583 重型汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)（有cad圖）

583 重型汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)（有cad圖）,583,重型汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)（有cad圖）,重型汽車,制動(dòng)器,設(shè)計(jì),cad I 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（制動(dòng)系設(shè)計(jì)） 摘 要 本次我們?cè)O(shè)計(jì)的課題是 64T 重型自卸汽車。我的任務(wù)是負(fù)責(zé)汽車的制動(dòng)系的 設(shè)計(jì)。該制動(dòng)系統(tǒng)的主要用途是使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡的汽車速 度保持平穩(wěn)，以及使已停駛的汽車保持不動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系主要設(shè)計(jì)方案包含行車制動(dòng)系統(tǒng)與駐車制動(dòng)系統(tǒng)兩套系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)形式方面選用凸輪驅(qū)動(dòng)領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。采用雙回路氣力驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)。前 制動(dòng)氣室采用膜片式制動(dòng)氣室，后制動(dòng)氣室采用復(fù)合式制動(dòng)氣室。行車制動(dòng)系統(tǒng) 作用在前、后輪上。駐車制動(dòng)系統(tǒng)為放氣制動(dòng)式，作用于中、后輪上，用手制動(dòng) 閥操縱。當(dāng)行車制動(dòng)失效時(shí)，駐車制動(dòng)可做緊急制動(dòng)用。 本次制動(dòng)系的設(shè)計(jì)在工作過(guò)程中安全可靠，在初速為 30km/h 時(shí)制動(dòng)距離小 于 10m，駐車坡度大于 35%，制動(dòng)輕便等都滿足了設(shè)計(jì)要求；而且在任何速度下 制動(dòng)時(shí)，汽車都不喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故 障并使其基本功能遭到破壞時(shí)，汽車制動(dòng)系都通過(guò)傳感器傳遞信號(hào)對(duì)駕駛員給于 音響或光信號(hào)等報(bào)警提示。從而提高行車安全性。 關(guān)鍵詞:制動(dòng)系，制動(dòng)蹄，氣力驅(qū)動(dòng)，凸輪 II DESIGN OF HEAVY-DUTY DUMP TRUCK (DENSIGN OF BRAKING SYSTEM) ABSTRACT The design of our 64T is the subject of heavy dump truck. My task is responsible for vehicle braking system design. The brake system’s main purpose is to make teavelling in the car slow down or even stopping, the downhill speed of the car remained stable, and to stopthe car has to keep moving. The design of the braking system design options include road vehicl braking systems and brake system in the two systems. Structure in the form of optional cam drive leading trailing. Dual-circuit efforts to drive braking system. Brake chamber before a patch-brake chamber, after the brake chamber used composite brake chamber. Road brake sysrem of the former, on the rear. Braking system for traffic-gas-brake, in effect, the rear wheels, manipulated by hand Zhidong Fa. When the lane brake failure, the car brakes with emergency brake to do. The braking system design in the course of their work secure in the muzzle velocity of 30km/h when the braking distance of less than 10m, the slope is greater than 35% of car, brake light and so meet the design requirements and in any speed under the brake, do not lose control of the vehicle and direction of stability. When the brake drive any component failure and the destruction of its basic functions,through the vehicle braking system sensors send signals to the drivers to sound or light signals in the police and other tips. So as to enhance traffic safety. Keywords:Braking system, Brake shoes, Pneumatic-driven,Cam III 目 錄 第一章 緒論 - 1 - §1.1 本課題的目的和意義 .- 1 - §1.2 汽車制動(dòng)系在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) .- 1 - §1.3 鼓式制動(dòng)器技術(shù)研究進(jìn)展和現(xiàn)狀 .- 2 - §1.4 研究重點(diǎn) .- 3 - 第二章 汽車總體參數(shù)的選擇及計(jì)算 - 4 - §2.1 汽車形式的確定 - 4 - 2.1.1 軸數(shù) .- 4 - 2.1.2 驅(qū)動(dòng)形式 - 4 - 2.1.3 布置形式 - 4 - §2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 - 5 - 2.2.1 質(zhì)量系數(shù) - 5 - 2.2.2 汽車總質(zhì)量 - 5 - 2.2.3 載荷分配 - 5 - §2.3 汽車主要數(shù)據(jù)的確定 - 6 - 2.3.1 質(zhì)心高度 - 6 - 2.3.2 軸距 - 6 - 第三章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及要求 - 7 - §3.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 - 8 - 3.1.1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 - 10 - 3.1.2 單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 - 13 - 3.1.3 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 - 14 - 3.1.4 雙從蹄式制動(dòng)器 - 15 - 3.1.5 單向增力式制動(dòng)器 - 15 - 3.1.6 雙向增力式制動(dòng)器 - 16 - §3.2 鼓式制動(dòng)器方案的確定 - 17 - 第四章 理想制動(dòng)力及其分配 - 18 - IV §4.1 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) - 18 - §4.2 同步附著系數(shù) - 23 - §4.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 - 24 - 第五章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 26 - §5.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) - 26 - 5.1.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D .- 26 - 5.1.2 摩擦襯片寬度 b 和包角 ?.- 27 - 5.1.3 摩擦襯片起始角 0- 28 - 5.1.4 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力 F作用線的距離 e - 28 - 5.1.5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c.- 28 - 5.1.6 摩擦片摩擦系數(shù) f.- 28 - §5.2 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 - 29 - §5.3 行車制動(dòng)效能計(jì)算 - 31 - §5.4 駐車制動(dòng)計(jì)算 - 32 - §5.5 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 - 34 - 第六章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) - 36 - §6.1 制動(dòng)蹄 - 36 - §6.2 制動(dòng)鼓 - 36 - §6.3 摩擦襯片 - 37 - §6.4 摩擦材料 - 38 - §6.5 蹄與鼓之間的間隙自動(dòng)調(diào)整裝置 - 39 - §6.6 制動(dòng)支承裝置 - 41 - §6.7 張開(kāi)機(jī)構(gòu) - 41 - §6.8 制動(dòng)蹄回位彈簧 - 41 - 第七章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 - 42 - §7.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇 - 42 - §7.2 氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 43 - 第八章 結(jié)論 - 46 - 參考文獻(xiàn) - 47 - V 致謝 - 48 - 外文資料 - 49 - 外文資料譯文 - 55 - - 1 - 第一章 緒論 §1.1 本課題的目的和意義 車輛的制動(dòng)性能是車輛主動(dòng)安全性能中最重要的性能之一。汽車的制動(dòng)性能 是由汽車的制動(dòng)系統(tǒng)決定的，它主要是給安全行駛提供保證，其中其制動(dòng)器性能 的優(yōu)劣將直接影響汽車整車性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全， 重大交通事故往往與制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力等情況 有關(guān)，因此汽車的制動(dòng)性能是汽車安全行駛的重要保障。汽車的制動(dòng)過(guò)程是很復(fù) 雜的，它與汽車總布置和制動(dòng)系各參數(shù)選擇有關(guān)。汽車制動(dòng)系統(tǒng)主要由供能裝置、 傳能裝置、控制裝置和制動(dòng)器組成，制動(dòng)器的實(shí)際性能是整個(gè)制動(dòng)系中最復(fù)雜和 最不穩(wěn)定的因素，因此制動(dòng)器的設(shè)計(jì)在整車設(shè)計(jì)中顯得非常重。 §1.2 汽車制動(dòng)系在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 隨著汽車安全性的日益提高，汽車制動(dòng)系統(tǒng)也歷經(jīng)了數(shù)次變遷和改進(jìn)。從最 初的皮革摩擦制動(dòng)，到后來(lái)的鼓式、盤式制動(dòng)器，再到機(jī)械式 ABS 制動(dòng)系統(tǒng)，緊 接著伴隨電子技術(shù)的發(fā)展又出現(xiàn)了模擬電子 ABS 制動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)字式電控 ABS 制動(dòng) 系統(tǒng)，等等。近 10 年來(lái)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家又興起了對(duì)汽車線控系統(tǒng)的研究，線控 制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并開(kāi)展了對(duì)電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電控機(jī)械 制動(dòng)系統(tǒng)就是把原來(lái)液壓或者壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的部分改為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，借以提高響 應(yīng)速度，增加制動(dòng)效能, 同時(shí)大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配和維護(hù)的難度。 由于人們對(duì)制動(dòng)性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液壓或者空氣制動(dòng)系統(tǒng)在加入 大量電子控制系統(tǒng)(如 ABS、TCS、ESP)后，結(jié)構(gòu)和管路布置越來(lái)越復(fù)雜，加大了 液壓(空氣)回路泄漏的隱患，同時(shí)裝配和維修的難度也隨之提高；因此，結(jié)構(gòu)相 對(duì)簡(jiǎn)單、功能集成可靠的電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)越來(lái)越受到青睞?？梢灶A(yù)見(jiàn)，EMB 將 最終取代 1 傳統(tǒng)的液壓(空氣)制動(dòng)器，成為未來(lái)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。 - 2 - §1.3 鼓式制動(dòng)器技術(shù)研究進(jìn)展和現(xiàn)狀 長(zhǎng)期以來(lái)，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動(dòng)器的重要優(yōu)勢(shì)，旨在克服其主要缺點(diǎn) 的研究工作和技術(shù)改進(jìn)一直在進(jìn)行中，尤其是對(duì)蹄－鼓式制動(dòng)器工作過(guò)程和性能 計(jì)算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點(diǎn)在于制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和實(shí)際 使用因素等對(duì)制動(dòng)器的效能及其穩(wěn)定性等的影響，取得了一些重要的研究成果， 得到了一些比較可行、有效的改進(jìn)措施，制動(dòng)器的性能也有了一定程度的提高。 1997 年，提出了一種“電控自增力鼓式制動(dòng)器”設(shè)計(jì)方案，該制動(dòng)器是通過(guò) 機(jī)械的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)鼓式制動(dòng)器的自增力，制動(dòng)效能因數(shù)的變化范圍為 2～6。應(yīng)用 一套電控機(jī)械裝置調(diào)整領(lǐng)蹄的支承點(diǎn)來(lái)提高制動(dòng)器的制動(dòng)效能數(shù)，以補(bǔ)償由于摩 擦材料的熱衰退而引起的摩擦系數(shù)降低。該制動(dòng)器達(dá)到相同的制動(dòng)力矩所要求的 輸入力是盤式制動(dòng)器 1/7。該系統(tǒng)的控制裝置允許每個(gè)制動(dòng)器單獨(dú)工作，從而提 高了行車的安全性，另外對(duì)駕駛和操縱舒適性也有所提高，但仍然存在一些問(wèn)題， 諸如系統(tǒng)復(fù)雜、高能耗、高成本、維護(hù)困難等。 1999 年提出一種四蹄八片（塊）式制動(dòng)器，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)合理匹配設(shè)計(jì)， 制動(dòng)效能因數(shù)有一定地提高，同時(shí)制動(dòng)效能_因數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的敏感性也可以有 適當(dāng)?shù)馗纳?，這就在一定程度上改善了制動(dòng)效能的穩(wěn)定性。2000 年，提出一種 具有多自由度聯(lián)動(dòng)蹄的新型蹄－鼓式制動(dòng)器，該型式的制動(dòng)器使得制動(dòng)效能因數(shù) 及其穩(wěn)定性得到顯著提高；摩擦副間壓力分布趨于均勻，可保證摩擦副間接觸狀 態(tài)的穩(wěn)定，并延長(zhǎng)摩擦片使用壽命；性能參數(shù)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可根據(jù)對(duì)制動(dòng)效能的 需要，較靈活地進(jìn)行制動(dòng)器設(shè)計(jì)。 另外，近年來(lái)則出現(xiàn)了一些全新的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式，如磁粉制動(dòng)器、濕式多 盤制動(dòng)器、電力液壓制動(dòng)臂型盤式制動(dòng)器、濕式盤式彈簧制動(dòng)器等。對(duì)于關(guān)鍵磁 性介質(zhì)——磁粉，選用了抗氧化性強(qiáng)、耐磨、耐高溫、流動(dòng)性好的軍工磁粉；磁 轂組件選用了超級(jí)電工純鐵 DT4，保證了空轉(zhuǎn)力矩小、重復(fù)控制精度高的性能要 求；在熱容量和散熱等方面，采用了雙側(cè)帶散熱風(fēng)扇，設(shè)計(jì)了散熱風(fēng)道等，使得 該技術(shù)有著極好的應(yīng)用前景。盡管對(duì)蹄－鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)研究取得了一定的成 績(jī)，但是對(duì)傳統(tǒng)蹄－鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)仍然有著不可替代的基礎(chǔ)性和研發(fā)性作用， 也可為后續(xù)設(shè)計(jì)提供理論參考。 - 3 - §1.4 研究重點(diǎn) 根據(jù)設(shè)計(jì)車型的特點(diǎn)，進(jìn)行參數(shù)選擇；確定制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案；完成制動(dòng)器 的總體和主要零部件的設(shè)計(jì)。 - 4 - 第二章 汽車總體參數(shù)的選擇及計(jì)算 §2.1 汽車形式的確定 汽車的分類按照 GB/T3730.1—2001 將汽車分為乘用車和商用車。不同形式 的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、以及布置形式上有區(qū)別。 2.1.1 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有 汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。 包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于 19t 的公路運(yùn)輸車輛和軸荷不受道路、橋梁限制 的不在公路上行駛的車輛，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案?？傎|(zhì)量 在 19t 以上的公路運(yùn)輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸或四軸以 上的形式。 由于本設(shè)計(jì)的汽車是重型，所以采用三軸布置方案。 2.1.2 驅(qū)動(dòng)形式 由于本設(shè)計(jì)的汽車總質(zhì)量大于 19t，所以采用 6×4 的驅(qū)動(dòng)形式。 2.1.3 布置形式 貨車可以按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式 和偏置式四種。貨車又可按發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種 布置形式。 平頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：汽車總長(zhǎng)和軸距尺寸短， 最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，汽車整備質(zhì)量減小， 駕駛員視野得到明顯改善，采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性； 汽車貨箱與整車的俯視面積之比比較高。平頭式貨車得到廣泛的應(yīng)用。 所以本設(shè)計(jì)采用偏置式的布置形式，并且采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)。 - 5 - §2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量 、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù) 0m 、汽車總質(zhì)量 、軸荷分配等。0m?a 本設(shè)計(jì)中給出裝載質(zhì)量 =41t。e 2.2.1 質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù) 是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即 ＝ 。0m 0m?/e0 該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平， 值越大，說(shuō)明該汽車的設(shè)計(jì)水平0m? 和工藝水平越先進(jìn)。 參考同類型的汽車的質(zhì)量系數(shù)值（表 2-1）后，綜合選定本設(shè)計(jì)中的質(zhì)量系 數(shù)值 表 2-1 不同類型汽車的質(zhì)量系數(shù) 0m? 汽車類型 0m 輕型 0．80-1．10 中型 1．20-1．35貨車 重型 1．30-1．70 由此可以確定質(zhì)量系數(shù) ， =41000/23000=1.783。0m? 2.2.2 汽車總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量 是指裝備齊全，并按照規(guī)定裝滿客，貨時(shí)的整車質(zhì)量。a 商用貨車的總質(zhì)量 由整備質(zhì)量 、裝載質(zhì)量 和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三0e 部分組成，即 Kg1065aemn?? 式中，為包括駕駛員及隨行人員數(shù)在內(nèi)的人數(shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。代入數(shù)據(jù)， n=1， =23t， =41t 可得到總質(zhì)量 =64.065t。0me a 2.2.3 載荷分配 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂 直負(fù)荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。 軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的許多使用性能有影響。從各輪胎磨損均勻和壽 命相近考慮，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大；為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過(guò) 性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng) - 6 - 輪滾動(dòng)阻力和提高在環(huán)路面上的通過(guò)性，為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，又 要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過(guò)小，因此，可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù)，各使 用性能對(duì)其要求是相互矛盾的，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)整車的性能要求，使用 條件等，合理地選擇軸荷分配。 表 2-2 各類汽車的軸荷分配 滿載 空載 車型 前軸 后軸 前軸 后軸 乘 用 車 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng) 47% ~ 60% 45% ~ 50% 40% ~ 46% 40% ~ 53% 50% ~ 55% 54% ~ 60% 56% ~ 66% 51% ~ 56% 38% ~ 50% 34% ~ 44% 44% ~ 49% 50% ~ 62% 商 用 貨 車 后輪單胎42? 后輪雙胎，長(zhǎng)、短頭式 后輪雙胎，平頭式 后輪雙胎64 32% ~ 40% 25% ~ 27% 30% ~ 35% 19% ~ 25% 60% ~ 68% 73% ~ 75% 65% ~ 70% 75% ~ 81% 50% ~ 59% 44% ~ 49% 48% ~ 54% 31% ~ 37% 41% ~ 50% 51% ~ 56% 46% ~ 52% 63% ~ 69% 本設(shè)計(jì)選擇 后輪雙胎，平頭式的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。? §2.3 汽車主要數(shù)據(jù)的確定 2.3.1 質(zhì)心高度 汽車的質(zhì)心高度參考同類型重型貨車可以選擇空載時(shí)的質(zhì)心高度為 =1044mm，滿載時(shí)的質(zhì)心高度取為 =1464mm。gh? gh 2.3.2 軸距 軸距 L 對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò) 半徑等有影響。當(dāng)軸距小時(shí)，上述指標(biāo)均減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng) 軸夾角有影響。軸距過(guò)短，會(huì)帶來(lái)一系列缺點(diǎn)，車廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)，制動(dòng) 或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，使汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞，車身縱向角震動(dòng)過(guò) 大，此外還會(huì)導(dǎo)致萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角過(guò)大等問(wèn)題。 綜合各方面數(shù)據(jù)選擇重型貨車的軸距 L=4580mm。 - 7 - 第三章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及要求 汽車制動(dòng)器除各種緩速裝置外，幾乎都是機(jī)械摩擦式的，即是利用固定元件 與旋轉(zhuǎn)元件工作表面間的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩使汽車減速或停車的，根據(jù)旋轉(zhuǎn)元 件的不同分為鼓式和盤式兩大類，不過(guò)對(duì)于重型車來(lái)說(shuō)，由于車速一般不是很高， 鼓式剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，而且盤式制動(dòng)器比鼓式制動(dòng)器要貴些， 因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。其工作原理如圖 3-1 所示。 圖 3-1 鼓式制動(dòng)器工作原理 1、2—制動(dòng)蹄 3、5—支承銷 4—制動(dòng)鼓 帶有摩擦片的制動(dòng)蹄 1、2 通過(guò)支承銷 5、3 鉸裝在制動(dòng)底版上。制動(dòng)時(shí)，輪 缸活塞（轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸）對(duì)制動(dòng)蹄施加張開(kāi)力 P，使其繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)，并抵靠在制 動(dòng)鼓 4 表面上。這是制動(dòng)蹄 1、2 分別受到制動(dòng)鼓作用的法向反力 、 ，和1Y2 切向力 、 ，而制動(dòng)蹄的切向反力對(duì)制動(dòng)鼓產(chǎn)生一個(gè)與其旋轉(zhuǎn)方向相反的1X2 制動(dòng)力矩（ + ）R， （R 為制動(dòng)鼓工作半徑） ，從而達(dá)到使汽車減速的目的。 制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求： (1)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 (2)具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。 (3)工作可靠。 (4)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 - 8 - (5)制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。 (6)制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。 (7)制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人機(jī)工程學(xué)要求。 (8)作用滯后的時(shí)間要盡可能地短。 (9)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系噪聲盡可能小，且無(wú)異常聲響。 (10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起 自行制動(dòng)。 (11)能全天候使用，氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)氣制 動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰。 (12)制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)、制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮 到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維[6]。 §3.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 鼓式制動(dòng)器一般可按其制動(dòng)蹄受力情況進(jìn)行分類（見(jiàn)圖 3-2） ，它們的制動(dòng)效 能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀態(tài)以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同。 - 9 - 圖 3-2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 鼓式制動(dòng)器的各種結(jié)構(gòu)形式如圖 3-3a-f 所示。 圖 3-3 鼓式制動(dòng)器示意圖 （a）領(lǐng)從蹄式（用凸輪張開(kāi)） ；（b）領(lǐng)從蹄式（用制動(dòng)輪缸張開(kāi)） ；（c）雙領(lǐng)蹄式 （非雙向，平衡式） ；（d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（e）單向增力式；（f）雙向增力式 不同形式鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有：（1）蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同。 （2）張開(kāi)裝置的形式與數(shù)量不同。 （3）制動(dòng)時(shí)兩蹄片之間有無(wú)相互作用。 - 10 - 因蹄片的固定支點(diǎn)和張開(kāi)力位置不同，使不同形式鼓式制動(dòng)器的領(lǐng)、從蹄數(shù) 量有差別，并使制動(dòng)效能不一樣。 在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩，稱為制動(dòng)效能。在評(píng)比不 同形式制動(dòng)器的效能時(shí)，常用一種稱為制動(dòng)效能因素的無(wú)因次指標(biāo)。制動(dòng)效能因 素的定義為：在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑 R 上所得到的摩擦力（ ）與輸/MR? 入力 之比，即0F 0MKF?? 式中，K 為制動(dòng)器效能因素；R 為制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力矩。 制動(dòng)效能的穩(wěn)定性是指其效能因素 K 對(duì)摩擦因素 的敏感性。使用中 隨溫度 和水濕程度變化。要求制動(dòng)器的效能穩(wěn)定性好，即是其效能對(duì) 的變化敏感性小。 3.1.1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 3-3(a)、(b)所示，圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方 向(制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn))，蹄 1 為領(lǐng)蹄，蹄 2 為從蹄。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的變?yōu)榉聪?旋轉(zhuǎn)，隨之領(lǐng)蹄與從蹄相互對(duì)調(diào)。制動(dòng)鼓正、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè) 從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。由圖 3-3(a)、(b)可見(jiàn)，領(lǐng)蹄所 受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢(shì)”作用，故又稱增勢(shì)蹄；而從 蹄所受的摩擦力使蹄有離開(kāi)制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減勢(shì)”作用，故又 稱減勢(shì)蹄。 “增勢(shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢(shì)”作用使從蹄所 受的法向反力減小。 對(duì)于兩蹄的張開(kāi)力 的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，如圖 3-3(b)所示，兩P?21 蹄壓緊制動(dòng)鼓的法向力相等。但當(dāng)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)并制動(dòng)時(shí)，領(lǐng)蹄由于摩擦力矩的 “增勢(shì)”作用，使其進(jìn)一步壓緊制動(dòng)鼓而使其所受的法向反力加大；從蹄由于摩 擦力矩的“減勢(shì)”作用而使其所受的法向反力減小。這樣，由于兩蹄所受的法向 反力不等，不能相互平衡，其差值由車輪輪轂軸承承受。這種制動(dòng)時(shí)兩蹄法向反 力不能相互平衡的制動(dòng)器也稱為非平衡式制動(dòng)器。液壓或楔塊驅(qū)動(dòng)的領(lǐng)從蹄式制 動(dòng)器均為非平衡式結(jié)構(gòu)，也叫做簡(jiǎn)單非平衡式制動(dòng)器。非平衡式制動(dòng)器將對(duì)輪轂 軸承造成附加徑向載荷，而且領(lǐng)蹄摩擦襯片表面的單位壓力大于從蹄的，磨損較 嚴(yán)重。為使襯片壽命均衡，可將從蹄的摩擦襯片包角適當(dāng)?shù)販p小。 對(duì)于如圖 3-3(a)所示具有定心凸輪張開(kāi)裝置的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)，凸 輪機(jī)構(gòu)保證了兩蹄等位移，作用于兩蹄上的法向反力和由此產(chǎn)生的制動(dòng)力矩分別 - 11 - 相等，而作用于兩蹄的張開(kāi)力 P1、P2 則不等，且必然有 P10 的車輪，其力矩平衡方程為: ? （4-1）0??eBfrFT 式中： ——制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與fT 車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N·m； ——地面作用于車輪上的制動(dòng)力，之間的摩擦力，又稱為地面制即地BF 面與輪胎動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N； ——車輪有效半徑，m。er 令 = / (4-2)fFfTer 即制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，因此又稱 為制動(dòng)周緣力。 與地面制動(dòng)力 的方向相反，當(dāng)車輪角速度 0 時(shí)，大小亦fFB ? 相等，且 僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即 取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、f f 摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成 正比。當(dāng)加大踏板力以加大 ， 和 均隨之增大。但地面制動(dòng)力 受著附fTfFB BF 著條件的限制，其值不可能大于附著力 ，即? ≤ （4-Z? 3） 式中 ——輪胎與地面間的附著系數(shù)； ? Z——地面對(duì)車輪的法向反力。 當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力 和地面制動(dòng)力 達(dá)到附著力 值時(shí)，車輪即被抱死并在fFBF? 地面上滑移。此后制動(dòng)力矩 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而 即成為與fTeffrTF/? 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當(dāng)制動(dòng)到 =0 以后，地面制動(dòng)BF ? - 19 - 力 達(dá)到附著力 值后就不再增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力 由于踏板力 的增大使BF? fFP 摩擦力矩 增大而繼續(xù)上升如圖 3.1。fT 圖 4-1 制動(dòng)器制動(dòng)力與踏板力關(guān)系曲線 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì) 前、后軸車輪的法向反力 Z1，Z2 為： （4-)(21dtughLGZ?? 4） （4-)(12tg? 5） 式中 ：G——汽車所受重力； L——汽車軸距； ——汽車質(zhì)心離前軸距離；1 - 20 - 圖 4-2 汽車制動(dòng)時(shí)整車受力分析圖 ——汽車質(zhì)心離后軸距離；2L ——汽車質(zhì)心高度；gh g ——重力加速度； ——汽車制動(dòng)減速度。dtu 若在附著系數(shù)為 （我們選擇在瀝青路面上制動(dòng)，則選取 =0.6）的路面上?? 制動(dòng)，前、后輪均抱死（同時(shí)抱死或先后抱死均可） ，此時(shí)汽車總的地面制動(dòng)力 為 (4-6)GqdtugFBB???21 式中 q（ ）——制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制動(dòng)力；gdtu ， ——前后軸車輪的地面制動(dòng)力。1BF2 此時(shí) 等于汽車前、后軸車輪的總的附著力 ，亦等于作用于質(zhì)心的制?F 動(dòng)慣性力 ，即有dtum = = = （4-7）B?FGdtum 則得水平地面作用于前、后軸車輪的法向反作用力的表達(dá)式： （4-8）)(21ghLZ?? （4-9）12?G? - 21 - 在本設(shè)計(jì)中，重型貨車在滿載時(shí)的基本數(shù)據(jù)如下： 軸距 L=4580mm,質(zhì)心距前軸距離 L =4580×78%=3528mm，L =L- L =1052mm，汽1 21 車所受的重力 G=m g=64065×9.8=627837N，同步附著系數(shù) =0.6，汽車滿載時(shí)的a ? 質(zhì)心高度 h =1464mm。g 重型貨車在空載時(shí)的基本數(shù)據(jù)如下： 質(zhì)心距前軸的距離 =4580×63%=2870mm， =L- =1710mm， =1044mm，1L? 2L?1?gh? =23065×9.8=226037N。G? 故 滿載時(shí)： Z =145806273??6.014?? =264623.69N Z =24580673??6.0142?? =363213.3N 空載時(shí)： =1Z?4580637??6.014?? =125613.4N 2Z?= 4580637??6.014?? =110728.5N 由以上兩式可求得前軸車輪附著力為: (4-10)??? )()(221 ggBhLGhFL???? 后軸車輪附著力為 : （4-? )()(112 ggBGF?? 11） 故滿載時(shí)前、后軸車輪附著力即地面最大制動(dòng)力為： - 22 - F =Z =264.62×0.6=158.77kN1?? F =Z =363.21×0.6=217.93 kN2 空載時(shí)前、后軸車輪附著力 = =115.31×0.6=69.19 kN1??Z = =110.73×0.6=66.44 kN2F? 當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、 后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)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(shí)抱死拖滑。在以上三種情況中，顯 然是最后一種情況的附著條件利用得最好。 由式(4.7)、式(4.10)、 （4.11）不難求得在任何附著系數(shù)的路面上，前、后 車輪同時(shí)抱死即前、后軸車輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是 (4-12)GFFBff ???2121 (4-13))/()(// 1ggff hL? 式中 ——前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， ；；1f 1ZFBf?? ——后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， ；2f 22f ——前軸車輪的地面制動(dòng)力；1BF ——后軸車輪的地面制動(dòng)力；2 ， ——地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力；1Z G ——汽車重力； ， ——汽車質(zhì)心離前、后軸距離；1L2 ——汽車質(zhì)心高度。gh 由式(4.12)、(4.13)得 (4-14)?? ???? ????)2(421112 fgfggf FhGLFLhGF 式中 L——汽車的軸距。 將上式繪成以 ， 為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分1f2f 配曲線，簡(jiǎn)稱 I 曲線，如圖 4.3 所示。 - 23 - 如果汽車前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力 ， 能按 I 曲線的規(guī)律分配，則能保證1fF2f 汽車在任何附著系數(shù) 的路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車輪同時(shí)抱死。然而，目? 前大多數(shù)汽車尤其是貨車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比值為一定值，并以前制動(dòng) 與汽車總制動(dòng)力 之比來(lái)表明分配的比例，稱為汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)1fFfF ：? （4- 112ff?? 15） 圖 4-3 空載與滿載時(shí)理想制動(dòng)力分配曲線 則： = （4-?Lhg??2 16） 代入數(shù)據(jù)得空載時(shí)： =0.510 滿載時(shí)： =0.421? 由于在附著條件限定的范圍內(nèi)，地面制動(dòng)力在數(shù)值上等于相應(yīng)的制動(dòng)周緣力， 故 又可通稱為制動(dòng)力分配系數(shù)。又由于滿載和空載時(shí)的理想分配曲線非常接近，? 故應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的非感載式比例閥。 §4.2 同步附著系數(shù) 式(4-15)可表達(dá)為： (4-17)???12fF - 24 - 上式在圖 4.3 中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為(1- )/ 的直線，它是具有制動(dòng)? 器制動(dòng)力分配系數(shù)為 的汽車的實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱 線。? 圖中 線與 I 曲線交于 B 點(diǎn)，可求出 B 點(diǎn)處的附著系數(shù) = ,則稱線與 I 曲? ?0 線交點(diǎn)處的附 著系數(shù) 為同步附著系數(shù)。它是汽車制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，0? 由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。同步附著系數(shù)的計(jì)算公式 (4-18)ghL20??? 滿載時(shí)： =0.5980? 空載時(shí)： =0.599? 利用附著系數(shù)就是在某一制動(dòng)強(qiáng)度 q 下，不發(fā)何生任車輪抱死所要求的最小路 面附著系數(shù) 。 §4.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 最大制動(dòng)力是在汽車附著質(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。由式（2.8 ）可知，雙軸汽車前，后車輪附1Z2 著力同時(shí)被充分利用或前，后同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為 = = （4-12fF21gLh??? 19） 式中 , — 汽車質(zhì)心離前，后軸距離；1L2 — 同步附著系數(shù)；0? — 汽車質(zhì)心高度。gh 通常，上式的比值：轎車約為 1.3~1.6；貨車約為 0.5~0.7.制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制 動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 = （4-1fTfeFr 20） = （4-2ffe 21） - 25 - 式中： — 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ；1fF1fFZ?? — 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ；2f 2f — 作用于前軸車輪上的地面法向反力；1Z — 作用于前軸車輪上的地面法向反力；2 — 車輪有效半徑。er 根據(jù)市場(chǎng)上的大多數(shù)微型貨車輪胎規(guī)格及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB-T_2977-1977；選取的輪胎 型 14.00R24?？傻糜行О霃?=680mmer = = （4-1maxfTZ???2geGLhr?? 22） = （4-2maxf 1maxfT?? 23） 由式（4-19），式（4-20）可得 = =158.77 680=107963.6 1maxfT??2geGLhr???N? = =148192.42axf 1maxf??? = =0.73max21fT4.896073 前軸單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩為： T = = =53981.81f2maxf 6.073mN? 后軸單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩為： T = = =37048.12f4maxf 4.189? - 26 - 第五章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 §5.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 5.1.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D 輸入力 一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，則制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。0F 但 的增大（圖 5-1）受輪輞內(nèi)徑限制，制動(dòng)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 20—30mm，否則不僅制動(dòng)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(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度 和熱容量，以減少制動(dòng)時(shí)的溫度。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制 動(dòng)鼓的加工精度。 圖 5-1 鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù) - 27 - 制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比 的范圍如下：/rD 乘用車 =0.64-0.74/r 商用車 =0.70-0.83 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T309—1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄 片寬度尺寸系列》 。轎車制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小 125mm-150mm，載貨汽車和 客車的制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小 80mm-100mm，設(shè)計(jì)時(shí)亦可按輪輞直徑初步確 定制動(dòng)鼓內(nèi)徑（見(jiàn)表 5-1） 。 表 5-1 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 輪輞直徑/in 12 13 14 15 16 20 轎車 180 200 240 260 -- --制動(dòng)鼓 最大內(nèi) 徑/mm 貨車、客車 220 240 260 300 320 420 初選輪輞直徑 24 英寸，則輪輞直徑 =24×25.4mm=609.6mm。rD 所以 D=609.6 0.83=506mm，R=253。? 5.1.2 摩擦襯片寬度 b 和包角 ? 摩擦襯片寬度尺寸 的選取對(duì)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。 這兩個(gè)參數(shù)加上已初定的制動(dòng)鼓內(nèi)徑?jīng)Q定了每個(gè)制動(dòng)器的摩擦面積 ,即 mm （5-??360/21?????DbA2 1） 式中： D—制動(dòng)鼓內(nèi)徑（mm） ； b—制動(dòng)蹄摩擦襯片寬度(mm)； —分別為兩蹄的摩擦襯片包角， （°） 。12,? 摩擦襯片的包角 通常在 范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片?90~12??? 包角 時(shí)磨損最小，制動(dòng)鼓的溫度也最低，而制動(dòng)效能則最高。再90~??? 減小 雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損，包角不宜大于 120°， 因?yàn)檫^(guò)大不僅不利于散熱，而且易使只動(dòng)作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。 摩擦襯片寬度 b 較大可以降低單位壓力，減小磨損，但 b 的尺寸過(guò)大則不易 保證與制動(dòng)鼓全面接觸，通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使其單位壓力不超過(guò) 2.5MP 的 條件來(lái)選擇襯片寬度 b 的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按擦擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇 b 值。另外， - 28 - 根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式車輪制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車總質(zhì)量的 增大而增大， （如表 5-2 所示） 。而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積 A 又取決于制動(dòng)鼓半 徑 R，襯片寬度 b 及包角 ，即： （5-2）ARb?? 式中, 是以弧度為單位，當(dāng) A，R， 確定后，由上式也可初選襯片寬 b 的尺? 寸。 表 5-2 制動(dòng)器襯片摩擦面積 汽車類型 汽車總質(zhì)量 m /ta 單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面 積 /mmA?2 轎車 0.9-1.5 1.5-2.5 100-200 200-300 客車與貨車 1.0-1.5 1.5-2.5 2.5-3.5 3.5-7.0 7.0-12.0 12.0-17.0 120-200 150-250(多為 150-200) 250-400 300-650 550-1000 600-1500(多 600-1200) 制動(dòng)鼓各蹄摩擦襯片總摩擦面積越大，則制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小， 從而磨損也越小。 本設(shè)計(jì)中，摩擦襯片包角 取 100°，制動(dòng)蹄摩擦襯片寬度 b 根據(jù) QC/T309-? 1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》可取 b 取 150mm。 5.1.3 摩擦襯片起始角 0 摩擦襯片起始角 如圖 5-1 所示。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣得得o 中央。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置， 以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。 09(/2)40????? 5.1.4 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力 作用線的距離 eF 在滿足制動(dòng)輪缸或凸輪能夠布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a 盡可能地 大，以提高起制動(dòng)效能，初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 左右。e 取 205mm。0.8R? - 29 - 5.1.5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c 應(yīng)在保證兩蹄支承端面不致相互干涉的條件下，使 a 盡可能大而 c 盡可能小 （圖 5-1） 。初步設(shè)計(jì)可取 a=0.8R 左右,c=42mm。a 取 205mm。 5.1.6 摩擦片摩擦系數(shù) f 選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度 和壓力的影響要小。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù) 的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng) 器非常重要。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 0.3～0.5，少數(shù)可 達(dá) 0.7。一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)， 并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于 250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù) =0.35～0.40 已不成問(wèn)題。因此，在假設(shè)的理想條件下f 計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取 =0.4 可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦 材料時(shí),應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料。 在本設(shè)計(jì)中選取 =0.4。f §5.2 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 在實(shí)際計(jì)算中采用由張開(kāi)力 P 計(jì)算制動(dòng)力矩的方法更為方便。 圖 5-3 張開(kāi)力計(jì)算用簡(jiǎn)圖 圖 5-4 制動(dòng)力矩計(jì)算用簡(jiǎn)圖 前輪： 對(duì)領(lǐng)蹄： = °-11.58°=28.4° =128.4°??40?? - 30 - Tan r= =0.205, r=11.6°2054??????????????2sinicoarctn1 =8.3° 式中： -制動(dòng)器摩擦襯片包角， -摩擦襯片徑向變形系數(shù)。1? R =1?????22sinicos2co4???????????R =0.28m 式中：R -制動(dòng)器摩擦襯片摩擦力作用半徑1mc21.0425???? D =1????11sinofRfh??? =0.425m 式中：h—制動(dòng)器凸輪軸中心到制動(dòng)器支撐中心的距離。 C—制動(dòng)鼓中心到制動(dòng)蹄支撐中心的距離。 D --制動(dòng)器凸輪張開(kāi)力作用直徑。1 所以 F = = kN015.Tf?51.6342.0859? 從蹄： =28.4°， =128.4°???? =8.3° R =R =0.28m12??21 D = ????22sincoffh???? =0.150m - 31 - 所以 F = =179.94 kN0215.DTf? 對(duì)中后軸，因?yàn)槠溆?4 個(gè)制動(dòng)器 領(lǐng)蹄： F = = =43.59 kN0125.Tf?5.01378 從蹄： F = = =123.49 kN022.Df.4 計(jì)算鼓式制動(dòng)器，必須檢查蹄有無(wú)自鎖的可能，由 =0.83f=0.43.8sin21.0cosinco11??????R 故制動(dòng)器不會(huì)自鎖。 §5.3 行車制動(dòng)效能計(jì)算 行車制動(dòng)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng) 距離來(lái)評(píng)價(jià)的。 汽車的最大減速度 由下式確定：maxj (5-29)dtvgGa?? 由此得出 (5-30)tjmax 式中： ——汽車所受重力，N;aG ——附著系數(shù);? g——重力加速度，g=9.8 ;2/s v——制動(dòng)初速度，m/s。 故最大減速度 =9.8×0.7=6.86maxj 2/m 制動(dòng)距離 S= m (5-31)ax219.5)(6.3jvt? - 32 - 式中： ——機(jī)構(gòu)制動(dòng)滯后時(shí)間；1t ——制動(dòng)器制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需時(shí)間；2 + ——制動(dòng)作用時(shí)間，一般在 0.2s～0.9s 之間，取 + ＝0.5；1t 1t2 V——制動(dòng)初速度，由表 取為 47km/h。 故制動(dòng)距離 S= 8.9702.547.063??? =18.95 m 我國(guó)試驗(yàn)路面 ，任意載荷，制動(dòng)初速度 47km/h 時(shí)，緊急制動(dòng)，要求.?? 制動(dòng)距離要不大于 20m，制動(dòng)減速度不小于 5.9 。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證該制動(dòng)器符合2/sm 要求。 §5.4 駐車制動(dòng)計(jì)算 汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖如圖 5-5 所示， 圖 5-5 汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖 由此可得出汽車上坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： (5-32))sinco(12 ??gahLgmZ?? 同樣可求出汽車下坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： (5-33))sinco(12 gahL?? - 33 - 根據(jù)后軸車輪附著力與制動(dòng)力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停 駐時(shí)的坡度極限傾角 ， ，即由?? (5-34)??sin)sico(1gmhLgmaga ?? 求得汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 (5-35)ghL????1arctn 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 (5-36)gh??1arctn 故 滿載時(shí)：汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 ghL????1arctn = 46.045832rt? =29.8? 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 ghL?????1arctn = 46.045832rt? =21.2? 空載時(shí)：汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 ghL????1arctn = 046.45827? =23.5? 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 ghL?????1arctn = 046.45827? - 34 - =18.3? 一般要求各類汽車的最大停駐坡度不應(yīng)小于 16％～20％；汽車列車的最大停 駐坡度約為 12％左右，由以上計(jì)算可知滿足法規(guī)規(guī)定值。 §5.5 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片(襯塊)的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及 相對(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但 試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因 素。 汽車的制動(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能(動(dòng)能、勢(shì)能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷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)力的 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)器溫度升高。此 即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴(yán)重。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為 單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位 為 W／mm 2。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 (5-37)??121)(tAvmea?? (5-38)22 (5-39)jvt1 式中 ——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，近似取 1.0；? ——汽車總質(zhì)量；am ， ——汽車制動(dòng)初速度與終速度， m／s；計(jì)算時(shí)轎車取1v2 km/h(27.8m/s)；總質(zhì)量 3.5t 以下的貨車取 =80km/h(22.2m/s)；總質(zhì)0? 1v 量 3．5t 以上的貨車取 =65km／h(18m／s)；1v j——制動(dòng)減速度， ，計(jì)算時(shí)取 j=0．6g ；2/s t——制動(dòng)時(shí)間，s； Al，A 2——前、后制動(dòng)器襯片(襯塊)的摩擦面積， - 35 - Al=253× =264806.7mm 41508??2 A2=253× =529613.3mm ；2 ——制動(dòng)力分配系數(shù)，0.421。? 故在緊急制動(dòng)到 =0 km/h 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 ＝1：? = =2.23sjvt21??8.9603? 單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 ??121)(tAmea =1.96W／mm 2 )((212??tva =1.35W／mm 2 對(duì)于最高車速低于以上規(guī)定的制動(dòng)初速度的汽車，按上述條件算出的 e 值允 許略大于 1.8 W／mm 2。故設(shè)計(jì)滿足要求。 另一個(gè)磨損特性指標(biāo)是襯片單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力，比摩擦力越大， 則磨損越嚴(yán)重，單個(gè)車輪制動(dòng)器的比摩擦力為： 對(duì)前輪： =0.0016N/mm =0.48 N/mm3.124058910??RATff 2??0f2 對(duì)后輪： =0.0011 N/mm =0.48 N/mm.720ff 20f2 - 36 - 第六章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) §6.1 制動(dòng)蹄 乘用車和總質(zhì)量較小商用車的制動(dòng)蹄廣泛采用 T 形型鋼碾壓或鋼板沖壓—焊 接制成；總質(zhì)量較大商用車的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵，鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動(dòng)蹄 的結(jié)構(gòu)尺寸和斷面形狀應(yīng)保證其剛度好，但小型車用鋼板制的制動(dòng)蹄腹板上有時(shí) 開(kāi)有一，兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動(dòng)蹄摩擦襯片與制動(dòng)鼓之 間的解除壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。重 型汽車制動(dòng)蹄的斷面有工字形，山字形幾種。 為了提高效率，增加制動(dòng)蹄的使用壽命和減小磨損，在總質(zhì)量較大的商用車 的鑄造制動(dòng)蹄靠近張開(kāi)凸輪一端，設(shè)有滾輪或鑲裝有支持張開(kāi)凸輪的墊片（圖 6- 1。 圖 6-1 鑄鐵制動(dòng)蹄的結(jié)構(gòu)形式 設(shè)計(jì)時(shí)襯片鉚接在制動(dòng)蹄上，制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度商用車的為 5—8mm， 本次設(shè)計(jì)去 8mm。 制動(dòng)蹄采用雙固定式支撐銷支撐。偏心軸調(diào)整制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的 工作表面同軸心。支撐銷由 45 號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵 KTH370- 12 或球墨鑄鐵 QT400-18 件。 §6.2 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過(guò)極限值。 制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面 - 37 - 磨損均勻。 制動(dòng)鼓有鑄造和組合式兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵鑄造，具有機(jī)械加工 容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。為防止制動(dòng)鼓工作時(shí)受載變形，常在制動(dòng)鼓的外 圓周部分鑄有加強(qiáng)肋，用來(lái)加強(qiáng)剛度和散熱效果（圖 6-2a） 。制動(dòng)鼓鼓壁厚的選 取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但實(shí)驗(yàn) 表明，壁厚由 增至 20 mm 時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造 制動(dòng)鼓的壁厚：乘用車為 7-12 mm；中，商用車為 13-18 mm。制動(dòng)鼓在閉合一側(cè) 外緣可開(kāi)小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。 本次設(shè)計(jì)壁厚的選取從其剛度和強(qiáng)度方面考慮，選擇 15mm，材料為灰鑄鐵 HT200。 組合式制動(dòng)鼓的圓柱部分可以用鑄鐵鑄出，腹板部分用鋼板沖壓成形（圖 6- 2b） ；也可以在鋼板沖壓的制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)，鑲裝用離心澆鑄的合金鑄鐵組合構(gòu)成制 動(dòng)鼓（圖 6-2c） ；或主體用鋁合金鑄成，內(nèi)鑲一層珠光體組成的灰鑄鐵作為工作 表面（圖 6-2d） 。組合式制動(dòng)鼓的共同特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的 摩擦系數(shù)。 圖 6-2 制動(dòng)鼓的結(jié)構(gòu)形式 §6.3 摩擦襯片 摩擦襯片的的材料應(yīng)該滿足如下要求： （1）具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。在溫度、壓力升高和工作速度發(fā)生變化時(shí)， 摩擦因數(shù)的變化應(yīng)盡可能小。 （2）具有良好的耐磨性。不僅摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命，而且對(duì)偶摩擦 - 38 - 副的磨耗也要求盡可能小。通常要求制動(dòng)盤的磨耗不大于襯塊的 1/10。 （3）要有盡可能小的壓縮率和膨脹率。壓縮變形太大影響制動(dòng)主缸的排量和 踏板行程，降低制動(dòng)靈敏度。膨脹率過(guò)大，摩擦襯塊和制動(dòng)盤要產(chǎn)生拖磨，尤其 是對(duì)鼓式制動(dòng)器襯片受熱膨脹消除間隙后，可能產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。 （4）制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。 （5）應(yīng)采用對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。 （6）有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以及足夠的抗剪切能力。 （7）應(yīng)將摩擦襯塊的導(dǎo)熱率控制在一定得范圍。要求摩擦襯塊在 300 C 加熱 板上作用 30min 后，背板的溫度不超過(guò) 190 C，防止防塵罩、密封圈過(guò)早老化和 制動(dòng)液溫度迅速升高。 以前制動(dòng)器摩擦襯片使用的是由增強(qiáng)材料（石棉及其他纖維） ，粘結(jié)劑，摩 擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩阻材料。它有制造容易，成本低，不易刮傷對(duì)偶等優(yōu) 點(diǎn)。但由于它又有耐熱性能差，摩擦因數(shù)隨溫度升高而降低，磨耗增高