領(lǐng)從蹄式鼓式制動器結(jié)構(gòu)及其制動性能

1、 第2章 鼓式制動器2.1鼓式制動器概述鼓式制動也叫塊式制動，是靠制動塊在制動輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。早期設(shè)計(jì)的制動系統(tǒng)，其剎車鼓的設(shè)計(jì)在1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在鼓式制動器的主流是內(nèi)張式，它的制動塊(剎車蹄)位于制動輪內(nèi)側(cè)，在剎車的時(shí)候制動塊向外張開，摩擦制動輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到剎車的目的。相對于盤式制動器來說，鼓式制動器的制動效能和散熱性都要差許多，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制

2、動效率下降。另外，鼓式制動器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。當(dāng)然，鼓式制動器也并非一無是處，它造價(jià)便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。四輪轎車在制動過程中，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%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用。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方式。不過對于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 2.2鼓式制動器分類一般內(nèi)張鼓式行車制動器都采用帶摩擦片的制動蹄作為固定元件。位于制動鼓內(nèi)部的制動蹄在一端承受促動力時(shí)，可繞

3、其另一端的支點(diǎn)向外旋轉(zhuǎn)，壓靠到制動鼓（旋轉(zhuǎn)元件）內(nèi)圓面上，產(chǎn)生摩擦力矩（制動力矩）進(jìn)行制動。凡對制動蹄加力使蹄轉(zhuǎn)動的裝置稱為制動蹄促動裝置，常用的促動裝置有制動輪缸、凸輪促動裝置及楔形促動裝置，相應(yīng)的鼓式制動器稱為輪缸式制動器、凸輪式制動器和楔式制動器。領(lǐng)從蹄式制動器、雙領(lǐng)蹄式制動器、雙從蹄式制動器都是輪缸式制動器的一種。2.3鼓式制動器工作原理及應(yīng)用鼓式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是制動鼓，固定元件是制動蹄，制動時(shí)制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉(zhuǎn)，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內(nèi)圓柱面上，對鼓產(chǎn)生制動摩擦力矩。凡對蹄端加力使蹄轉(zhuǎn)動的裝置統(tǒng)稱為制動蹄促動裝置，制動蹄促動裝置有輪缸、凸輪和楔。以液壓制動輪缸作為

4、制動蹄促動裝置的制動器稱為輪缸式制動器；以凸輪作為促動裝置的制動器稱為凸輪式制動器；用楔作為促動裝置的制動器稱為楔式制動器。在轎車制動鼓上，一般只有一個(gè)輪缸，在制動時(shí)輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會同時(shí)頂向左右制動蹄的蹄端，作用力相等。但由于車輪是旋轉(zhuǎn)的，制動鼓作用于制動蹄的壓力左右不對稱，造成自行增力或自行減力的作用。因此，業(yè)內(nèi)將自行增力的一側(cè)制動蹄稱為領(lǐng)蹄，自行減力的一側(cè)制動蹄稱為從蹄，領(lǐng)蹄的摩擦力矩是從蹄的22.5倍，兩制動蹄摩擦襯片的磨損程度也就不一樣。 為了保持良好的制動效率，制動蹄與制動鼓之間要有一個(gè)最佳間隙值。隨著摩擦襯片磨損，制動蹄與制動鼓之間的間隙增大，需要有一個(gè)調(diào)整間

5、隙的機(jī)構(gòu)。過去的鼓式制動器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙?，F(xiàn)在轎車鼓式制動器都是采用自動調(diào)整方式，摩擦襯片磨損后會自動調(diào)整與制動鼓間隙。當(dāng)間隙增大時(shí)，制動蹄推出量超過一定范圍時(shí)，調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)會將調(diào)整桿（棘爪）拉到與調(diào)整齒下一個(gè)齒接合的位置，從而增加連桿的長度，使制動蹄位置位移，恢復(fù)正常間隙。 轎車鼓式制動器一般用于后輪（前輪用盤式制動器）。鼓式制動器除了成本比較低之外，還有一個(gè)好處，就是便于與駐車（停車）制動組合在一起，凡是后輪為鼓式制動器的轎車，其駐車制動器也組合在后輪制動器上。這是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，它完全與車上制動液壓系統(tǒng)是分離的：利用手操縱桿或駐車踏板（美式車）拉緊鋼拉索，操縱鼓式制動器的

6、杠件擴(kuò)展制動蹄，起到停車制動作用，使得汽車不會溜動；松開鋼拉索，回位彈簧使制動蹄恢復(fù)原位，制動力消失。2.4鼓式制動器主要參數(shù) 制動鼓內(nèi)徑D圖2-1 鼓式制動器示意圖輸入力F0一定時(shí)，制動鼓內(nèi)徑越大，制動力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但D的增大受輪輞內(nèi)徑限制。制動鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減少制動時(shí)的溫升。制動鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制動鼓的加工精度。乘用車制動鼓直徑與輪輞直徑之比D/Dr=0.640.74Dr初選406.4mm經(jīng)計(jì)

7、算得D=260.096300.736mm 查標(biāo)準(zhǔn)手冊選取D=300mm。 摩擦襯片寬度b及包角摩擦襯片寬度尺寸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；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本。試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角=90°100°時(shí)，磨損最小，制動鼓溫度最低，且制動效能最高。角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處的單位壓力最小最小，因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對減小單位壓力的作用不大，而且將使制動作用不平順，容易使制動器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于120°。則可以初選=90

8、°制動鼓半徑R=D/2=300/2=150mm確定后，襯片的摩擦面積為AP=Rb對于乘用車總質(zhì)量ma=0.91.5t時(shí)，AP=100200cm2初選乘用車總質(zhì)量ma=1.5t則b=Ap/R=42.4684.93mm 查標(biāo)準(zhǔn)手冊取b=80mm。2.4.3 摩擦襯片起始角0一般將襯片布置在制動蹄的中央，即令0=90°-/2=90°-90°/2=45°。2.4.4 制動器中心到張開力F0作用線的距離e在保證輪缸或制動凸輪能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離e盡可能大，以提高制動效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)暫定e=0.8R=120mm。 制動蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c

9、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=120mm, c=40mm。（圖2-1所示） 摩擦片摩擦系數(shù)f 一般取f=0.3。第3章 領(lǐng)從蹄式制動器3.1領(lǐng)從蹄式制動器結(jié)構(gòu)及性能領(lǐng)從蹄式制動器結(jié)構(gòu)圖3-1 領(lǐng)從蹄式制動器示意圖1-領(lǐng)蹄； 2-從蹄； 3、4-支點(diǎn)；5-制動鼓； 6-制動輪缸。3.1.2領(lǐng)從蹄式制動器的制動性能汽車前進(jìn)時(shí)制動鼓旋轉(zhuǎn)方向（制動鼓正向旋轉(zhuǎn)）如圖3-1中箭頭所示，沿箭頭方向看去，制動蹄1的支點(diǎn)3在前端，制動輪缸6所施加的促動力作用于其后端，因而該制動蹄張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相同。具有這種屬性的制動蹄稱為領(lǐng)蹄。

10、與此相反，制動蹄2的支點(diǎn)4在后端，促動力加于其前端，其張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反。具有這種屬性的制動蹄稱為從蹄。當(dāng)汽車倒向行駛，即制動鼓反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，蹄1變成從蹄，而蹄2變成領(lǐng)蹄。這種在制動鼓正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，都有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的制動器即稱為從蹄式制動器。領(lǐng)從蹄制動器發(fā)展較早，其效能及效能穩(wěn)定性均居于中游，且有結(jié)構(gòu)較簡單。前進(jìn)、倒退行使的制動效果不變；結(jié)構(gòu)簡單成本低；便于附裝駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙。熱穩(wěn)定性和制動穩(wěn)定性均一般。3.1.3制動蹄的支撐方式制動蹄的支承方式可分為固定式和浮動式兩種。固定式支承是把蹄的一端套在或定在支撐銷上，只能繞其支撐銷擺

11、動，只有一個(gè)自由度，如圖3-2（a）（b）所示。如果摩擦表面的幾何形狀加工不正確，摩擦片只能部分地和制動鼓表面接觸。圖3-2 制動蹄的支撐方式1-支撐銷 2-支撐塊浮動式支承蹄的支承端呈弧形，支靠在制動底板上的支承塊2上圖3-2（c），需用兩個(gè)復(fù)位彈簧來拉緊定位。它可使整個(gè)制動蹄向鼓的方向張開，又可沿支承塊平面（圖中垂直方向）有一定量的滑移，它具有兩個(gè)自由度。其優(yōu)點(diǎn)是：在制動時(shí)，蹄與鼓可以自動定心，保證兩者有可能全面貼合。浮動式支承可以省掉一個(gè)調(diào)整點(diǎn)，調(diào)整蹄鼓間隙時(shí)，需踩下制動踏板使蹄貼合在鼓上，轉(zhuǎn)動輪缸端的調(diào)整機(jī)構(gòu)使蹄與鼓能剛脫離接觸即可。為了防止不制動時(shí)蹄片滑移，多把輪缸布置在相當(dāng)于時(shí)鐘的

12、3時(shí)和9時(shí)的位置上。此種結(jié)構(gòu)在小型汽車的制動器上廣泛使用。北京BJ2020N型汽車的后輪制動器和上海桑塔納轎車、一汽捷達(dá)轎車和一汽奧迪100型轎車（四缸機(jī)）的后輪制動器都為領(lǐng)從蹄式制動器結(jié)構(gòu)。上海桑塔納轎車的后輪制動器的結(jié)構(gòu)和原理圖3-3 桑塔納轎車后輪制動器1-制動底板； 2-銷軸； 3、4、11、12-彈簧； 5-壓桿； 6-制動桿； 7-帶杠桿裝置的制動蹄總成； 8-支架； 9-止檔板； 10-鉚釘； 13-檢測孔； 14-壓簧； 15-夾緊銷； 16-彈簧座； 17-帶斜契裝置的制動總成； 18-摩擦稱片；19-斜契支撐；20-契形塊；21-制動輪缸。制動輪缸是雙活塞內(nèi)張型液壓輪缸。制

13、動底板1用螺栓固定在后橋軸端支承座上，制動輪缸21用螺釘固定在制動底板1上方，支架8、止擋板9用鉚釘10緊固在底板下方，以上構(gòu)成了制動底板總成。夾緊銷15、彈簧座16和壓簧14將制動蹄17和7緊壓在制動底板帶儲油孔的支承平面上，防止制動蹄軸向竄動。制動蹄17上固定有斜楔支承19，它用于支撐調(diào)節(jié)間隙用的楔形塊20，稱為帶斜楔裝置的制動蹄總成。制動蹄7上鉚有可以繞銷軸2自由轉(zhuǎn)動的制動桿6.制動桿6下端做成構(gòu)型，與駐車制動鋼索相連。制動蹄7稱為帶杠桿裝置的制動蹄總成。摩擦襯片18用空心鉚釘 與制動蹄鉚接在一起，鉚釘頭端部埋入摩擦片中，深度約為新摩擦片的三分之二。制動蹄的兩端做成圓弧形。復(fù)位彈簧3、4

14、、11分別將兩個(gè)制動蹄上端貼考在輪缸左右活塞端面上，下端貼靠在止擋板兩端面上。制動時(shí)，輪缸活塞在制動液壓力的作用下推動制動蹄繞制動蹄與止擋板的接觸點(diǎn)向外旋轉(zhuǎn)，使摩擦片緊壓在制動鼓上，產(chǎn)生制動力矩使汽車制動。解除制動時(shí)，制動液壓力消失，在復(fù)位彈簧3、4、11的作用下制動蹄復(fù)位。桑塔納轎車后輪制動器兼作駐車制動器，因此在制動器中裝有駐車制動器的機(jī)械促動裝置（圖3-3）。制動桿6插在壓桿5右端槽中，它們的接觸點(diǎn)就成為中間支點(diǎn)。制動蹄7、17的腹板卡在制動壓桿兩端的槽中。彈簧4的左端鉤在制動壓桿的孔中，右端與帶杠桿裝置的制動蹄腹板相連。彈簧3的右端卡在制動壓桿右端的鉤槽內(nèi)，左端與斜楔支承19的制動蹄腹

15、板相連。駐車制動時(shí)，將車廂內(nèi)的駐車制動桿連到制動位置，制動鋼索拉動制動桿，使之繞銷軸2轉(zhuǎn)動；制動桿在轉(zhuǎn)動過程中，壓迫制動壓桿向左移動，將帶斜楔支承的制動蹄壓向制動鼓后，制動壓桿停止移動，而制動桿繞與壓桿接觸的點(diǎn)即中間支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，把帶杠桿的制動蹄總成壓向制動鼓，鋼索拉得越緊，摩擦片對制動鼓的壓力越大，制動鼓與摩擦片之間產(chǎn)生的摩擦力矩也越大。接觸駐車制動時(shí)，松開駐車制動桿，制動桿6在復(fù)位彈簧作用下回位，同時(shí)在復(fù)位彈簧3、4、11作用下將兩制動蹄拉離制動鼓，回復(fù)原位。這種以車輪制動器兼作駐車制動器的駐車制動系可用于應(yīng)急制動。桑塔納轎車后制動器，其制動蹄采用浮動式支承，可以沿止擋板和輪缸活塞的支承平面做

16、一定的浮動。制動蹄可以自動定心，以保證與制動鼓全面接觸。這種制動器的主要特點(diǎn)是順、倒車制動的性能不變，構(gòu)造簡單，造價(jià)較低，而且便于附裝駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。桑塔納轎車后輪制動器的制動間隙是自動調(diào)整的，如圖3-4所示。圖3-4 桑塔納轎車后輪制動器制動間隙自動調(diào)整原理示意圖1-制動底板；3-彈簧；5-壓桿；6-制動桿；7-制動蹄總成；21-制動輪缸其調(diào)整原理：如圖3-4所示，在制動蹄7和17之間有一制動壓桿5相連，制動壓桿兩端開有缺口，其左端缺口端面也在楔形快20的齒形面上，楔形塊另一側(cè)齒形面壓在斜楔支承19上。制動壓桿5右端缺口端面頂住制動桿6，.制動壓桿5右端缺口的頭部有一壓桿凸耳，它與制動桿6

17、之間有一個(gè)設(shè)計(jì)間隙s，拉簧3的一頭鉤住制動蹄17的腹板，另一頭鉤在壓桿5右端的鉤尖內(nèi)，使壓桿緊緊壓住楔形塊20和斜楔支承19.斜楔支承是用鉚釘緊固在制動蹄17上的，因此拉簧3也就將壓桿緊壓在楔形塊20和制動蹄17上了。彈簧4的一頭鉤在壓桿左端的孔內(nèi)，另一頭鉤在制動蹄7的腹板上部，使壓桿與制動桿緊貼在一起。制動時(shí)，輪缸活塞制動蹄7和17各自繞自己與止擋板接觸的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，由于拉簧3的剛度設(shè)計(jì)得比彈簧4大，所以壓桿始終壓住楔形塊20與制動蹄17一起向左方向運(yùn)動，制動桿用銷軸2壓鉚在制動蹄7的腹板上，可以繞銷軸自由擺動。在制動蹄7轉(zhuǎn)動時(shí)，隨著由于磨損而引起的制動間隙增加，制動桿與壓桿原接觸處逐漸分開，

18、而與壓桿凸耳的距離則越來越小，但是只要制動間隙不超過s值，制動桿就不會與壓桿凸耳接觸，在這種情況下不會發(fā)生間隙調(diào)整。這是通常行車制動時(shí)的情況。當(dāng)制動間隙增加s時(shí)，若此時(shí)進(jìn)行行車制動，活塞推動制動蹄17向左方向轉(zhuǎn)動，這時(shí)在拉簧3作用下楔形塊和制動壓桿向左移動。而制動蹄7向右方轉(zhuǎn)動時(shí)制動桿移動了相應(yīng)的距離后將與壓桿凸耳接觸，并克服拉簧3和4的拉力將壓桿向右移動。這樣壓桿和楔形塊之間便產(chǎn)生了間隙。拉力彈簧12將楔形塊往下拉，直到壓桿和楔形塊重新接觸，填補(bǔ)這個(gè)間隙。撤銷制動時(shí)，在拉簧3、4、11作用下，雖然制動蹄要復(fù)位，但由于楔形塊已下行填補(bǔ)了間隙，因此制動蹄7和17已不可能恢復(fù)到制動前的位置。于是原

19、來由于磨損變大的制動間隙便得到了補(bǔ)償，恢復(fù)到初始的設(shè)置值。制動時(shí)，這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了制動間隙的自動調(diào)整。4.1鼓式制動器特點(diǎn)4.11鼓式制動器以上介紹的各種鼓式制動器各有利弊。就制動效能而言，在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)和輪缸工作壓力相同的條件下，自增力式制動器由于對摩擦助勢作用利用得最為充分而居首位，以下依次為雙領(lǐng)蹄式、領(lǐng)從蹄式、雙從蹄式。但蹄鼓之間的摩擦系數(shù)本身是一個(gè)不穩(wěn)定的因素，隨制動鼓和摩擦片的材料、溫度和表面狀況(如是否沾水、沾油，是否有燒結(jié)現(xiàn)象等)的不同可在很大范圍內(nèi)變化。自增力式制動器的效能對摩擦系數(shù)的依賴性最大，因而其效能的熱穩(wěn)定性最差。 在制動過程中，自增力式制動器制動力矩的增長在某些情況下顯得過于急速。雙向自增力式制動器多用于轎車后輪，原因之一是便于兼充駐車制動器。單向自增力式制動器只用于中、輕型汽車的前輪，因倒車制動時(shí)對前輪制動器效能的要求不高。雙從蹄式制動器的制動效能雖然最低，但卻具有最良好的