《制動器參數(shù)選擇及其設(shè)計計算過程案例》4700字

制動器參數(shù)選擇及其設(shè)計計算過程案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u27809制動器參數(shù)選擇及其設(shè)計計算過程案例綜述 1168641.1輕型商用車主要參數(shù)數(shù)值 235061.2制動系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇 2172811.2.1同步附著系數(shù)的選擇 288201.2.3制動器最大制動力矩 4245541.3制動器制動效能因數(shù) 5179921.4制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 6281241.4.1后輪鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取 65861.4.2前輪盤式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取 845971.5制動器設(shè)計計算 9288671.5.1制動器效能因數(shù)計算 932901.5.2摩擦襯塊的磨損特性計算 9105611.5.3駐車制動計算 11295571.5.4制動距離S 1187881.5.5制動器主要的零部件材料選擇 12本章參照車型CA1041對本設(shè)計商用車制動器進(jìn)行結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，行車制動需要保證車輪所獲得的制動力能達(dá)到所要求的制動性能要求。輕型商用車主要參數(shù)數(shù)值相關(guān)主要技術(shù)參數(shù)，如REF_Ref71530875\h表31所示。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11車型CA1041相關(guān)技術(shù)參數(shù)整車質(zhì)量質(zhì)心位置質(zhì)心高度軸距輪距最高車速車輪工作半徑輪胎同步附著系數(shù)空載2100kg0.75m3.2m1.4m90km/h370mm6.5-160.6滿載4100kga=1.35mb=1.85m0.85m3.2m1.4m90km/h370mm6.5-160.6制動系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇同步附著系數(shù)的選擇(1)當(dāng)時：穩(wěn)定的工況，前輪先抱死，制動時喪失轉(zhuǎn)向能力；(2)當(dāng)時：后輪先抱死，制動時失去方向穩(wěn)定性且危險性高，操作不當(dāng)會導(dǎo)致汽車處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；(3)當(dāng)時：穩(wěn)定的工況，前后輪同時抱死，制動時喪失轉(zhuǎn)向能力。研究分析，汽車處于上述第三種時，即前后輪同時抱死時，制動減速度，也就是，表示制動強(qiáng)度。處于上述第一種或第二種情況時，制動強(qiáng)度，所以只有在的路面上，才能完全利用地面的附著條件?，F(xiàn)代汽車車速高，如果后輪先抱死，會引起側(cè)滑或者甩尾，操作不當(dāng)還可導(dǎo)致汽車不停地旋轉(zhuǎn)，所以后輪先抱死是極其危險的，現(xiàn)代工業(yè)轎車和載貨汽車的值都在有所增大。研究表明：轎車一般??；貨車一般取。我國GB12676—2015附錄《制動力在車軸（橋）之間的分配及掛車之間制動協(xié)調(diào)性要求》中規(guī)定了除、外其他類型的汽車制動強(qiáng)度的要求。制動強(qiáng)度在0.15～0.3的汽車，如果各軸的附著利用曲線位于確定的與理想附著系數(shù)利用直線平行的兩條直線（REF_Ref71530760\h圖31）之間，則表示滿足上述國標(biāo)要求；制動強(qiáng)度，若后軸附著利用曲線能滿足，則表示滿足上述國標(biāo)要求。根據(jù)同類車型，參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，再結(jié)合實際情況，取。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11除M1、N1外的其他類別車輛的制動強(qiáng)度和附著系數(shù)要求制動強(qiáng)度的確定前軸和后軸制動力矩的分配系數(shù)β，根據(jù)公式計算，即：（3-1）式中：；；；。得：制動強(qiáng)度，根據(jù)公式計算，即：（3-2）式中：。得：，符合GB7258-2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法》的規(guī)定。制動器最大制動力矩對于選取值超過0.3的汽車，要想了解整車的制動安全性能，就需要確定各制動器的最大制動力矩。當(dāng)時，制動強(qiáng)度，因此所需的后軸和前軸制動力矩分別為（3-3）（3-4）式中：；；；；；。故后軸總制動力矩后軸其中一個車輪的制動力矩為前軸總制動力矩=前軸其中一個車輪制動力矩為我們一般用最小制動距離和最大制動減速度來評價制動性能，假設(shè)汽車在水平的道路上行駛，不考慮道路變形和路面附著條件，此時，制動力是由制動器產(chǎn)生。制動減速度為：（3-5）式中：；，；，。計算得基于GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》要求，商用車制動減速度應(yīng)在,所以符合要求。制動器制動效能因數(shù)制動效能因數(shù)被定義為在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力比上輸入力，是用來評判不同結(jié)構(gòu)形式制動器的制動性能。（3-6）式中：；；；。（1）鉗盤式制動器的制動器，制動塊對制動盤的壓緊力兩側(cè)均為P，因此，制動盤在其兩側(cè)工作面所受的摩擦力為（為制動襯塊間與盤間的摩擦系數(shù)），所以鉗盤式制動器的效能因數(shù)為：（3-7）（2）鼓式制動器采用的是領(lǐng)從蹄式的制動鼓，制動器效能因數(shù)分為領(lǐng)蹄因數(shù)和從蹄因數(shù)，各項參數(shù)如REF_Ref71530793\h圖32所示。EQ\o\ac(○,1)領(lǐng)蹄制動效能因數(shù)：圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12鼓式制動器受力簡化圖根據(jù)公式（3-6）推導(dǎo)得出（3-8）EQ\o\ac(○,2)從蹄制動效能因數(shù)：同理（3-9）整個制動器效能因數(shù)為（3-10）制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)后輪鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取（1）制動鼓的直徑D已知輪胎的規(guī)格為6.5-16所以，輪輞為16in根據(jù)GB/T12939-2015《工業(yè)車輛輪輞規(guī)格系列》輪輞直徑對應(yīng)制動鼓如REF_Ref71530916\h表32所示。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12輪輞直徑對應(yīng)制動鼓內(nèi)徑輪輞直徑/in121314151620對應(yīng)制動鼓內(nèi)徑/mm轎車180200240260商用車220240260300320420由REF_Ref71530916\h表32得制動鼓內(nèi)徑根據(jù)商用車在之間選取，按實際情況選取，取。得。制動蹄的摩擦襯片包角和寬度《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》，摩擦片寬度取；摩擦片厚度取。研究表明，摩擦襯片包角時磨損最小，制動鼓的溫度也最低且制動效能最高。減小有利于散熱，但是，單位壓力變高會導(dǎo)致摩擦襯片加速磨損。包角也不能大于，太大不利于散熱，制動作用也比較不均勻，還可能發(fā)生自鎖。根據(jù)上述分析，選取領(lǐng)蹄包角，從蹄包角一個制動器總摩擦面積：（3-11）式中：，；，；，；（）。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s13制動器襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量單個制動器摩擦面積轎車0.9～1.51.5～2.5100～200200～300客車與貨車1.0～1.51.5～2.52.5～3.53.5～7.07.0～12.012.0～17.0120～200150～250（多為150～200）250～400300～650550～1000600～1500（多為600～1200）由根據(jù)GB/T5763-2017《汽車用制動器襯片》歸納為REF_Ref71530943\h表33數(shù)據(jù)，可知設(shè)計符合要求。（3）摩擦襯片初始角選取由領(lǐng)蹄的包角計算:從蹄的包角計算:（4）張開力作用線到制動器中心的距離距離要盡可能地大，制動輪缸布置總在制動鼓內(nèi)，距離越大說明制動效能越好，初步設(shè)計選得：，按照實際取值取。與表示制動蹄支撐銷中心的位置坐標(biāo)要可能地小，設(shè)計時常取,c初步設(shè)計時，得：，按照實際取值取。（5）摩擦片摩擦系數(shù)商用車摩擦片的摩擦系數(shù)要盡量高且具有良好的熱穩(wěn)定性，更應(yīng)選取受溫度和壓力的影響小的摩擦片。在摩擦系數(shù)偏離正常值的期間，對制動器響應(yīng)的要求沒有太大影響。根據(jù)理想狀態(tài)情況，取可使計算結(jié)果更接近真實值。摩擦材料要求無污染、對人體無害。所以取摩擦系數(shù)前輪盤式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取（1）制動盤的直徑制動盤直徑的尺寸范圍是輪輞直徑的。輪輞直徑等于,所以制動盤直徑在到之間，為了使制動有效半徑盡可能大，制動盤的直徑要盡量大，但不能大于輪輞直徑。本設(shè)計商用車總質(zhì)量大于2t，應(yīng)取上限，因此本次設(shè)計取。（2）制動盤厚度的選擇基本所有實心制動盤厚度都是；厚度大一些的是通風(fēng)孔道的制動盤，約為，但多采用。制動盤因為受溫度影響，所以厚度盡可能選小一點(diǎn)，以便散熱，所以，本設(shè)計選取實心制動盤，取其厚度為。（3）摩擦襯塊內(nèi)半徑以及外半徑摩擦襯塊的外半徑比上內(nèi)半徑的值最大不超過。如果比值偏大，工作時摩擦襯塊內(nèi)緣與外緣的圓周速度就會相差較大，磨損就不均勻，接觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動力矩變化較大。取摩擦襯塊外半徑，內(nèi)半徑。則故摩擦襯塊半徑選取符合要求。（4）摩擦襯塊的工作面積制動摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量取值范圍為。根據(jù)推薦值取，本設(shè)計商用車質(zhì)量，得到單片摩擦襯塊的工作面積取值為。（5）摩擦片摩擦系數(shù)同理鼓式制動器，摩擦系數(shù)取。制動器設(shè)計計算制動器效能因數(shù)計算（1）盤式制動器效能因數(shù)由公式（3-7）計算出（2）鼓式制動器效能因數(shù)由3.4.1節(jié)得；領(lǐng)蹄制動蹄因數(shù)由公式（3-8）計算得：從蹄制動蹄因數(shù)由公式（3-9）計算得：整個制動器因數(shù)由公式（3-10）計算得為：摩擦襯塊的磨損特性計算摩擦?xí)r的溫度、壓力以及摩擦系數(shù)和狀態(tài)等都直接影響磨損。汽車在制動時是制動系統(tǒng)將機(jī)械能通過一系列復(fù)雜的過程轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、熱能由制動器散發(fā)至大氣中，即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷與摩擦襯片（襯塊）的磨損成正相關(guān)，能量負(fù)荷越大，磨損就越嚴(yán)重。（1）比能量耗散率單個前輪制動器比能量耗散率和單個后輪制動器的比能量耗散率計算公式如下：（3-12）（3-13）式中：，；；，，；；，；按下式計算，，；，：；，；。則==根據(jù)GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于，故符合要求。==根據(jù)GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，鼓式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于，故符合要求。（2）比滑磨功比滑磨功用來衡量磨損和熱，用襯片在制動時由最高制動初速度到停車完成的單位襯片面積的滑磨功表示，即比滑磨功來衡量：（3-14）式中：；==；[]，由GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定，取。=故符合要求。駐車制動計算（1）汽車允許停駐的極限上坡路傾斜角（3-15）式中：；；；。根據(jù)GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，最大停駐坡高度不小于，故符合要求。（2）汽車允許停駐的極限下坡路傾斜角（3-16）根據(jù)GB7258-2017《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，最大停駐坡高度應(yīng)小于，故符合要求。制動距離S在勻減速度制動時，制動距離為（3-17）式中，；；故最大制動距離為：貨車取。<符合要求制動器主要的零部件材料選擇（1）制動盤制動盤受到作用在制動塊上的法向和切向力的影響，并在整個工作過程中承擔(dān)著能量負(fù)荷。市場上的制動盤大多由珠光體灰鑄鐵制造而成，但也可以由添加了、等金屬成分的合金鑄鐵制造而成，且鉗式盤式制動器的制動盤被鑄成雙盤，中間有徑向通風(fēng)槽，可以增加散熱面積，從而提高冷卻效果。為了使制動盤的熱容量合理，達(dá)到良好的散熱性能，本設(shè)計確定采用HT250材料。（2）制動塊制動塊是塊狀摩擦材料，由一塊背板和一塊摩擦襯塊組成，可以將兩者直接壓合鑲嵌，也可以鉚接或粘接在一起，為了使背板和摩擦襯塊相互配合安裝更加牢固，本設(shè)計采用兩者直接牢固地壓嵌。（3）制動鉗當(dāng)汽車制動時，制動鉗夾住制動盤以達(dá)到制動效果，所以對制動鉗的抗沖擊性，塑性要求較高，可以用鍛鑄鐵KTH370一12或球墨鑄鐵QT400一18制造，也可以用鋁合金壓鑄。本設(shè)計采用的材料是具有良好焊接性和切削性，沖擊韌性和塑性都較高的球墨鑄鐵QT400一18。（4）摩擦材料摩擦材料摩擦系數(shù)不會受其他因素影響，需具有良好的穩(wěn)定性、良好的耐磨性，良好的吸水性能。抗壓、抗剪強(qiáng)度、抗彎性能和抗沖擊性能要高。制動時盡量無噪音、無異味，采用污染小且對人體無害的摩擦材料。目前，常用于制動器的模壓材料雖靈活性較差。但是各種不同的聚合物樹脂成分可以用來為襯片或襯塊提供不同的摩擦性能。因此，在本設(shè)計摩擦材料選擇模壓材料。（5）制動鼓制動鼓材料最好與摩擦村塊相同，這樣可以使兩者有更好的配合，摩損也比較均勻，同時制動鼓材料更應(yīng)該具有較大的剛性和熱容量，以此保證制動系統(tǒng)的性能要求。制動鼓配合定位非常重要，在與輪轂徑向和其圓柱表面裝配完成后，還需要精加工制動鼓的內(nèi)表面，確保兩者軸線約束重合。制動鼓壁厚越大，其熱容量也大。但實驗研究表明，制動鼓壁厚在llmm-20mm時，摩擦表面最高溫度變化并不大。制動鼓的壁厚取值：轎車在7mm～12mm范圍取值；中、重型載貨汽車在13mm～18mm范圍取值。為了方便檢查制動器間隙，需要在制動鼓表面開