盤式制動器設(shè)計說明書原版

...wd......wd......wd...盤式制動器設(shè)計說明書2016年01月10日目錄第一章汽車制動系概述…………3第二章汽車主要參數(shù)……………5第三章制動器形式的選擇………5第四章盤式制動器主要參數(shù)確實(shí)定……………91制動盤直徑D……………………92制動盤的厚度h…………………93摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1………………94制動襯塊工作面積A……………9五盤式制動器的設(shè)計計算………91.同步附著系數(shù)確實(shí)定……………92.制動力分配系數(shù)確實(shí)定…………103.前，后輪制動器制動力矩確實(shí)定………………114.制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率……………………115.制動器最大制動力矩……………136.制動器因數(shù)………………………137.應(yīng)急制動和駐車制動所需的制動力矩…………148.襯塊磨損特性的計算…………159.盤式制動器制動力矩的計算……………………16第六章制動器主要零部件的構(gòu)造設(shè)計…………18制動盤…………18制動鉗…………18制動塊…………18摩擦材料………………………18制動器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu)…………196.液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算………………196.1.1制動輪缸直徑與工作容積…………………196.1.2制動主缸直徑與工作容積…………………216.1.3制動踏板力和踏板行程……………………21第一章汽車制動系概述使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。對汽車起到制動作用的是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動阻力，上坡阻力，空氣阻力都能對汽車起制動作用，但這外力的大小是隨機(jī)的，不可控制的。因此，汽車上必須設(shè)一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽車上某些局部施加一定的力，對汽車進(jìn)展一定程度的強(qiáng)制制動。這種可控制的對汽車進(jìn)展制動的外力，統(tǒng)稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即成為制動系。1制動系的功用：使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠的停在原地或--=-坡道上。2制動系的組成任何制動系都具有以下四個根本組成局部：〔1〕供能裝置——包括供應(yīng)、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中，產(chǎn)生制動能量的部位稱為制動能源。〔2〕控制裝置——包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。〔3〕傳動裝置——包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件。〔4〕制動器——產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的力的部件，其中也包括輔助制動系中的緩速裝置。較為完善的制動系還具有制動力調(diào)節(jié)裝置以及報警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置。3制動系的類型〔1〕按制動系的功用分類1〕行車制動系——使行使中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。2〕駐車制動系——是以停頓的汽車駐留在原地不動的一套裝置。3〕第二制動系——在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國家的制動法規(guī)中規(guī)定，第二制動系是汽車必須具備的。4〕輔助制動系——在汽車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。〔2〕按制動系的制動能源分類1〕人力制動系——以駕駛員的肢體作為唯一的制動能源的制動系。2〕動力制動系——完全靠由發(fā)動機(jī)的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進(jìn)展制動的制動系。3〕伺服制動系——兼用人力和發(fā)動機(jī)動力進(jìn)展制動的制動系。按照制動能量的傳輸方式，制動系又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系，可稱為組合式制動系。4設(shè)計制動系時應(yīng)滿足如下主要要求：1〕具有足夠的制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩相指標(biāo)來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠的停駐的最大坡度來評定的。詳見GB/T7258-2004制動距離：是指機(jī)動車在規(guī)定的初速度下急踩制動時，從腳接觸制動踏板〔或手觸動制動手柄〕時起至機(jī)動車停住時止機(jī)動車駛過的距離。制動減速度：是指機(jī)動車制動時車速對時間的導(dǎo)數(shù)。

制動穩(wěn)定性要求：是指制動過程中機(jī)動車的任何部位〔不計入車寬的部位除外〕不允許超出規(guī)定寬度的試驗通道的邊緣線。表1.1制動距離和制動穩(wěn)定性要求機(jī)動車類型制動初速度

km/h滿載檢驗制動距離要求m空載檢驗制動距離要求m試驗通道寬度m三輪汽車20≤5.02.5乘用車50≤20.0≤19.02.5總質(zhì)量不大于3500kg的低速貨車30≤9.0≤8.02.5其它總質(zhì)量不大于3500kg的汽車50≤22.0≤21.02.5其它汽車、汽車列車30≤10.0≤9.03.0兩輪摩托車30≤7.0——邊三輪摩托車30≤8.02.5正三輪摩托車30≤7.52.3輕便摩托車20≤4.0——輪式拖拉機(jī)運(yùn)輸機(jī)組20≤6.5≤6.03.0手扶變型運(yùn)輸機(jī)20≤6.52.3表1.2制動減速度和制動穩(wěn)定性要求機(jī)動車類型制動初速度km/h滿載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2空載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2試驗通道寬度m三輪汽車20≥3.82.5乘用車50≥5.9≥6.22.5總質(zhì)量不大于3500kg的低速貨車30≥5.2≥5.62.5其它總質(zhì)量不大于3500kg的汽車50≥5.4≥5.82.5其它汽車、汽車列車30≥5.0≥5.43.02〕工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動制動器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的30%。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機(jī)構(gòu)則各自獨(dú)立。3〕在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。4〕防止水和泥進(jìn)入制動器工作外表。5〕制動能力的熱穩(wěn)定性良好。6〕操作輕便，并具有良好的隨動性。7〕制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲應(yīng)盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8〕作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動反響時間，以制動踏板開場動作至到達(dá)給定的制動效能所需的時間來評價。9〕摩擦片應(yīng)有足夠的使用壽命。10〕摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。11〕當(dāng)制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其根本供能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)有音響或光信號等報警裝置。防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統(tǒng)〔ABS〕在汽車上得到了很快的開展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料在石棉有致癌公害問題已被淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。第二章汽車主要參數(shù)主要尺寸：軸距：2920mm質(zhì)量：1540kg質(zhì)心高度〔滿載〕：850mm質(zhì)心到前軸距離：1790mm質(zhì)心到后軸距離：1130mm軸荷分配：空載〔前／后〕：739/801kg滿載：960/1040kg制動形式：浮鉗盤式制動車輪：前／后：225/60R17第三章制動器形式的選擇制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因本錢高，只在一局部總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動器或緩速器；液力式制動器一般只作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副構(gòu)造形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動器只用作中央制動器；鼓式和盤式制動器的構(gòu)造形式有多種，如下所示：圖1.1制動器分類表盤式制動器的制動盤有兩個主要局部：輪轂和制動外表。輪轂是安裝車輪的部位，內(nèi)裝有軸承。制動外表是制動盤兩側(cè)的加工外表。它被加工得很仔細(xì)，為制動摩擦塊提供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)，另一側(cè)朝向車輪中心，稱為內(nèi)側(cè)。制動盤制動外表的大小由盤的直徑?jīng)Q定。大型車需要較多制動功能，它的制動直徑達(dá)12in或者更大些。較小較輕的車車用較小的制動盤。通常，制造商在保持有效的制動性能的情況下，盡可能將零件做的小些，輕些。按輪轂構(gòu)造分類，制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種構(gòu)造中，輪轂與制動盤的其余局部鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過輪轂，再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動盤廉價些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。制動盤可能是整體式的或者通風(fēng)的。通風(fēng)的制動盤在兩個制動外表之間鑄有冷卻葉片。這種構(gòu)造使制動盤鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉(zhuǎn)動時，盤內(nèi)扇形葉片的旋轉(zhuǎn)增加了空氣循環(huán)，有效的冷卻制動。盤式制動器具有散熱快，重量輕，構(gòu)造簡單，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是高負(fù)載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。雖然盤式制動器的制動盤與空氣接觸的面積很大，但很多時候其散熱效果還是不能讓人滿意，于是有的制動盤上又被開了許多小孔，加速通風(fēng)散熱以提高制動效率，這就是通風(fēng)盤式制動器。一般來說，尺寸大的制動盤要比尺寸小的制動盤散熱效率高，而通風(fēng)盤則要比實(shí)體盤的散熱效率高。四輪轎車在制動過程中，一般前輪的制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用。因此，一般情況下，汽車前輪制動盤的尺寸要比后輪大，且前輪多采用通風(fēng)盤，后輪多采用實(shí)體盤或通風(fēng)盤。根據(jù)制動盤固定元件的構(gòu)造形式，盤式制動器可分為鉗盤式制動器和全盤式制動器兩類。鉗盤式制動器鉗盤式制動器的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸線旋轉(zhuǎn)的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅30o~50o,故盤式制動器又被稱為點(diǎn)盤式制動器。全盤式制動器全盤式制動器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉(zhuǎn)盤。其構(gòu)造原理和摩擦離合器相似。多片全盤式制動器的各盤都封閉在殼體中，散熱條件較差。因此，有些國家正在研制一種強(qiáng)制液冷多片全盤式制動器。這種制動器完全封閉，內(nèi)腔充滿冷卻油液。冷卻在制動器內(nèi)受熱升溫后，被液壓泵吸出，而后被壓送入發(fā)動機(jī)水冷系中的熱交換器，在此受發(fā)動機(jī)冷卻水的冷卻后再流回制動器。鉗盤式制動器按制動鉗的構(gòu)造不同，分為以下幾種。1.固定鉗式制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿制動盤軸線方向移動，因而其中必須在制動盤兩側(cè)裝設(shè)制動塊促動裝置，以便分別將兩側(cè)的制動塊壓向制動盤。這種形式也成為對置活塞式或浮動活塞式。固定鉗式制動器存在著以下缺點(diǎn)：1〕液壓缸較多，使制動鉗構(gòu)造復(fù)雜。2〕液壓缸分置于制動盤兩側(cè)，必須用跨越制動的鉗內(nèi)油道或外部油管來連通。這必然使得制動鉗的尺寸過大，難以安裝現(xiàn)代化轎車的輪轂內(nèi)。3〕熱負(fù)荷大時，液壓缸和跨越制動盤的油管或油道中的制動液容易受熱汽化。4〕假設(shè)要兼用于駐車制動，則必須加裝一個機(jī)械促動的駐車制動鉗。這些缺點(diǎn)使得固定鉗式制動器難以適應(yīng)現(xiàn)代汽車的使用要求，故70年代以來，逐漸讓位于浮鉗盤式制動器。圖1.2鉗盤式制動器構(gòu)造分類a)固定鉗式b)滑動鉗式c)擺動鉗式2.浮動鉗式〔1〕滑動鉗式制動鉗可以相對于制動盤作軸向滑動，其中只有在制動盤的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè)的制動塊固定安裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下使活動制動壓靠到制動盤上，而反作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩制動塊受力均等為止?！?〕擺動鉗式它也是單側(cè)液壓缸構(gòu)造，制動鉗體與固定在車軸上的支座鉸接。為實(shí)現(xiàn)制動，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能全面而均勻的磨損。為此，有必要經(jīng)襯塊預(yù)先作成楔形。在使用過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻后即應(yīng)更換。2.浮鉗盤式制動器的制動鉗一般設(shè)計得可以相對制動盤轉(zhuǎn)向滑動。其中，只在組、制動盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置液壓缸，而外側(cè)的制動塊則附加裝在鉗體上。浮動鉗式制動器的優(yōu)點(diǎn)有：1〕僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能進(jìn)一步靠近輪轂；2〕沒有跨越制動噢案的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化的可能性小；3〕本錢低4〕浮動鉗的制動塊可兼用于駐車制動。與鼓式制動器相比，盤式制動器有如下優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好。原因是一般無自行增力作用。襯塊摩擦外表壓力分布較鼓式中的襯片更為均勻。此外，制動鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄中部接觸，從而降低了制動效能，這稱為機(jī)械衰退。制動盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹根本與性能無關(guān)，故無機(jī)械衰退問題。因此，前輪采用盤式制動器，汽車制動時不易跑偏。水穩(wěn)定性好。制動塊對盤的單位壓力高，易將水?dāng)D出，因而浸水后效能降低不多；又由于離心力作用及襯塊對盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一，二次制動即能恢復(fù)正常。鼓式制動器則需經(jīng)十余次制動方能恢復(fù)。制動力矩與汽車運(yùn)動方向無關(guān)。易于構(gòu)成雙回路制動系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。尺寸小，質(zhì)量小，散熱良好。壓力在制動襯塊上分布比擬均勻，故襯塊上磨損也均勻。更換制動塊簡單容易。襯塊與制動盤之間的間隙小〔0.05~0.15mm〕，從而縮短了制動協(xié)調(diào)時間。易實(shí)現(xiàn)間隙自動調(diào)整。盤式制動器的主要缺點(diǎn)是：難以實(shí)現(xiàn)完全防塵和銹蝕〔封閉的多片式全盤式制動器除外〕。兼作駐車制動器時，所需附加的手驅(qū)動機(jī)構(gòu)比擬復(fù)雜。在制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)中必須裝用助力器。因為襯塊工作面積小，所以磨損快，壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。因此，從構(gòu)造，散熱，技術(shù)，本錢等多方面考慮，決定采用浮鉗盤式制動器〔前輪〕。盤式制動器主要參數(shù)確實(shí)定制動盤直徑D制動盤直徑D應(yīng)盡可能取大些。這時制動盤的有效半徑得到增加，可以見效制動鉗的加緊力，降低襯塊單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%-79%?？傎|(zhì)量大于2t的汽車取上限。輪輞直徑為17英寸，又因為M=1540kg，所以D取340mm.2制動盤的厚度h制動盤厚度h對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動盤厚度不宜取的很大；為減小溫升，制動盤厚度又不宜取的過小。制動盤可以做成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)需要在制動盤中間鑄出通風(fēng)孔道。在本設(shè)計中：前制動器采用通風(fēng)盤，取厚度h=25mm；后制動盤采用實(shí)心盤，取厚度h=12mm3摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。假設(shè)比值偏大，工作時襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終將導(dǎo)致制動力矩變化大。取外半徑R2=140mm，內(nèi)半徑R1=100mm4制動襯塊工作面積A在確定盤式制動器襯塊工作面積A時，根據(jù)制動襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6-3.5kg/c㎡范圍內(nèi)選用。汽車滿載質(zhì)量為1540kg，前輪滿載時地載荷為960kg，c㎡<A<c㎡所以A取90c㎡五盤式制動器的設(shè)計計算質(zhì)心高度hg=850mm軸距L=2920mm質(zhì)心到前軸距離a＝L1＝QUOTE1790mm質(zhì)心到后軸距離b＝L2＝1130mm汽車總質(zhì)量M=1540kg輪胎有效半徑R=328mm1.同步附著系數(shù)確實(shí)定對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死。當(dāng)汽車在不同值的路面上制動時，可能有以下情況：(1)當(dāng)<，線位于I曲線下方，制動時總是前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。(2)當(dāng)>，線位于I曲線上方，制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。(3)當(dāng)，制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。如何選擇同步附著系數(shù) ，是采用恒定前后制動力分配比的汽車制動系設(shè)計中的一個較重要的問題。在汽車總重和質(zhì)心位置已定的條件下，的數(shù)值就決定了前后制動力的分配比。的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。首先，所選的應(yīng)使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。具體而言，假設(shè)主要是在較好的路面上行駛，則選的值可偏高些，反之可偏低些。從緊急制動的觀點(diǎn)出發(fā)，值宜取高些。汽車假設(shè)常帶掛車行駛或常在山區(qū)行駛，值宜取低些。此外，的選擇還與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車的載荷情況也有關(guān)。總之，的選擇是一個綜合性的問題，上述各因數(shù)對的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能選一盡善盡美的值，只有根據(jù)具體條件的不同，而有不同的側(cè)重點(diǎn)。隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動時后輪先抱死引起的汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。QUOTE值宜取大些。根據(jù)設(shè)計經(jīng)歷,取QUOTE=0.602.制動力分配系數(shù)確實(shí)定上式說明：汽車在附著系數(shù)為任意確定值的路面上制動時，各軸附著力即極限制動力并非為常數(shù)，而是制動強(qiáng)度或總制動力的函數(shù)。當(dāng)汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(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、后輪同時抱死拖滑。以，為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線，簡稱I曲線，如圖3.3所示。如果汽車前、后制動器的制動力，能按I曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù)的路面上制動時，都能使前、后車輪同時抱死。此客車前后制動器制動力為定比值。常用前制動器制動力與汽車總制動力之比來說明分配的比例，稱為制動器制動力分配系數(shù)，用β表示，即：〔5.1〕〔5.2〕式中，QUOTE為前制動器制動力；QUOTE為后制動器制動力，QUOTE為后制動器總制動力。由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)，則分配系數(shù)可由下式得到：3.前，后輪制動器制動力矩確實(shí)定為了保證汽車有良好的制動效能，要求合理地確定前，后輪制動器的制動力矩。先計算出前，后制動力矩的比值：根據(jù)汽車滿載在瀝青，混凝土路面上緊急制動到前輪抱死拖滑，計算出后輪制動器的最大制動力矩：其中q為制動強(qiáng)度，re為車輪有效半徑。在這里，，re=328mm所以N.mmN.mm4.制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率4.制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率上面已給出了制動強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率的定義式。下面再討論一下當(dāng)=、<和>時的q和。根據(jù)所定的同步附著系數(shù)，由式〔5.1〕及式〔5.2〕得〔5.3〕〔5.4〕進(jìn)而求得〔5.5〕〔5.6〕當(dāng)=時：，，故=14715，q=；=1。當(dāng)<時：可能得到的最大總制動力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。則總制動力FB、制動強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率分別為〔5.7〕〔5.8〕〔5.9〕當(dāng)>時：可能得到的最大總制動力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。則總制動力FB、制動強(qiáng)度q和附著系數(shù)利用率分別為〔5.10〕〔5.11〕〔5.12〕本設(shè)計中汽車的值恒定，其值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過低。在>的良好路面上緊急制動時，總是后輪先抱死。5.制動器最大制動力矩對于選取較大的同步附著系數(shù)值的汽車，從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。當(dāng)時，相應(yīng)的極限制動強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸的最大制動力矩為〔5.13〕〔5.14〕對于本車即對于常遇到的道路條件較差、車速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車，為了保證在的良好的路面上〔例如=0.7〕能夠制動到后軸和前軸先后抱死滑移〔此時制動強(qiáng)度〕，前、后軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的最大制動力力矩為：3640N1558N6.制動器因數(shù)式(3.1)給出了制動器因數(shù)BF的表達(dá)式，它表示制動器的效能，又稱為制動器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評價不同構(gòu)造型式的制動器的效能。制動器因數(shù)可定義為在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即(5.15)式中：——制動器的摩擦力矩；R——制動鼓或制動盤的作用半徑；P——輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力(或加于兩制動塊的壓緊力)的平均值為輸入力。對于鉗盤式制動器，兩側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，則制動盤在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2P〔為盤與制動襯塊間的摩擦系數(shù)〕，于是鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為(5.16)式中：f為摩擦系數(shù)，本設(shè)計中取f=0.4；則BF=0.87.應(yīng)急制動和駐車制動所需的制動力矩1〕.應(yīng)急制動應(yīng)急制動時，后輪一般將抱死滑移，故后橋制動力為：〔5.17〕此時所需的后橋制動力矩為：N.mm現(xiàn)用后輪制動器作為應(yīng)急制動器，則單個后輪制動器的制動力矩為FB2re/2=882300.2173N.mm2〕.駐車制動汽車上坡停駐時，后橋附著力為：〔5.18〕汽車在下坡停駐時，后橋附著力為：〔5.19〕汽車可能停駐的極限上坡路傾角1，可根據(jù)后橋上的附著力與制動力矩相等的條件求得，由〔5.20〕得是保證汽車上坡行駛的縱向穩(wěn)定性的極限坡路傾角。同理可推出汽車可能停駐的極限下坡路傾角為安裝制動器的空間，制動驅(qū)動力源等條件允許的范圍內(nèi)，應(yīng)力求后橋上上駐車制動力矩接近由所確定的極限值N.mm，并保證下坡路上停駐的坡度不小于法規(guī)的規(guī)定值。8.襯塊磨損特性的計算摩擦襯塊的磨損受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動盤的材質(zhì)及加工景況，以及襯塊本身材質(zhì)等許多因素的影響，因此在理論上計算磨損特性極為困難。但試驗說明，影響磨損的最重要因素還是摩擦外表的溫度和摩擦力。從能量的觀點(diǎn)來說，汽車制動過程即是將汽車的機(jī)械能的一局部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承當(dāng)了汽車全部動能耗散的任務(wù)。此時，由于制動時間很短，實(shí)際上熱量還來不及逸散到大氣中就被制動器所吸收，致使制動器溫度升高。這就是所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片〔襯塊〕的磨損越嚴(yán)重。對于盤式制動器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動器襯片大許多，所以制動盤外表溫度比制動鼓的高。各種汽車的總質(zhì)量及其制動襯片〔襯塊〕的摩擦面積各不一樣，因而有必要用一種相對的量作為評價能量負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時間內(nèi)襯片〔襯塊〕單位面積耗散的能量，通常所用的計算單位為W/mm2。比能量耗散率有時也稱為單位功負(fù)荷，或簡稱能量負(fù)荷。雙軸汽車的單個前輪及后輪制動器的比能量耗散率分別為〔5.21〕〔5.22〕〔5.23〕式中，為汽車總質(zhì)量；為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)；為制動初速度和終速度〔m/s〕；j為制動減速度(m/s2);t為制動時間〔s〕；為前，后制動器襯片〔襯塊〕的摩擦面積〔mm2〕;為制動力分配系數(shù)。在緊急制動到停車的情況下，v2=0,并可認(rèn)為=1，故〔5.24〕〔5.25〕乘用車的盤式制動器在和的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于6.0W/mm2。由于采用前盤后鼓，所以僅計算前輪襯塊的摩擦特性。t=27.8/6=4.63(s)<6.0W/mm2.另一個磨損特性指標(biāo)是襯片〔襯塊〕單位摩擦面積的制動器摩擦力，稱為比摩擦力f0。比摩擦力越大，則磨損越嚴(yán)重。單個車輪制動器的比摩擦力為式中，為單個制動器的制動力矩；R為制動鼓半徑〔襯塊平均半徑或有效半徑〕；A為單個制動器的襯片〔襯塊〕摩擦面積。所以〔N/mm2〕9.盤式制動器制動力矩的計算圖5.1盤式制動器的計算用圖盤式制動器的計算用簡圖如圖5.1所示，假設(shè)襯塊的摩擦外表與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為〔5.26〕式中：——摩擦系數(shù)，取值0.4；N——單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力R——作用半徑圖5.2鉗盤式制動器的作用半徑計算用圖采用常見的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大，取R平均半徑或有效半徑已足夠準(zhǔn)確。如圖4.2所示，平均半徑為〔4.8〕式中：，——扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。根據(jù)圖5-7，在任一單元面積RdR上的摩擦力對制動盤中心的力矩為，式中為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動塊作用于制動盤上的制動力矩為單側(cè)襯塊給予制動盤的總摩擦力為得有效半徑為令，則有：=121mm因，，故。當(dāng)，，。但當(dāng)m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大時，陳快摩擦外表在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計算方法失效。本次設(shè)計取有效半徑為121mm。第六章制動器主要零部件的構(gòu)造設(shè)計1.制動盤制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，其構(gòu)造形式有平板形〔用于全盤式制動器〕和禮帽形〔用于鉗盤式制動器〕兩種。后一種的圓柱局部長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可以大大增加散熱面積，但盤的整體厚度加大。制動盤的外表應(yīng)光滑平整。兩側(cè)外表不平行度不應(yīng)大于0.008mm，盤面擺差不應(yīng)大于0.1mm，制動盤外表粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。2.制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接的。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的將活塞開口端部切成階梯狀。形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金制成或由鋼制成。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作外表進(jìn)展鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制成時，減少傳給制動液的熱量則成為必須解決的問題。為此，應(yīng)減少活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。3.制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者可以直接結(jié)實(shí)地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了防止制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液氣化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘〔或噴涂〕一層隔熱減振墊〔膠〕。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊磨損到達(dá)極限時的報警裝置，以便能及時更換摩擦襯塊。4.摩擦材料制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水〔油、制動液〕率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動時應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用污染小和對人體無害的摩擦材料。當(dāng)前，在制動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與噪聲消除劑等混合后，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，使襯片襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。無石棉摩擦材料是以多種金屬、有機(jī)、無機(jī)材料的纖維或粉末代替石棉作為增強(qiáng)材料，其他成分和制造方法與石棉模壓摩擦材料大致一樣。假設(shè)金屬纖維〔多為鋼纖維〕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、歐各國廣泛用于轎車的盤式制動器上，已成為制動摩擦材料的主流。各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計計算制動器時一般取。就可使計算結(jié)果接近實(shí)際。5.制動器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu)制動盤與摩擦襯塊之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動盤能自由轉(zhuǎn)動。一般說來，盤式制動器的設(shè)定間隙為〔單側(cè)〕。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機(jī)械變形，因此，制動器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)設(shè)的間隙要通過試驗來確定。另外，制動器在工作過程中會由于摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)前，盤式制動器的間隙調(diào)整均已自動化。鉗盤式制動器不僅制動間隙小，而且制動盤受熱膨脹后對軸向間隙幾乎沒有影響，所以一般都采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。最簡單且常用的構(gòu)造是在缸體和活塞之間裝一個兼起復(fù)位和間隙自調(diào)作用的帶有斜角的橡膠密封圈，制動時密封圈的刃邊是在活塞給予的摩擦力的作用下產(chǎn)生彈性形變，與極限摩擦力對應(yīng)的密封圈變形量即等于設(shè)定的制動間隙。當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致所需的活塞行程增大時，在密封圈到達(dá)極限變形之后，活塞可在液壓力的作用下抑制密封圈的摩擦力，繼續(xù)前移到實(shí)現(xiàn)完全制動為止?；钊c密封圈之間這一不可恢復(fù)的相對位移便補(bǔ)償了這一過量間隙。解除制動后活塞在彈力的作用下退回，直到密封圈的變形完全消失為止，這時摩擦塊與制動盤之間重新恢復(fù)到設(shè)定間隙。6.液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算為了確定制動主缸及制動輪缸的直徑，制動踏板與踏板行程，踏板機(jī)構(gòu)傳動比，以及說明采用增壓或助力裝置的必要性，必須進(jìn)展如下的設(shè)計計算。6.1.1制動輪缸直徑與工作容積制動輪缸對制動蹄或制動塊的作用力F0