3汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)受力分析Fig3-3. Stress Analysis of the ascent vehicle docked上、下坡時(shí)可能停駐的極限坡路傾角為:=arc tanL1/(L-hg)= arc tan0.7×2.6/(7.85-0.7×1.8)=15.4°= arc tanL1/(L+hg)= arc tan0.7×1.8/(5.25+0.7×0.943)=12.03°經(jīng)過(guò)計(jì)算與都不小于16%20

42、%， 合格。應(yīng)急制動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪都將抱死滑移，故后輪制動(dòng)力為 =96792.8N此時(shí)所需的后輪制動(dòng)力矩為 =9587.1 N.m式中，為汽車(chē)滿載重力，L為軸距，為汽車(chē)質(zhì)心到前軸的距離，為質(zhì)心高度，為路面對(duì)后橋的法向反力，為附著系數(shù)，為車(chē)輪有效半徑。3.4制動(dòng)鼓主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1 制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大量的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過(guò)極限值。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)于摩擦襯片的材料相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。中型、重型載貨汽車(chē)和中型、大型客車(chē)多采用灰鑄鐵HT200或合金鑄鐵制造的制動(dòng)鼓；在工作載荷作用下制動(dòng)鼓會(huì)變形，導(dǎo)致蹄與鼓間的單位壓力不均勻，且會(huì)損失

43、少許踏板行程。鼓筒變形后的布圓柱度過(guò)大時(shí)也易引起制動(dòng)器的自鎖或踏板振動(dòng)。為防止這些現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)提高制動(dòng)鼓的剛度。為此，沿鼓口的外緣鑄有整圈的加強(qiáng)肋條，也常加鑄一些軸向肋條以提高其散熱性能。也有在鋼板沖壓的制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)離心澆鑄上合金鑄鐵內(nèi)鼓筒，組合構(gòu)成制動(dòng)鼓。制動(dòng)鼓在工作載荷作用下會(huì)變形，致使蹄鼓間單位壓力不均勻，且會(huì)損失少許踏板行程。鼓筒變形后的不圓柱度過(guò)大容易引起自鎖或踏板扳動(dòng)。為防止這些現(xiàn)象需提高制動(dòng)鼓的剛度。為此，沿鼓口的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其散熱件能。制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中是以某一直徑的圓柱表面的配合來(lái)定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證

44、兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對(duì)轎車(chē)為15Ncm-20Ncm；對(duì)貨車(chē)為30Ncm-40Ncm。制動(dòng)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11mm增至20mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車(chē)為7mm-12mm；中、重型載貨汽車(chē)為13mm-18mm。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開(kāi)小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。本車(chē)選用HT200鑄造制動(dòng)鼓3.4.2 制動(dòng)蹄轎車(chē)和微型、輕型載貨汽車(chē)的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或鋼板沖壓焊接制成；大噸位載貨汽車(chē)的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動(dòng)蹄的結(jié)構(gòu)尺寸和斷

45、面形狀應(yīng)保證其剛度好，但小型車(chē)用鋼板制的制動(dòng)蹄腹板上有時(shí)開(kāi)有一、兩條徑向曹，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動(dòng)蹄摩擦襯片于制動(dòng)鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。重型汽車(chē)制動(dòng)蹄的斷面有工字形、山字形和字形幾種。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車(chē)的約為3mm-5mm；貨車(chē)的約為5mm-8mm。摩擦襯片的厚度，轎車(chē)多為4.5mm-5mm；貨車(chē)多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長(zhǎng)，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本車(chē)制動(dòng)蹄HT200鑄造3.4.3 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)保證各安裝零件相互間的正確位

46、置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均具有凹凸起伏的形狀。重型汽車(chē)則采用可鍛鑄鐵KTH37012的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。3.4.4 凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu)凸輪式張開(kāi)機(jī)構(gòu)的凸輪及其軸是由45號(hào)鋼模鍛成一體的毛坯制造，在機(jī)加工后經(jīng)高頻淬火處理。凸輪及其軸是由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵的支架支撐，而支架則用螺栓或鉚釘固定在制動(dòng)底板上。為了提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，制動(dòng)時(shí)凸輪是經(jīng)過(guò)滾輪推動(dòng)制動(dòng)蹄張開(kāi)。滾輪由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。3.4.5 摩擦材料摩擦材料的基本要求：1）摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定。一般摩擦材料的摩擦系數(shù)，都隨

47、溫度、壓力、相對(duì)滑動(dòng)速度、工作表面的清潔程度而變化，其中溫度影響尤為顯著。2）耐磨性好。3）有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的工藝性。4）有一定的耐油、耐濕、抗腐蝕及抗膠合性能。5）容許比壓力大及不傷制動(dòng)輪。當(dāng)前，在制動(dòng)器巾廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹(shù)脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無(wú)機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹(shù)脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差故應(yīng)佐按襯片或襯塊規(guī)格模壓。其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹(shù)脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。無(wú)石棉摩擦材料是以多種金屬、有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的纖維或粉末代替石棉作為增強(qiáng)材料，其他成分和制

48、造方法與石棉模壓摩擦材料大致相同。若金屬纖維和粉末的含量在40%以上，則稱為半金屬摩擦材料，這種材料在美、歐各國(guó)廣泛用于轎車(chē)的盤(pán)式制動(dòng)器上，已成為制動(dòng)摩擦材料的主流。粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分（占總質(zhì)量的60%-80%），摻上石墨粉、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。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用于高性能轎車(chē)和行駛條件惡劣的貨車(chē)等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車(chē)。 支承二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷(xiāo)的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)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(xiāo)或偏心輪。支承銷(xiāo)由4

49、5號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH 37012)或球墨鑄鐵(QT 40018)偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好件并防止這些零件的腐蝕磨損。具有長(zhǎng)支承銷(xiāo)的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的止確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開(kāi)機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開(kāi)槽供制動(dòng)蹄腹板張開(kāi)端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。4氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī),貯氣罐,制動(dòng)閥等裝置,使結(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)生和撤除均較慢,作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)(0.30.9s),因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)

50、有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)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(一般為0.50.7MPa),因而制動(dòng)氣室的直徑大,只能置于制動(dòng)器之外,再通過(guò)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)也有較大噪聲。圖4-1為一汽車(chē)的氣壓雙回路制動(dòng)系示意圖。圖4-1氣壓雙回路制動(dòng)系示意圖Fig4-1.Schematic diagram of dual-circuit brake system pressure1氣喇叭；2氣喇叭開(kāi)關(guān)；3氣壓調(diào)節(jié)閥；4前制動(dòng)器室；5雙針氣壓表；6主儲(chǔ)氣筒（供后制動(dòng)器）；7放水閥；8低壓報(bào)警器；9取氣閥；10儲(chǔ)氣筒單向閥；11主儲(chǔ)氣筒（供前制動(dòng)器）

51、；12快放閥；13后制動(dòng)器室；14連接頭；15掛車(chē)分離開(kāi)關(guān)；17梭閥；18安全閥；19濕儲(chǔ)氣筒；20并列雙腔制動(dòng)閥；21單缸空氣壓縮機(jī)此制動(dòng)系統(tǒng)中，它備有兩個(gè)主儲(chǔ)氣筒11和6。單缸空氣壓縮機(jī)21輸出的壓縮空氣首先經(jīng)儲(chǔ)氣筒單向閥9進(jìn)入濕儲(chǔ)氣筒并進(jìn)行油水分離，然后分為兩個(gè)回路：一個(gè)回路經(jīng)主儲(chǔ)氣筒11及并列雙腔制動(dòng)閥20的后腔，通向前制動(dòng)器室4；另一回路經(jīng)主儲(chǔ)氣筒6及并列雙腔制動(dòng)閥20的前腔和快放閥12，通向后制動(dòng)氣室13。當(dāng)其中一個(gè)回路因故障而失效時(shí)，另一回路可繼續(xù)工作，以使汽車(chē)保持有一定的制動(dòng)能力，因此也提高了汽車(chē)的行駛安全性。然而，絕不應(yīng)如此僅利用一個(gè)制動(dòng)回路長(zhǎng)時(shí)間行車(chē)，以免發(fā)生意外。其中，空

52、氣壓縮機(jī)以壓力達(dá)到1.0Mpa的壓縮空氣向貯氣罐充氣但由調(diào)壓器調(diào)定的貯氣罐壓力，一般為0.670.73Mpa 而安全閥限定的貯氣罐最高壓力則為0.9Mpa左右。為了在空氣壓縮機(jī)停止工作的時(shí)間內(nèi)仍能保證制動(dòng)氣室、空氣伺服氣室、駐車(chē)制動(dòng)操縱氣缸以及汽車(chē)上的其他氣動(dòng)裝置正常工作，在計(jì)算時(shí)可取工作氣壓為0.6Mpa，貯氣罐有也應(yīng)有較大的容積儲(chǔ)備。為了減少氣壓制動(dòng)系統(tǒng)尤其是貯氣罐的體積和質(zhì)量，個(gè)別車(chē)型也有采用貯氣罐壓力達(dá)1.8Mpa、工作壓力達(dá)0.9Mpa的高壓氣制動(dòng)系統(tǒng)的。 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要解決好空氣壓縮機(jī)、貯氣罐等壓縮空氣的供給裝置與制動(dòng)氣室、空氣伺服氣室、駐車(chē)制動(dòng)操縱氣缸等氣壓使用裝置間的合理匹

53、配。為此，就要進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。4.1制動(dòng)氣室制動(dòng)氣室有膜片和活塞式兩種。膜片式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)室壁的加工要求不高，無(wú)摩擦副，密封性較好，但所容許的形成較小，膜片壽命也不及活塞式的?；钊街苿?dòng)氣室的行程較長(zhǎng)，推力一定，但有摩擦損失。制動(dòng)氣室輸出的推桿推力Q應(yīng)保證制動(dòng)器制動(dòng)蹄所需的張力。例如，當(dāng)采用非平衡式凸輪張開(kāi)裝置時(shí)，兩蹄的張開(kāi)力與制動(dòng)氣室輸出的推力Q之間的關(guān)系可由下式Q=13= 8705N （4-1）式中:a/2-P1P2對(duì)凸輪中心的力臂；h-Q力對(duì)凸輪軸線的力臂。根據(jù)凸輪形狀的不同，a和h可能會(huì)隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化a取30mm，h取328mm。為了輸出推力Q,則制動(dòng)氣室的工作面積應(yīng)為A=cm2 （4-2）式中：p-制動(dòng)氣室的工作壓力。對(duì)于活塞式制動(dòng)氣室：A=式中:D-活塞或氣缸直徑。D和d由表4-115選取,重型貨車(chē)初選型號(hào)為24表4-1活塞式制動(dòng)氣室的參數(shù)Tablet. Diaphragm brake chamber parameters型號(hào)D（mm）d（mm）d/D沖壓殼體壁厚（mm）卡箍壁厚（mm）推桿最大行程（mm）161281000.7813.02.545241551200.7753.02.557301761330.7563.03.060若已知制動(dòng)蹄端部行程及制動(dòng)凸輪輪廓幾何參數(shù)，便于求出制動(dòng)時(shí)所需