小型、微型電動(dòng)汽車轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)（含三維CATIA及9張CAD圖紙）

小型、微型電動(dòng)汽車轎車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)（含三維CATIA及9張CAD圖紙）,小型,微型,電動(dòng)汽車,轎車,制動(dòng)器,設(shè)計(jì),三維,CATIA,CAD,圖紙 二.制動(dòng)系設(shè)計(jì)： 2.1制動(dòng)系設(shè)計(jì)概述： 2.2汽車基本參數(shù)： 2.3同步附著系數(shù)的確定： 一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好[2]。 任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為（=0.85）： 式中：G-汽車重力； —前制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —后制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —質(zhì)心到前軸的距離； —質(zhì)心到后軸的距離， 得： =5126N =3371N 一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來(lái)表示分配比例 為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q。根據(jù)上述條件取本車=0.75。 2.4主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算： 2.4.1制動(dòng)盤直徑D： 制動(dòng)盤直徑應(yīng)盡可能取得大一些，是制動(dòng)盤有效半徑增加，可以減小制動(dòng)鉗的壓緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。通常為輪輞直徑的70%~79%，總質(zhì)量大于2t的汽車取上限。本車屬于微型車質(zhì)量為1020kg，所以取制動(dòng)盤直徑為輪輞直徑的75%，則制動(dòng)盤直徑為：381*75%=285.75mm，取直徑D為285mm 2.4.2制動(dòng)盤厚度h： 制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤質(zhì)量和工作室的溫升有影響，為減小質(zhì)量，制動(dòng)盤厚度不以取得過(guò)大，為減少升溫，厚度又不宜過(guò)小，制動(dòng)盤可做成實(shí)心式或通風(fēng)盤式，實(shí)心制動(dòng)盤厚度取10~20mm，通風(fēng)盤式取20~50mm，采用較多的是20~30mm。本車型取制動(dòng)盤厚度前輪為25mm，后輪為15mm。 2.4.3摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑： 推薦摩擦襯塊外半徑和內(nèi)半徑的比值不大于1.5，若比值偏大工作時(shí)摩擦襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多磨損不均勻，接觸面積較小，導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。初取摩擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑為：=100，=130，m=1.3＜1.5，有效半徑為：=202.6mm 2.4.4制動(dòng)襯塊工作面積A： 根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，應(yīng)在1.6～3.5kg/范圍內(nèi)選取。摩擦襯塊的工作面積A=,取A=50，則式中=，檢驗(yàn)：kg/＜3.5kg/符合要求。 2.5制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算： 2.5.1前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定： 根據(jù)選定的同步附著系數(shù)，結(jié)合前后輪制動(dòng)力矩的比值即： =1.52 式中：,為前后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 2.5.2制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩計(jì)算： 雙軸汽車前后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前后車輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為 通常上式的比值為轎車1.3 到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動(dòng)器比值符合要求 最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力成正比。計(jì)算公式如下 式中： —該車所能遇到的最大附著系數(shù)0.9； —車輪有效半徑為202.6mm； 2.5.3制動(dòng)器摩擦力矩的計(jì)算： 假定摩擦襯塊的表面全部與制動(dòng)盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為： 式中=（）,f為摩擦因數(shù)取0.35，為單側(cè)制動(dòng)塊的制動(dòng)盤的壓緊力，R為作用半徑。對(duì)于常見(jiàn)的具有扇形摩擦表面的摩擦襯塊，若其徑向?qū)挾炔皇呛艽螅等于平均半徑或有效半徑。本車型取有效半徑，其計(jì)算公式為： =202.6mm 綜上， 2.5.4應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩： 應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑行，故后橋制動(dòng)力為： 式中：為汽車滿載總質(zhì)量與重力加速度乘積， 為軸距， 為質(zhì)心到前軸距離， 為質(zhì)心高度， 為附著系數(shù)取0.85， 為車輪有效半徑。 此時(shí)所需后橋制動(dòng)力矩為： 汽車在上坡路上停駐時(shí)，汽車后橋的附著力為 汽車在下坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為 由此可以得出汽車能停駐的極限上坡路傾角為（當(dāng)時(shí)） 同理可推導(dǎo)出汽車能停駐的極限下坡路傾角為 2.5.5摩擦襯片磨損特性計(jì)算： 摩擦襯片的磨損程度受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動(dòng)盤的材質(zhì)和加工情況，以及摩擦襯片本身材質(zhì)等多種因素影響，在理論上計(jì)算磨損特性十分困難，但實(shí)驗(yàn)表明，影響磨損最重要的因素還是摩擦襯片摩擦面上的溫度和摩擦力。 汽車的制動(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)能的任務(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)器的溫度升高，此即所謂的制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，摩擦襯片的磨損越嚴(yán)重。 目前，各國(guó)研究中常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即單位時(shí)間內(nèi)摩擦襯片單位摩擦面積耗散的能量，單位為。 雙軸汽車的制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 前輪 后輪 式中：—汽車總質(zhì)量，t； —汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)； 、—制動(dòng)初速度和減速度，m/s； t—制動(dòng)時(shí)間，s； 、—前后制動(dòng)襯片（塊）的摩擦面積,mm2； —制動(dòng)力分配系數(shù) 在緊急制動(dòng)到停車或減速至停車的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，故 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，取減速度j=0.6g，制動(dòng)初速度 盤式制動(dòng)器比能量耗散率應(yīng)不大于此車型合理。 磨損特性指標(biāo)還有襯片（塊）的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力。越大，則磨損越嚴(yán)重。 前輪 后輪 式中：—單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，N?m； 　　　　　R—制動(dòng)鼓半徑（或襯塊平均半徑），mm； 　　　　　A—單個(gè)制動(dòng)器的襯片（塊）摩擦面積mm2 綜上所述可得本車型盤式制動(dòng)器初選參數(shù)： 制動(dòng)器形式 前輪：通風(fēng)盤式 后輪：實(shí)心盤式 制動(dòng)盤直徑 285mm 制動(dòng)盤厚度 前輪：25mm 后輪：15mm 摩擦襯塊內(nèi)外半徑 內(nèi)半徑：=100 外半徑：=130 摩擦襯塊工作面積A A=50 應(yīng)急制動(dòng)制動(dòng)力矩 極限上坡路傾角 極限下坡路傾角 三.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算： 3.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述： 3.2分路系統(tǒng)： 為了提高制動(dòng)工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，及全車所有的行車制動(dòng)氣的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或更多的相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其它完好的回路起制動(dòng)作用。雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)以下五種: 1. 軸對(duì)一軸型，前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一個(gè)回路。 2. 交叉型，前軸的一側(cè)車輪與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同一回路。 3. 一軸半對(duì)半軸型，兩側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪崗和全部后制動(dòng)器輪缸屬于一個(gè)回路，其余前輪缸屬于另一個(gè)回路。 4. 半軸一輪對(duì)半軸一輪型，兩個(gè)回路分別對(duì)兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器起作用。 5. 雙半軸對(duì)雙半軸型，每個(gè)回路均只對(duì)每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。 上述分路系統(tǒng)中，一二分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，一中分路多數(shù)用在商用車，二中分路在各類車型都有應(yīng)用，三四五分路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，但效果比較穩(wěn)定，根據(jù)本車型的使用情況和相關(guān)資料，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性等方面的考慮，本車選擇的分路系統(tǒng)為交叉型分路。 3.3制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算： 3.3.1制動(dòng)輪缸直徑d的確定： 制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄塊施加的張開(kāi)力與輪缸直徑和制動(dòng)管路的關(guān) d= 其中：—制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的張開(kāi)力，N； P—制動(dòng)管路壓力，Mpa。 制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過(guò)10～12 M，對(duì)盤式制動(dòng)器可取更高。壓力越高，制動(dòng)輪缸直徑就越小，但對(duì)管路特別是制動(dòng)軟管及管接頭的耐壓性及密封性的要求就更加嚴(yán)格。 輪缸直徑應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，輪缸直徑的尺寸系列為：19，22，24，25，28，30，32，35，38，40，45，50，55mm。 其中：—制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的張開(kāi)力； P—制動(dòng)管路壓力取12Mpa。 輪缸直徑20.811，根據(jù)HG2865-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列取，取直徑為22mm;16.991，取直徑為19mm 3.3.2制動(dòng)主缸直徑的確定： 第i個(gè)輪缸的工作容積為 其中： —第i個(gè)輪缸活塞的直徑，mm； n—輪缸中的活塞數(shù)目，mm； —第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程， 前輪盤式：d = 22mm ，n=1，得 =950.332mm3 后輪盤式：d = 19mm ,n=1, 得 =708.822mm3 全部輪缸的總工作容積: V = 2（V1 + V2 ）=3318.308mm3 制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于乘用車，可取1.1V，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 V0=1.1V=3650.138 mm3 雙回路制動(dòng)主缸第一制動(dòng)腔的工作容積和第二制動(dòng)腔的工作容積的計(jì)算公式分別為： 式中——分別為主缸第一活塞、第二活塞的有效行程，一般取s=（0.8—1.2d），本車型取s=1.1d，得： 制動(dòng)主缸的直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T311-1999中的尺寸系列，具體為14.5，16，17，19，20.5，22，24，26，28mm，由此取 3.3.3制動(dòng)主缸活塞回力彈簧的確定： 當(dāng)?shù)谝换钊幱诔跏脊ぷ鳡顟B(tài)時(shí)，其回位彈簧力一般?。划?dāng)?shù)谝换钊_(dá)到最大有效工作行程時(shí)，要求其回位彈簧的作用力。同理，第二活塞回位彈簧的作用力，一般要求；，但兩個(gè)活塞回位彈簧的作用力都不得超過(guò)222N。 3.3.4制動(dòng)主缸殘余壓力P： 對(duì)于盤式制動(dòng)器，輪缸內(nèi)不得有殘余壓力，否則制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗的摩擦襯塊將經(jīng)常處于摩擦狀態(tài)，使解除制動(dòng)的汽車還處于輕微制動(dòng)狀態(tài)。因此，與盤式制動(dòng)器配合使用的雙回路制動(dòng)主缸在缸體的排液孔部位不得裝配殘留閥。 3.3.5制動(dòng)踏板工作行程： 制動(dòng)踏板的工作行程計(jì)算公式為： 式中 ——制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比參考同類車型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)取。 ——主缸活塞推桿頂端與第一活塞的軸向間隙，取值范圍為1.5~2.0mm取。 、——主缸第一活塞與第二活塞的空行程，即主缸活塞從不工作時(shí)的極限位置到其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過(guò)的行程，本車取。 自動(dòng)啟調(diào)整正常時(shí)的踏板工作行程，只應(yīng)占計(jì)及制動(dòng)襯片的容許磨損量在內(nèi)的踏板行程的40%~60%。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)最大制動(dòng)踏板行程為： 乘用車： 應(yīng)不大于100——150 ； 本車最大踏板行程為105，符合標(biāo)準(zhǔn)。 另外，作用在制動(dòng)手柄上最大的力，乘用車不大于400N，制動(dòng)手柄的最大行程，乘用車不大于160mm。 3.3.6制動(dòng)踏板力： 踏板制動(dòng)力計(jì)算公式為： 式中：為踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，本車取3； 為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率可取0.82~0.86，本車取0.85； 制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求：最大踏板力一般為500N。設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)踏板力可在200~300N范圍內(nèi)選取。 本車制動(dòng)踏板力為：237.9取240N 3.3.7制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 當(dāng)制動(dòng)主缸直徑和主缸第一活塞的有效行程、第二活塞的有效行程確定之后，可按下列順序?qū)Ω鞑考M(jìn)行設(shè)計(jì)。 選定橡膠制動(dòng)主皮碗、皮圈（副皮碗）→第一活塞、第二活塞→活塞回位彈簧→殘留閥總成→主缸缸體→主缸活塞推桿、油管接頭、密封墊圈、彈性擋圈、護(hù)罩、貯油罐等。各部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是： 1.橡膠制動(dòng)主皮碗、皮圈（副皮碗），應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)橡膠件。皮碗、皮圈的唇口直徑一般比主缸直徑大1.5mm左右。 2.主缸活塞的材料為硬鋁棒或鑄鋁?；钊幕瑒?dòng)外圓柱面直徑公稱尺寸與相應(yīng)的主缸直徑的公稱尺寸相同，其精度為eT，表面粗糙度不得高于0.8μm. 3.主缸缸體通常采用灰鑄鐵HT20——40或鑄造鋁合金件缸孔尺寸精度為H9，其表面粗糙度不得高于m，剛體上排液孔的羅紋精度為6H，供液孔的螺紋精度為7H。 制動(dòng)主缸通過(guò)缸體上供液孔、溢流孔和活塞上6個(gè)Φ1.7mm過(guò)油孔的有機(jī)配合，構(gòu)成主缸的自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)液供給系統(tǒng)，以保障制動(dòng)系統(tǒng)始終充滿制動(dòng)液，對(duì)于串聯(lián)式雙回路制動(dòng)主缸來(lái)說(shuō)，由于主缸的第二活塞是浮動(dòng)的，為保證主缸制動(dòng)性能準(zhǔn)確可靠，需要在缸體的適當(dāng)位置裝置限位螺釘，對(duì)第二活塞的工作初始位置進(jìn)行限位。 在進(jìn)行主缸缸體內(nèi)腔空深度尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證第一活塞、第二活塞在主缸腔內(nèi)通過(guò)最大有效行程使汽車達(dá)到完全制動(dòng)，為此，除了能對(duì)制動(dòng)輪缸和管路系統(tǒng)供給充足的制動(dòng)液外，還應(yīng)保證兩個(gè)活塞的回位彈簧均不得被壓死。 4.在主缸活塞上裝配厚度為0.2mm的薄彈簧缸片制的制動(dòng)主皮碗墊圈，可防止活塞返回時(shí)從Φ1.7mm的6個(gè)孔通過(guò)的制動(dòng)液將橡膠皮碗沖擊壞，大大提高橡膠主皮碗的使用壽命。 1—空心螺栓；2—進(jìn)油管接頭；3—主缸缸體；4—后缸密封圈； 5—擋圈；6—后缸活塞；7—后活塞皮碗；8—后缸彈簧； 9—出油閥；10—回油閥； 11—限位螺釘； 12—前活塞皮碗； 13—前缸彈簧 串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸