第八章制動系設計1

第八章制動系設計§10-1概述一、功用1.以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車2.下坡時使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速二、組成1.制動裝置分類：行車制動裝置，駐車制動裝置2.行車制動裝置組成3.使汽車可靠地停在原地或坡道上應急制動，輔助制動制動器：制動驅動機構返回二、制動系的設計要求1.足夠的制動能力牽引≮12%駐車制動能力一般汽車≮16%~20%行車制動能力(JB4019-85)Ma(t)1~3.5703.5~1250>1240(JB3939-85)2.工作可靠3.以任何速度制動，汽車都不應當喪失操縱性和方向穩(wěn)定性4.防止水和污泥進入制動器工作表面熱穩(wěn)定性：5.制動能力的熱穩(wěn)定性好初速為80%Vmax時重復制動15~20次，制動到1/2初速時制動性能指標>70%~80%以上至少有兩套獨立的驅動制動器的管路(JB3935-85和JB4200-86)6.操縱輕便，并具有良好的隨動性7.制動噪聲盡可能小，力求減少散發(fā)出對人體有害的物質，以減少公害8.作用滯后性（包括產(chǎn)生制動和解除制動的滯后時間）應盡可能短9.摩擦襯片/塊應有足夠的使用壽命10.應有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構，間隙調整容易12.制動裝置中任一元件發(fā)生故障并使其基本功能受到破壞時，應有報警裝置發(fā)展方向：

ABS（制動防報死系統(tǒng)）

TCS（牽引力控制系統(tǒng)）

ASR（驅動防滑轉系統(tǒng)）11.與懸架、轉向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動或汽車轉向時不會引起自行制動返回§10-2制動器的結構方案分析制動器型式：帶式摩擦式制動器摩擦副形式：車輪制動器摩擦式電磁式液力式廣泛應用于汽車制動器特點：作用滯后小，易于連接且接頭可靠，但成本高只要用于作緩速器鼓式盤式中央制動器制動器效能：——制動器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩制動器效能因素——在制動鼓或制動盤的作用半徑R上所得到的摩擦力（Mm/R)與輸入力F0之比返回車輪制動器型式：返回一、鼓式制動器

(5種形式比較)鼓式制動器

(5種形式比較續(xù))機械式張開裝置二、盤式制動器1.盤式制動器型式：鉗盤式全盤式a)固定鉗式b)滑動鉗式c)擺動鉗式固定鉗式浮動鉗式滑動鉗式擺動鉗式返回2.結構型式分析返回3.與鼓式制動器比較1）制動效能的穩(wěn)定性好3）水穩(wěn)定性好4）制動力矩與汽車行駛方向無關6）同樣條件下，盤時制動器可承受較高的摩擦力矩，襯片磨損小且較均勻，使用壽命長5）結構簡單，其摩擦襯塊更易更換，維護方便，具有制動間隙自調能力，利于襯片的調節(jié)和安裝7）踏板力受車速影響較小。制動盤受熱后厚度變化量小，踏板行程變化不大2）熱穩(wěn)定性好9）易于構成雙回路制動系，使系統(tǒng)由較高的可靠性和安全性盤式制動器優(yōu)點：8）襯塊與制動盤之間的間隙?。?.05~0.15mm）盤式制動器缺點：3）兼作駐車制動時，附加的手驅動機構較復雜4）因襯塊工作面積小，所以磨損快，使用壽命較低，需用高材質的襯塊。2）大部分制動盤都暴露在空氣中，易受塵污和銹蝕1）制動效能較低，其效能因數(shù)的平均值只有雙領蹄時制動器的25%左右，需有助力裝置。所需制動液壓力較高，對密封要求較高返回§10-3

制動器主要參數(shù)的確定一、鼓式制動器主要參數(shù)的確定1.制動鼓內徑D（半徑R）而當輪輞已定,↑R，Dt↓，→散熱↓溫升↑推薦：襯片摩擦面積：Ap=R·b·q討論：↑R，Mm↓↑R，Ap↑(ZBT24005-89)2.襯片寬度b、包角b∑Ap愈大，制動蹄襯片所受單位壓力↓，能量負荷↓一般：b=90°~100°磨損特性愈好！要求：b≯120°（磨損最小，制動溫度最低，且制動效能最高）襯片摩擦面積(ZBT24005-89)返回3.襯片起始角b04.尺寸e(制動器中心到張開力F0作用線的距離e)D=(70%~79%)Dr5.尺寸a、c（制動蹄支承點位置）(對稱布置)二、盤式制動器主要參數(shù)的確定1.制動盤直徑D：返回2.制動盤厚度hR2/R1≯1.54.制動襯塊面積A以“制動襯塊單位面積占有的汽車質量”計算推薦：ma/A=1.6~3.5kg/cm2推薦：3.摩擦襯塊外半徑R2、內半徑R1影響:制動盤質量、工作溫升

推薦：實心制動盤：h=10~20mm通風式制動盤：h=20~50mm，常用20~30mm返回§10-4

制動器的設計與計算一、一般原則（一）制動器效能1.定義：制動器在單位輸入壓力的作用下所輸出的力或力矩2.評價指標：制動器效能因數(shù)K在制動盤/鼓的作用半徑R上所得到的摩擦力與輸入力之比，即式中：F0—輸入力。一般取施加于兩制動蹄的張開力（或施加于兩制動塊的壓緊力）的平均值作為輸入力，即F0=(F01+F02)/2K的定義：返回

3、K的計算盤式：式中：f—摩擦因數(shù)領蹄：當F01=F02=F0時，則有：顯然：n個旋轉制動盤的K=2nf鼓式：從蹄：返回領從蹄式K的計算∑M1=0:討論：故：對f求導：結論：在幾何參數(shù)既定情況下，h1/R和a1/R均為常數(shù)。故：Kt1和dKt1/df僅為f的函數(shù)！而：Ff1=F1·f領從蹄式K的計算（續(xù)）同理:討論：1)f↑,Kt1及dKt1/df急劇↑—自行增勢作用結論：領蹄具有較高的效能因數(shù)，從蹄具有較好的制動效能穩(wěn)定性！2）當f=a1/R，Kt1→∞

自鎖而Kt2↑但dKt2/df↓；當f→∞：Kt2→h2/R，dKt2/df→0從動蹄制動效能較穩(wěn)定(二)制動效能穩(wěn)定性2）摩擦副表面溫度1）摩擦副材料3）摩擦副表面水濕程度影響f的因素：由上述分析可見：綜合分析結論:盤式制動器效能最為穩(wěn)定！(dK/df=2)返回二、鼓式制動器的設計計算徑向變形：故：而由：壓力:同理可得單自由度下壓力：(10-1)1.壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律返回2、蹄片上的制動力矩微元面積：bRda壓力：摩擦力fdF1所產(chǎn)生的微摩擦力矩法向力：

a從a’→a’’積分，得:當法向壓力均勻分布時：返回3.Mmt與張開力F01的關系Mmt=fF1R1

(10-6)可求得：

同理可得:由平衡方程：

當F01=F02=F0時，得到:則：三.盤式制動器的設計計算式中：R—作用半徑，取R=Rm=(R1+R2)/2或R=Re(有效半徑）設單位壓力為p由(a)/(b)得有效作用半徑：1.制動力矩Mm=2fF0R

(10-13)2.有效半徑Re則單側制動力矩：單側總摩擦力：返回四.襯片磨損特性的計算2）表面粗糙度：Ra0.7~1.3mm1）平面度允差：0.012mm3）兩摩擦表面的平行度≯0.05mm2.工作面加工精度要求：1.襯片磨損影響因素:3.材料：HT250以上4）端面圓跳動≯

0.03mm2)表面溫度1)摩擦力3)滑磨速度4)鼓/盤材質5)加工情況返回1）比能耗散率式中：緊急制動下：V2=0，d=1V1、V2—制動的初、終速d—回轉質量換算系數(shù)b—制動力分配系數(shù)——單位襯片摩擦面積在單位時間內耗散的能量[w/mm2]

雙軸汽車：單前輪制動器：后輪制動器：A1、A2—前、后制動器襯片面積返回2）比摩擦力要求：j=0.6g下平均單位壓力pm=f0/f=1.37~1.6N/mm2md、mh—各制動鼓/盤總質量、與制動鼓/盤相連接金屬件的總質量2.制動器熱容量和溫升的核算：——單位襯片摩擦面積的制動摩擦力

鼓式：[e]≯1.8

w/mm2

盤式：[e]≯6.0

w/mm2V1=100km/h(轎)80km/h(貨ma<35kN)65km/h(貨ma>35kN)式中：要求：j=0.6g時,[f0]≯0.48N/mm2Cd、Ch—鼓/盤、與鼓/盤相連接金屬件的比熱容Dt—制動鼓/盤的溫升（V1=30km/h→0，Dt≯15℃）鑄鐵：C=482J/(kg·K),鋁合金：C=880J/(kg·K)五、前、后輪制動器制動力矩的確定L—滿載汽車制動時由動能轉變的熱能。可認為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后軸制動力的分配比率分配為給前、后制動器，即：L1、L2

—質心至前、后軸距離這里：（接上）式中：先確定同步附著系數(shù)：j0=0.55~0.8（轎車）0.45~0.7（貨車）返回六.應急制動和駐車制動所需的制動力矩上坡時后輪制動力由平衡條件∑X=0