制動(dòng)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算參考

1、盤式基本參數(shù)5.2 凸輪張開力的確定及蹄自鎖性校核 張開力P1與P2的確定在計(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。為計(jì)算有一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄片上的力矩，在摩擦襯片表面上取一橫向單元面積，并使其位于與軸的交角為處，單元面積為。，其中b為摩擦襯片寬度，R為制動(dòng)鼓半徑，為單元面積的包角，如圖4-1所示。由制動(dòng)鼓作用在摩擦襯片單元面積的法向力為： (5-1)而摩擦力產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為 在由至區(qū)段上積分上式，得 (5-2)當(dāng)法向壓力均勻分布時(shí)， (5-3)由式(46)和式(47)可求出不均勻系數(shù) 式（46）和式（47）給出的由壓力計(jì)算制動(dòng)力矩的方法，但在實(shí)際計(jì)算中采

2、用由張開力P計(jì)算制動(dòng)力矩的方法則更為方便。 增勢(shì)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩可表達(dá)如下： （5-4）式中 單元法向力的合力； 摩擦力的作用半徑(見圖5-3)。如果已知制動(dòng)蹄的幾何參數(shù)和法向壓力的大小，便可用式(1746)算出蹄的制動(dòng)力矩。為了求得力與張開力的關(guān)系式，寫出制動(dòng)蹄上力的平衡方程式： (5-5)式中 軸與力的作用線之間的夾角；支承反力在x1軸上的投影。解式(49)，得 （5-6）對(duì)于增勢(shì)蹄可用下式表示為 （5-7） 對(duì)于減勢(shì)蹄可類似地表示為 （5-8）為了確定，及，必須求出法向力N及其分量。如果將dN(見圖38)看作是它投影在軸和軸上分量和的合力，則根據(jù)式（5-5）有： （5-9） （5-10）

3、因此 式中 。根據(jù)式(5-2)和式(5-4)，并考慮到 則有 如果順著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄和逆著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄的和同，顯然兩種蹄的和值也不同。對(duì)具有兩蹄的制動(dòng)器來(lái)說，其制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 對(duì)于凸輪張開機(jī)構(gòu)，其張開力可由前述作用在蹄上的力矩平衡條件得到的方程式求出： 其中Tf前單=0.5Tf1max;Tf后單=Tf2max；且前、后制動(dòng)器B1，B2均相等。代入上式計(jì)算得到前、后輪p1、p2分別是：p1前=？N，p2=N，p1=N，p2=N 檢查制動(dòng)自鎖計(jì)算蹄式制動(dòng)器時(shí)，必須檢查蹄有無(wú)自鎖的可能，由式(5-2)得出自鎖條件。當(dāng)該式的分母等于零時(shí)，蹄自鎖： （5-11）如果

4、式 （5-12）成立，則不會(huì)自鎖。已選f=0.3，計(jì)算得到=？，即式（5-12）成立，制動(dòng)蹄不會(huì)自鎖。5.3 摩擦襯片(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(lái)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

5、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Wmm2。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 （5-13）式中 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；汽車總質(zhì)量；，汽車制動(dòng)初速度與終速度，ms；計(jì)算時(shí)轎車取km/h(27.8m/s)；總質(zhì)量3.5t以下的貨車取=80km/h(22.2m/s)；總質(zhì)量35t以上的 貨車取=65kmh(18ms)； j制動(dòng)減速度，ms2，計(jì)算時(shí)取j=06g； t制動(dòng)時(shí)間，s； Al，A2前、后制動(dòng)器襯片(襯塊)的摩擦面積；制動(dòng)力分配系數(shù)。取

6、制動(dòng)初速度=22.2m/s，代入數(shù)據(jù)算得e1= ?Wmm2 ,e2= ?Wmm2 。依參考文獻(xiàn)【4】，鼓式制動(dòng)器的比能量耗損率以不大于1.8Wmm2為宜。根據(jù)計(jì)算所得，前、后制動(dòng)器的比能量耗散率均符合規(guī)定。磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯片在制動(dòng)過程中由最高制動(dòng)初速度至停車所完成的單位襯片(襯塊)面積的滑磨功即比滑磨功，來(lái)衡量： （62）式中 汽車總質(zhì)量，kg； 汽車最高車速，m/s；車輪制動(dòng)器各制動(dòng)襯片(襯塊)的總摩擦面積，cm； 許用滑磨功，對(duì)轎車取10001500Jcm2；對(duì)客車和貨車取 600800Jcm2。取=22.2m/s，代入數(shù)據(jù)算得比滑磨功=？=600 Jcm2 。因此該車的磨損和熱

7、的性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。5.4 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： （5-15）式中： 各制動(dòng)鼓(盤)的總質(zhì)量；與各制動(dòng)鼓(盤)相連的受熱金屬件(如輪轂、輪輻、輪輞、制動(dòng)鉗體等)的總質(zhì)量；制動(dòng)鼓(盤)材料的比熱容，對(duì)鑄鐵c=482J(kgK)，對(duì)鋁合金c=880J(kgK)；與制動(dòng)鼓(盤)相連的受熱金屬件的比熱容；制動(dòng)鼓(盤)的溫升(一次由=30kmh到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過15)；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、后軸制動(dòng)力的分配比率分配給前、后制動(dòng)器，即 （5-16）式中 滿載

8、汽車總質(zhì)量；汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，可取；汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。估算得=？kg,=?kg,+L2=?.5.5 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .1 制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓應(yīng)具有高的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)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)并使工作表面磨損均勻。輕型貨車和一些轎車則采用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動(dòng)鼓。本設(shè)計(jì)選取價(jià)格便宜、經(jīng)濟(jì)適用的灰鑄鐵制造。如圖5-4 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大容易引起自鎖或踏板振動(dòng)。為防止這些

9、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性能。 制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容 量，但試驗(yàn)表明，壁厚從11mm增至20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為712mm，中、重型貨車為1318mm。由于本設(shè)計(jì)的對(duì)象是輕型貨車，所以選取制動(dòng)鼓壁厚為1mm。.制動(dòng)蹄轎車和輕型、微型貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或鋼板沖壓焊接制成。制動(dòng)蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度好，以滿足輕型貨車載運(yùn)的需要。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為35mm；貨車的約為58mm。摩擦襯片的厚度，轎車

10、多用4.55mm；貨車多在8mm以上。襯片可以鉚接或粘接在制動(dòng)蹄上，粘接的允許其磨損厚度較大，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。選取制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度為，摩擦襯片的厚度為mm，為了方便更換和減少噪音，就選擇將襯片鉚接在制動(dòng)蹄上。 .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置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板都具有凹凸起伏的形狀。采用可鍛鑄鐵KTH 37012的制動(dòng)底座以代替鋼板沖壓的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。 .支承為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄

11、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或偏心輪。所以采用偏心支承。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH 37012)。.凸輪式張開機(jī)構(gòu)凸輪式張開機(jī)構(gòu)的凸輪及其軸是用號(hào)鋼鍛造成一體的毛坯制造，在精加工后經(jīng)高頻淬火處理。凸輪及其軸可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。凸輪采用偏心凸輪。 9.摩擦材料制動(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(wú)害的摩擦

12、材料。目前在制動(dòng)器中廣泛采用著模壓材料，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(wú)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。另一種是編織材料，它是先用長(zhǎng)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100120溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)(=0.4以上)，沖擊強(qiáng)度比模壓材料高45倍。但耐熱性差，在200250以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng)器。粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分(占質(zhì)量的6080)，加上石墨、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，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取0.30.35。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 10.制動(dòng)器間隙 制動(dòng)鼓(制動(dòng)盤)