畢業(yè)設(shè)計(jì)制動(dòng)系設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書DOC-

1、2 總體設(shè)計(jì)方案汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一。制動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí),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(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置,即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來(lái)保證前兩項(xiàng)功能,后者用來(lái)保證第三項(xiàng)功能。除此之外,有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)、輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求:(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

2、的制動(dòng)效能,包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)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(lái)評(píng)定的。詳見(jiàn)QC/T239-1997。(3工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路,當(dāng)其中一套管路失效時(shí),另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器,而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱,其他制動(dòng)裝置多為手操縱。(4制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見(jiàn)QC/T582-1999。(5制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。(6在任何速度下制動(dòng)時(shí),汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性

3、和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),詳見(jiàn)QC/T239-1997。(7制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)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)間要盡可能短,包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間。(9制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。(10轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉,在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。(11應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效。(12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,應(yīng)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維。(13損后,應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)

4、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(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性,縮短制動(dòng)距離,所以近年來(lái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS在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(wèn)題,已被逐漸淘汰,取而代之的各種無(wú)石棉材料相繼研制成功2.1 制動(dòng)能源的選擇經(jīng)過(guò)同多種類型的車輛比較,參考汽車工程手冊(cè),如下制動(dòng)能源: 真空伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源,伺服氣壓一般可達(dá)0.050.07MPa。真空伺服制動(dòng)系多用于總質(zhì)量在1.11.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型載貨汽車上;氣壓伺服制

5、動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為612t的中、重型貨車以及極少數(shù)高級(jí)轎車上。液壓制動(dòng)用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:作用滯后時(shí)間短,(0.10.3s;P,因而輪缸尺寸小,可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部,直接作為工作壓力高(可達(dá)1020Ma制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)(或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu),而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件,使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量小;機(jī)械效率較高(液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是:過(guò)度受熱后,部分制動(dòng)液汽化,在管路中形成氣泡,嚴(yán)重影響液壓傳輸,使制動(dòng)系統(tǒng)的效能降低,甚至完全失效。液壓制動(dòng)廣泛應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的商用車上2.2 駐車制動(dòng)系制動(dòng)系統(tǒng)用于使汽車可靠而無(wú)時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至斜坡上,也有助于

6、汽車在斜坡上起步。駐車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓式,以免其產(chǎn)生故障。通過(guò)類比采用:手動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿、駐車制動(dòng)杠桿作用于后輪。用后輪制動(dòng)兼用駐車制動(dòng)器。后輪駐車制動(dòng):輪缸或輪制動(dòng)器,(對(duì)領(lǐng)叢蹄制動(dòng)器,只需附加一個(gè)駐車制動(dòng)推桿和一個(gè)駐車杠桿即可使用駐車制動(dòng)時(shí),由人搬動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿,通過(guò)操縱纜繩。平衡臂和拉桿(拉繩拉動(dòng)駐車制動(dòng)杠桿使兩蹄張開。2.3 行車制動(dòng)系制動(dòng)系統(tǒng)用作強(qiáng)制行使中的汽車減速或停車,并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu),以保證其工作可靠。目前,盤式制動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于轎車,但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外,大都只用作前輪

7、制動(dòng)器,而與后輪的鼓式制動(dòng)器配合,以期汽車有較高的制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。在貨車上,盤式制動(dòng)器也有采用,但離普及還有相當(dāng)距離5。四輪轎車在制動(dòng)過(guò)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%-80%,前輪制動(dòng)力要比后輪大,后輪起輔助制動(dòng)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(dòng)方式。2.4 制動(dòng)管路的布置及原理II式(前后式: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,一條回路連接前橋(軸車輪制動(dòng)器,另一條回路連接后橋(軸車輪制動(dòng)器,如圖1a所示。前橋車輪制動(dòng)器與后橋車輪制動(dòng)器各用一個(gè)回路。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單,可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室鼓式制動(dòng)器

8、相配合,成本較低。在各類汽車上都有采用,但在商用車上用得最廣泛。通過(guò)分析,II式(前后式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,因此CS1028皮卡汽車采用的就是II式(前后式雙回路制動(dòng)系。圖2-2要使行使中的汽車減速,駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板,通過(guò)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(guò)兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng),上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣,不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩,其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)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(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力,同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力,即制動(dòng)力。制動(dòng)力由

9、車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身,迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大,制動(dòng)減速度越大。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí),復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位,摩擦力矩和制動(dòng)力消失,制動(dòng)作用即行終止。2.5 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析制動(dòng)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(dòng)器。摩擦式制動(dòng)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(dòng)器只用作中央制動(dòng)器,本文不做介紹。鼓式制動(dòng)器形式的選用:領(lǐng)叢蹄式制動(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。但領(lǐng)叢制動(dòng)器也有兩蹄片的壓力不等

10、(在兩蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下,因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點(diǎn)。此外,因只有一個(gè)輪缸,兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路下工作。鑒于以上的優(yōu)點(diǎn),本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)的,由定位銷定位的一個(gè)自由度的非平衡式的領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器的選用:按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同,盤式制動(dòng)器可分為鉗盤式和全盤式兩類。鉗盤式根據(jù)制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)的不同,分篤式和浮動(dòng)鉗式。對(duì)兩中類型進(jìn)行比較,浮動(dòng)鉗盤式具有如下優(yōu)點(diǎn):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(méi)有跨越制動(dòng)盤的油道或油管,家之液壓缸;冷卻條件好,所以制動(dòng)液汽化的可能性小;成本低。所以,本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器。與鼓式制動(dòng)器比較,盤式制動(dòng)器

11、有如下優(yōu)點(diǎn):(1熱穩(wěn)定性好,因無(wú)自行增力作用,襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式制動(dòng)器更為均勻。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。因此,前輪采用盤式制動(dòng)器,汽車制動(dòng)時(shí)不易跑偏。(2水穩(wěn)定性好。制動(dòng)襯塊對(duì)盤的單位壓力高,易于將水?dāng)D出,因而進(jìn)水后效能降低不多;又由于離心力及襯塊對(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(wú)關(guān)。(4易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系,使系統(tǒng)具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)襯塊的分布比較均勻,故襯塊磨損也均勻。(7更換襯塊簡(jiǎn)單容易。

12、(8襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙小(0.050.15mm,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。盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn):(1難以完全防止污塵和銹蝕。(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)中必須裝用助力器。(4因?yàn)橐r塊工作面積小,所以磨損快,使用壽命低,敘需用高材質(zhì)的襯塊。經(jīng)過(guò)對(duì)不同制動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)的比較,參考同類型車,本設(shè)計(jì)采用前盤(浮動(dòng)鉗式后鼓(支承銷領(lǐng)叢蹄式的制動(dòng)系統(tǒng)。3 制動(dòng)系主要參數(shù)確定 3.1 CS1028皮卡車型的基本參數(shù)3.2 同步附著系數(shù)的確定一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)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(dòng)力足夠時(shí),制動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)前后

13、輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好。 任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為1(=0.8:(1GF F f f =+21 (2gg f f h L h L F F -+=1221式中:G-汽車重力;1f F -前制動(dòng)器制動(dòng)力; 2f F -后制動(dòng)器制動(dòng)力; 1L -質(zhì)心到前軸的距離;2L -質(zhì)心到后軸的距離;得: 1f F =10302.8N 2f F =7925.2N 一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來(lái)表示分配比例=10.565f fF F =空載條件: 18630.3f F =N 24109.7f F N =10.677f fF F =前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例影響到汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著

14、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(lái)說(shuō),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(guó)道路條件,車速不高,所以本車型選取6.00=。3.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。 最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的,這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下1:e gf r qh L L GT (1max 2-=maxmax 211f f T T -=式中 該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.8;q 制動(dòng)強(qiáng)度 (gh L L q (011-+=e r 車輪有效半徑。g L q q L

15、h =+-+-2max 23259.8-=2503.28 1maxf T =- 3.4 制動(dòng)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(dòng)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(jí)汽車的同類制動(dòng)器,對(duì)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。當(dāng)輸出力一定時(shí),制動(dòng)鼓的直徑越大,制動(dòng)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(dòng)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(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙,此間隙一般不小于2030mm,以利于散熱通風(fēng),也可避免由于輪輞過(guò)熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動(dòng)鼓直徑的尺寸。另外,制動(dòng)鼓直徑與輪輞

16、直徑之比為0.700.83r D D =根據(jù)QC/T309-1999制動(dòng)鼓工作及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列取D=300mm R=150mm摩擦襯片的包角可在9001200范圍內(nèi)選取,試驗(yàn)表明,摩擦襯片包角在9001200時(shí),磨損最小,制動(dòng)鼓溫度也最低,且制動(dòng)效能最高。再減小包角雖有利于散熱,但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損。包角一般不宜大于1200,因過(guò)大不僅不利于散熱,而且易使制動(dòng)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(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使單位壓力不超過(guò)2.5 M a P 的條件來(lái)選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇

17、寬度值。另外,根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知,單個(gè)鼓式制動(dòng)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(gè)摩擦襯片的面積又決定與制動(dòng)鼓的半徑,襯片寬度及包角。即1Rb A p =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。制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總面積越大,制動(dòng)時(shí)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=0.160.26,取0.2,故b=60mmb 、取包角=100Rb A p =150×100180×60 = 15700mm 2c 、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:=-=4029000有時(shí)為了

18、適應(yīng)單位壓力的分布情況,將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置,以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。在保證輪缸能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件,應(yīng)使距離e 盡可能大,以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)可取e=0.8R ,故e=120mm 。a 值越大則制動(dòng)效果越好,初步設(shè)計(jì)取a=0.8R , a 和e 相同制動(dòng)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(dòng)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=0.8R =120 mm, k=25mm 。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。不能單獨(dú)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)

19、偏離正常值的敏感性要求,后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5之間,少數(shù)可達(dá)0.7。一般說(shuō)來(lái),摩擦系數(shù)越高的材料,其耐磨性越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的摩擦片材料溫度低于250度時(shí),保持摩擦系數(shù)在0 .30.4已無(wú)大問(wèn)題。因此,在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,取0.3可使計(jì)算結(jié)果接近世紀(jì)。另外,在選擇摩擦材料時(shí)應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料。制動(dòng)盤直徑D 應(yīng)盡量取大些,這樣,制動(dòng)盤的有效半徑增大,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。通常D=0.700.79r D ,本車總質(zhì)量大于2

20、噸,取上限,即D=0.79r D =301mm制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些,厚度不宜太大,為了減少溫升,厚度又不宜過(guò)小。因此,參考同類型車,取為25mm,通風(fēng)式,增大散熱。參考同類車型,選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為:190R mm =,2120R mm =在確定盤式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積時(shí),根據(jù)制動(dòng)襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量,推薦在 1.63.5kg/2cm , 此處取為2.5kg/cm 2,可得 A = 2325kg ÷2.5kg/cm 2 = 930cm 24 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 制動(dòng)器摩擦面的壓力分布規(guī)律從前面的分析可知,制動(dòng)器摩擦材料的摩擦系數(shù)幾

21、所產(chǎn)生的摩擦力對(duì)制動(dòng)器因數(shù)有很大的影響。掌握制動(dòng)蹄表面的壓力分布規(guī)律,有助于正確分析制動(dòng)器因數(shù)。在理論上對(duì)制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時(shí),通常作如下一些假定:(1制動(dòng)蹄、鼓為絕對(duì)剛性;(2在外力作用下,便行僅發(fā)生在摩擦襯片上;(3壓力與變形符合胡克定律。對(duì)于繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄,制動(dòng)蹄片上的壓力符合正弦分布。4.2 單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算制動(dòng)器效能因數(shù),表示制動(dòng)器的效能,其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩,用于評(píng)比不同結(jié)構(gòu)形式的制動(dòng)器的效能1領(lǐng)蹄:1T BF =1(af f a h -=1.077 從蹄:2T BF =1(ac R f f a h -+=0.519

22、則 BF=1T BF +2T BF =1.596在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí),必須建立制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系,其計(jì)算公式如下1對(duì)于領(lǐng)蹄:'''max (2sin 2sin 2/4x F P bR =-+'''max (cos2cos2/4y F P bR =-其中:'''-= =-=9.25arctan 4012030' max P 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。''''''arctan arctan(cos 2cos 2/(2sin 2sin

23、 210.1yx F F =-+= '''14(cos cos /167.9R R =-=現(xiàn)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)力矩計(jì)算公式為1R fF M 02=其中:其中:單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩2/1M M =f -摩擦系數(shù)0F -單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力R-作用半徑 (摩擦襯塊的作用半徑R=121052R R mm +=01625.7F fR =4.3 應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)的制動(dòng)力矩計(jì)算應(yīng)急制動(dòng)時(shí),后輪一般都將抱死滑移,故后橋制動(dòng)力為11a B g m gL F F L h =+此時(shí)所需的后橋制動(dòng)力矩為1e ga e B

24、r h L gL m r F +=12=9425.90.37=3487.6式中,g m a -汽車滿載總質(zhì)量與重力加速度的乘積L-軸距1L -汽車質(zhì)心到前軸的距離g h -汽車質(zhì)心高度2F -路面對(duì)后橋的法向反力-附著系數(shù)e r -車輪有效半徑通過(guò)受力分析,可以得出汽車在上、下坡停駐時(shí)的后橋附著力分別為1上坡 sin cos (12Lh L L g m F g a += 下坡 sin cos (12Lh L L g m F g a -= 汽車停駐的最大坡度可根據(jù)后軸上的附著力與制動(dòng)力相等求得1:滿載:上坡 11arctan 20.8gL L h =- 下坡 12arctan 15.1gL L

25、h =+ 空載:上坡 11arctan 26.3gL L h =- 下坡 12arctan19.9g L L h =+ 4.4 制動(dòng)襯片的耐磨性計(jì)算摩擦襯片(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(guò)程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中,制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)能的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及逸散到大氣中,致使制動(dòng)器的溫度升高,此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大,摩擦襯片

26、(塊的磨損越嚴(yán)重。制動(dòng)器的能量負(fù)荷以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能連。單位為2mm W 。前輪 222111(4a m e tA -=后輪 22221241(tA m e a -=式中,a m -汽車總質(zhì)量;-汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù);1、2-制動(dòng)初速度和減速度;J-制動(dòng)減速度;t-制動(dòng)時(shí)間;1A 、2A -前后制動(dòng)襯片(塊的摩擦面積;-制動(dòng)力分配系數(shù)雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為:前輪 222111(4a m e tA -=后輪 222122(14a m e tA -=a m e w mm tA -=< 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦,鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不

27、大于1.8w/2m m 為宜,盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.02/w mm , 計(jì)算時(shí)取減速度j=0.6g 。磨損特性指標(biāo)也可用襯片(塊的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來(lái)衡量1。前輪 11101A R Mf =后輪 22202A R M f =式中,M -單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩;R-制動(dòng)鼓半徑(或襯塊平均半徑R ;A-單個(gè)制動(dòng)器的襯片(塊摩擦面積前輪 1201110.131/Mf N mm R A =后輪 22202220.324/0.48/M f N mm N mm R A =5 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將司機(jī)或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器,使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。5.1

28、 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來(lái)自駕駛員或其他力源的力傳給制動(dòng)器,使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同,制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。通過(guò)對(duì)各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同形式優(yōu)缺點(diǎn)的比較,本設(shè)計(jì)采用真空助力的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其他能源提供的助力裝置,使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下,其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生,而在伺服系統(tǒng)失效時(shí),仍可由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的制動(dòng)力。因此,在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨車上得到廣泛應(yīng)用。真空伺服制動(dòng)系是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中節(jié)氣門后的真空度(負(fù)壓,一般可達(dá)0.050.07MP作動(dòng)力源。一般的柴油車采

29、用真空伺服制動(dòng)系時(shí)則需要專門的真空源由發(fā)a動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的真空泵或噴吸器。按照助力特點(diǎn),伺服制動(dòng)系又可分為助力式和增壓式兩種。助力式伺服制動(dòng)系如圖2-1所示,伺服氣室位于制動(dòng)踏板與制動(dòng)主缸之間,其控制閥直接由踏板通過(guò)推桿操縱,因此又稱為直動(dòng)式伺服制動(dòng)系。司機(jī)通過(guò)踏板直接控制伺服動(dòng)力的大小,并與之共同推動(dòng)主缸活塞,使主缸產(chǎn)生更高的液壓通向盤式制動(dòng)器的油缸和鼓式制動(dòng)器的輪缸。由真空伺服氣室、制動(dòng)主缸和控制閥組成的總成稱為真空助力器。5.2 分路系統(tǒng)為了提高制動(dòng)工作的可靠性,應(yīng)采用分路系統(tǒng),即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)互相獨(dú)立的回路,其中一個(gè)回路失效后,仍可利用其他完好的回路進(jìn)行制

30、動(dòng)。雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)有II型、X型、HI型、LL型和HH型。其中,II型回路的布置較為簡(jiǎn)單,可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室鼓式制動(dòng)器配合使用,成本較低。目前在各類汽車上應(yīng)用廣泛。X 型的結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效,剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50%。并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒(méi)有變化,保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。但是,一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對(duì)稱,此時(shí)車輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng),使汽車喪失穩(wěn)定性。所以,具有這種分路方案的汽車,其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值,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。HI 、HH 、LL 型結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。所以本

31、設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)比,采用II 型回路。5.3 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算為了確定制動(dòng)主缸和輪缸直徑、制動(dòng)踏板上的力、踏板行程、踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比以及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。制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān)系為 d=P F /40其中:0F 施加的張開力制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄(塊p 制動(dòng)管路壓力;對(duì)盤式制動(dòng)器取15M a P ,鼓式取10M a P制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過(guò)1012 M a P ,對(duì)盤式制動(dòng)器可再取高些。壓力越高,輪缸直徑就越小,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。輪缸直徑應(yīng)在

32、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:19,22,24,25,28,30,32,35,38,40,45,50,55mm.得:前輪缸直徑143.3d mm =,根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取,取直徑為45mm;后輪缸直徑223.2d mm =,取為24mm第i 個(gè)輪缸的工作容積為i n i d V =1214其中:i d 第i 個(gè)輪缸活塞的直徑n 輪缸中的活塞數(shù)目i 第i 個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程,初步設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)鼓式制動(dòng)器可取2.02.5mm.盤式:d = 45mm ,n=1,得V 1 = 4×2 ×452=3179.25mm 3 鼓式:d = 2

33、4.0mm ,n=1, 得V 2=4 ×24.02×4=1808.64 mm 3全部輪缸的總工作容積: V = V 1 + V 2 = 1808.64 + 3179.25 =4987.89mm 3所有輪缸的工作容積為=mi V V 1,式中m 為輪缸數(shù)目。在初步設(shè)計(jì)時(shí),制動(dòng)主缸的主缸活塞行程0s 和活塞直徑0d 為02004S d V = 一般0S =0.81.20d ,本設(shè)計(jì)取00d S =得:020.2d mm =,主缸的直徑應(yīng)符合系列尺寸,主缸直徑的系列尺寸為:19,22,26,28,32,35,38, 40, 459根據(jù)QC/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列根據(jù)Q

34、C/T311-1999中規(guī)定的尺寸系列,取為22mm.制動(dòng)踏板力p F 為1(1420p p i p d F =式中,p i 踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 踏板機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率,可取=0.820.86,設(shè)計(jì)中取為0.86制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求:最大踏板力一般為500N (乘用車或700N (商用車。設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)踏板力可在200350N 的范圍內(nèi)選取。在設(shè)計(jì)中,取p i =3.8,=0.86,p=10M a P ; p F =440.7 500Np S =p i (02010+S 式中,01-主缸中活塞與推桿的間隙一般取01=1.52.0mm02-主缸活塞的空行程在確定主缸容積時(shí)應(yīng)考慮到制動(dòng)器零件的彈性變形和熱變形以及用于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)指示的制動(dòng)液體積,因此,制