BJ2020輕型越野車制動器設(shè)計(jì),bj2020,輕型,越野車,制動器,設(shè)計(jì) 國內(nèi)圖書分類號： 工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 BJ2020輕型越野車制動器設(shè)計(jì) 本 科 生： 導(dǎo) 師： 申請學(xué)位級別： 工學(xué)學(xué)士 工程領(lǐng)域： 機(jī)械工程 所在單位： 機(jī)械工程學(xué)院 答辯日期： 2015年6月 授予學(xué)位單位： XXX大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 汽車是現(xiàn)代人們生活中重要的交通工具其是由多個(gè)系統(tǒng)組成的，制動系統(tǒng)就是其中一個(gè)重要的組成部分。它既要使行駛中的汽車減速，又要保證車輛能穩(wěn)定的停駐在原地不動。因此，汽車制動系對于汽車的安全行駛起著舉足輕重的作用。 國內(nèi)汽車市場迅速發(fā)展，隨著汽車保有量的增加，帶來的安全問題也越來越引起人們的注意，而制動系統(tǒng)則是汽車主動安全的重要系統(tǒng)之一。因此，如何開發(fā)出高性能的制動系統(tǒng)，為安全行駛提供保障是我們要解決的主要問題。另外，隨著汽車市場競爭的加劇，如何縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高設(shè)計(jì)效率，降低成本等，提高產(chǎn)品的市場競爭力，已經(jīng)成為企業(yè)成功的關(guān)鍵。 在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)已有的BJ2020輕型越野車車輛的數(shù)據(jù)對其制動器進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中對鼓式制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)、制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。 設(shè)計(jì)所附的多張圖紙對設(shè)計(jì)的思想、制動器的布置設(shè)計(jì)表達(dá)的非常清晰。希望在翻閱說明書的過程中能夠結(jié)合圖紙，這樣就可以更加有效的理解設(shè)計(jì)的思想和意圖。 關(guān)鍵詞:汽車；鼓式制動器；制動輪缸 Abstract Automobile is the important transportation tools in the modern life. It is compositive by many systems. The most important parts are the brake system. The system made the autocar slowdown; what’s more, the automobile is stopped steadily. There by the brake system play an important part in security steer. The rapid development of the domestic vehicle market, However, with increasing of vehicle, security issues are arising from increasingly attracting attention, the braking system is one of important system of active safety. Therefore, how to design a high-performance braking system, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. In addition, with increasing competition of vehicle market, how to shorten the product development cycle, to improve design efficiency and to lower costs, to improve the market competitiveness of products, and has become a key to success of enterprises. In the design, which based on the data of brake s used in BJ2020. Decompose of the brake is designed. The the parameters of drum brake’s configuration are included in this design also. The drawings are very detail to explain the ideas of design and the disposition for the brake system . When you thumb the annotation text, you can combine the drawings, which made you understand the ideas and meaning in this design effectively. Keywords: Automobile；Drum type brake；Synchronous Coefficient 目錄 摘要 II Abstract III 第1章 緒論 1 1.1 汽車制動系概述 1 1.2 汽車制動器的工作原理 2 1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義 3 第2章 制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 5 2.1 制動器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 6 2.2 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)形式即選擇 7 第3章 制動器主要參數(shù)的確定 10 3.1 同步附著系數(shù) 10 3.2 制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 12 3.3 制動器最大制動力矩 14 3.4 制動器因數(shù) 16 3.5 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 19 3.5.1 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 19 3.5.2 摩擦片摩擦系數(shù) 22 3.6 本章小結(jié) 23 第4章 制動器的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4.1 制動蹄摩擦片的壓力分布規(guī)律 24 4.2 制動器因數(shù)及摩擦力矩分析計(jì)算 26 4.3 制動蹄片上的制動力矩 29 4.4 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 35 4.5 制動器的熱容量和溫升的核算 37 4.6 駐車制動計(jì)算 38 4.7 本章小結(jié) 40 第5章 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41 5.1 制動鼓 41 5.2 制動蹄 42 5.3 制動底板 43 5.4 制動蹄的支承 43 5.5 制動輪缸 44 5.6 摩擦材料 44 5.7 制動器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 45 5.8 本章小結(jié) 46 結(jié)論 47 致謝 48 參考文獻(xiàn) 49 附錄1 50 附錄2 70 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 - 70 - 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第1章 緒論 1.1 汽車制動系概述 汽車制動系功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。汽車制動系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全、停車可靠，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性良好、制動系工作可靠性的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。 汽車制動系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置。中興汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動裝置及輔助制動裝置；牽引汽車還應(yīng)有自動制動裝置。 行車制動裝置用于使行駛的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作的可靠。 駐車制動裝置用語汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在斜坡上起步。駐車制動裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動結(jié)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。 應(yīng)急制動裝置用于當(dāng)行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，則可利用其機(jī)械力源（如強(qiáng)力壓縮彈簧）實(shí)現(xiàn)汽車制動。應(yīng)急制動裝置不必是獨(dú)立的制動系統(tǒng)，他可利用行車制動裝置或駐車制動裝置的某些制動器件。應(yīng)急制動裝置也不是每車必備的，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動器也可以起到應(yīng)急制動的作用。 輔助制動裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動機(jī)排氣制動或電渦流制動等的輔助制動裝置，可使汽車下坡長時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動器的負(fù)荷。通常，在總質(zhì)量5t的客車上和總質(zhì)量大于12t的載貨汽車上裝備這種輔助制動-減速裝置。 任何一套制動裝置均由制動器和制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動器有鼓式與盤式之分。行車制動是用腳踩制動踏板操縱車輪制動器來制動全部車輪；而駐車制動則多采用手制動操縱，且利用專設(shè)的中央制動器或利用車輪制動器進(jìn)行制動。利用車輪制動器時(shí)，絕大部分駐車制動器用來制動兩個(gè)后輪。行車制動和駐車制動這兩套裝置，必須具有獨(dú)立的制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動主缸、制動輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有壓縮機(jī)、氣路管路、儲氣筒、控制閥和制動氣室等。 以前，大多數(shù)汽車的駐車制動和應(yīng)急制動都采用中央制動器，其優(yōu)點(diǎn)是制動位于主減速器之前的變速器的第二軸或傳動軸，所需的制動力距較小，容易適應(yīng)手操縱力小的特點(diǎn)。但在用作應(yīng)急制動時(shí)，則往往會是傳動軸超載?，F(xiàn)代汽車由于車速的提高，對應(yīng)急制動的可靠性要求更嚴(yán)格，因此，在中、高級轎車和部分總質(zhì)量在l5t以下的載貨汽車上，多在后輪制動器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動和應(yīng)急制動的作用，從而取消了中央制動器。重型載貨汽車由于采用氣壓制動，故多對后輪制動器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控制而以強(qiáng)力彈簧作為制動力源的應(yīng)急兼駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動器。但也有一些重型汽車除了采用上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動的中央制動器，以便提高制動系的可靠性。 1.2 汽車制動器的工作原理 制動系不工作時(shí)，制動鼓的內(nèi)圓面與制動蹄摩擦片的外圓面之間保持有一定的間隙，使車輪和制動鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。 要使行駛中的汽車減速，駕駛員應(yīng)跺下制動踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流人輪缸，并通過兩個(gè)輪缸活塞推使兩制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動卸就對旋轉(zhuǎn)著的制動鼓作用一個(gè)摩擦力矩M，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個(gè)向前的周繞力F，同時(shí)路面也對車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動力F。制動力F由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架及車身，迫使整個(gè)汽車減速。制動力愈大，汽車減速度也愈大。當(dāng)故開制動踏板時(shí)．回位彈簧即將制動蹄拉回原位，摩擦力矩M和制動力F消失，制動作用即行終止。 顯然，阻礙汽車運(yùn)動的制動力F不僅取決于制動力矩M，還取決于輪胎與路面間的附著條件。如果完全喪失附著，則這種制動系事實(shí)上不可能產(chǎn)生制動汽車的效果。不過，在討論制動系的結(jié)構(gòu)問題時(shí)，一般都假定具備良好的附著條件。 1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)，綜合性地運(yùn)用所學(xué)知識去分析、解決一個(gè)問題，在作設(shè)計(jì)的過程中，所學(xué)知識得到疏理和運(yùn)用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。不少學(xué)生在作完設(shè)計(jì)后，感到自己的實(shí)踐動手、動筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會去競爭，去創(chuàng)造的自信心。 通過大學(xué)的學(xué)習(xí)，從理論與實(shí)踐上均有了一定程度的積累。設(shè)計(jì)就是對我們以往所學(xué)的知識的綜合運(yùn)用與進(jìn)一步的鞏固加深，并對解決實(shí)際問題的能力的訓(xùn)練與檢驗(yàn)。其目的在于： 1、培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想與工作作風(fēng)。 2、進(jìn)一步培養(yǎng)制圖、繪圖的能力。 3、學(xué)會分析與評價(jià)汽車及其各總成的結(jié)構(gòu)與性能，合理選擇結(jié)構(gòu)方案及其有關(guān)參數(shù)。 4、學(xué)會汽車一些主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法以及總體設(shè)計(jì)的一般方法，以畢業(yè)后從事汽車技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。 5、培養(yǎng)獨(dú)立分析、解決問題的能力。 第2章 制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 除了輔助制動裝置是利用發(fā)動機(jī)排氣或其他緩速措施對下長坡的汽車進(jìn)行減緩或穩(wěn)定車速外，汽車制動器幾乎都是機(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)生制動力矩使汽車減速或停車的。 汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器，前者是安裝在車輪處．后者則安裝在傳動系的某軸上，例如變速器第二軸的后端或傳動軸的前端。摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動。內(nèi)張型鼓式制動器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動蹄，后者又安裝在制動底板上，而制動底板則又緊固于前梁或后橋殼的突緣上或變速器殼或與其相固定的支架上；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動鼓，并利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面和制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作某些汽車的中央制動器，現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器，而且在汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，而通常所說的鼓式制動器即是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。當(dāng)制動盤被兩側(cè)的制動塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩。盤式制動器常用作轎車的車輪制動器，也可用作各種汽車的中央制動器。 車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用；而中央制動器則,僅用于駐車制動，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動的作用。 2.1 制動器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 車輪制動器主要用于行車制動系統(tǒng)，有時(shí)也兼作駐車制動之用。制動器主要有摩擦式、液力式、和電磁式等三種形式。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)，但因成本太高，只在一部分總質(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用緩速器。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結(jié)構(gòu)不同，可以分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式只用于中央制動器；鼓式和盤式應(yīng)用最為廣泛。鼓式制動器廣泛應(yīng)用于商用車，輕重型載貨汽車；同時(shí)鼓式制動器結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。 鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)張型鼓式制動器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動蹄，后者又安裝在制動底板上，而制動底板則又緊固于前梁或后橋殼的凸緣上(對車輪制動器)或變速器殼或與其相固定的支架上(對中央制動器)；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動鼓，并利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面和制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。但是現(xiàn)在汽車以很少采用。由于外束型鼓式制動器通產(chǎn)建成為帶式制動器，而且在現(xiàn)代汽車商已經(jīng)很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)[1]。 我選擇的參考車型為BJ2020輕型越野車。 BJ2020作為一款輕型越野車，出于制造成本及維修成本方面考慮，采用鼓式制動器。 2.2 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)形式即選擇 鼓式制動器一般可按其制動蹄的受力情況進(jìn)行分類，它們的制動效能、制動鼓的受力平衡狀態(tài)以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿有艿挠绊懢煌? 制動蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致而分為領(lǐng)蹄和從蹄倆種類型。制動蹄張開的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動蹄稱為領(lǐng)蹄，倆者不一致的則稱從蹄[1]。 不同形式的鼓式制動器的主要區(qū)別有： (1)蹄片鼓動支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同； (2)張開裝置的數(shù)量不同； (3)制動時(shí)兩片蹄片之間有無相互作用。 因蹄片的固定支點(diǎn)和張開力位置不同，使不同形式鼓式制動器的領(lǐng)、從蹄的數(shù)量有差別，并使制動效能不一樣。制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩，稱為制動效能。在評比不同形式制動器的效能時(shí)，常用一種稱為制動器效能因數(shù)的無因次指標(biāo)。制動效能因數(shù)的定義為：在制動鼓或制動盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。 制動效能的穩(wěn)定性是指其效能因數(shù)對摩擦因數(shù)的敏感性。使用中隨溫度和水濕程度變化。要求制動器的效能穩(wěn)定性好，即是其效能對變化敏感性要小。 鼓式制動器可按其制動蹄的受力情況分類如圖2-1它們的制動效能、制動鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿有艿挠绊懢煌? 圖2-1 鼓式制動器簡圖 （a）領(lǐng)從蹄式（凸輪張開）；（b）領(lǐng)從蹄式（制動輪缸張開）；（c）雙領(lǐng)蹄式（非向平衡式）；（d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（e）單向增力式；（f）雙向增力式 制動蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動方向和制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動蹄張開的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。 雙領(lǐng)蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大降。中級轎車的前制動器常用這種形式，這是由于這類汽車前進(jìn)制動時(shí)，前軸的動軸荷及附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反，采用這種結(jié)構(gòu)作為前輪制動器并與領(lǐng)從蹄后輪制動器相匹配，則可較容易的獲得所希望的前、后輪制動力分配（）并使前、后輪制動器的許多零件有相同的尺寸。它所以不用于后輪還由于有兩個(gè)互相成中心對稱的制動輪缸，難于附加駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。 領(lǐng)從蹄式制動器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片之間的間隙。因此得到廣泛的應(yīng)用，特別是用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的后輪制動器[1]。 BJ2020作為輕型越野車前輪采用（c）雙領(lǐng)蹄式制動器，后輪采用（a）領(lǐng)從蹄式制動器。 第3章 制動器主要參數(shù)的確定 BJ2020的主要技術(shù)參數(shù) 汽車的質(zhì)量參數(shù)：整車質(zhì)量（空載），滿載=； 汽車滿載軸荷分配：滿載：前軸745kg,后軸770kg； 最高車速：； 軸距L=2300mm： 輪距:L=1500mm； 質(zhì)心距前軸距離=1071mm 質(zhì)心距后軸距離=1107mm 質(zhì)心高度=690mm 制動器直徑 車輪滾動半徑375.2mm 輪胎規(guī)格：6.50R16-6PR 3.1 同步附著系數(shù) (3-1) 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(shí)抱死，當(dāng)汽車在不同值的路面上制動時(shí)，可能有以下三種情況[3]。 1、當(dāng)時(shí) 線在曲線下方，制動時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； 2、當(dāng)時(shí) 線位于曲線上方，制動時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； 3、當(dāng)時(shí) 制動時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，這時(shí)也是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。為了防止汽車制動時(shí)前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時(shí)的制動減速度為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動（前、后車輪同時(shí)抱死）時(shí)，其制動減速度為，即，為制動強(qiáng)度。在其他附著系數(shù)的路面上制動時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強(qiáng)度。這表明只有在的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。附著條件的利用情況可以用附著系數(shù)利用率（或稱附著力利用率）來表示，可定義為 （3-2） 式中：——汽車總的地面制動力； ——汽車所受重力； ——汽車制動強(qiáng)度。 當(dāng)時(shí)，，，利用率最高。 直到20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)的道路條件還不是很好，汽車的行駛速度也不是很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也并不顯得像前輪抱死而喪失轉(zhuǎn)向能力的后果那樣嚴(yán)重，因此，往往將值定的較低，即處于常遇附著系數(shù)范圍中間較低區(qū)域。而現(xiàn)代的道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動時(shí)后輪先抱死的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會引起側(cè)滑甚至甩尾會發(fā)生掉頭而喪失操縱穩(wěn)定性，因此后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的，所以各類轎車和一般載貨汽車的值均有增大趨勢國外有關(guān)文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)：轎車??；貨車取為宜[2]。 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等制動力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強(qiáng)度、載荷等因素來改變前、后輪制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配線。 為保證汽車制動時(shí)的方向穩(wěn)定性和足夠的附著系數(shù)利用率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會的制動法規(guī)規(guī)定，在各種在和情況下，轎車在0.15≤q≤0.8，其他汽車在0.15≤q≤0.3的范圍內(nèi)，前輪均應(yīng)能先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.2≤≤0.8的范圍內(nèi)，必須滿足q≥0.1+0.85（—0.2）。我國GB12676—1999附錄《制動力在車軸（橋）之間的分配及牽引車與掛車之間制動協(xié)調(diào)性要求》也等采用了其內(nèi)容。 參考與BJ2020同類車型的值，取。 3.2 制動強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 根據(jù)所選的同步附著系數(shù)，可求得： （3-3） 式中：——汽車軸距，； ——制動力分配系數(shù)； ——汽車質(zhì)心高度。 進(jìn)而求得 （3-4） （3-5） 式中：——制動強(qiáng)度； ——汽車總的地面制動力； ——前軸車輪的地面制動力； ——后軸車輪的地面制動力。 當(dāng)時(shí)，，故，；。 此時(shí)，符合GB12676—1999的要求。 當(dāng)時(shí)，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。此時(shí)求得： （3-6） （3-7） （3-8） 表3-1 取不同值時(shí)對比GB 12676-1999的結(jié)果 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 3050.4 5238.0 8344.6 11862.3 15878.6 22716.3 37000.8 0.062 0.1315 0.2095 0.2978 0.3987 0.5149 0.5574 0.6693 0.7032 0.7407 0.7824 0.8291 0.8818 0.9416 GB12676—1999 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 符合國 家標(biāo)準(zhǔn) 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 符合國 家標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)時(shí)，可能得到的最大的制動力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。此時(shí)求得： （3-9） （3-10） （3-11） 表3-2 取不同值時(shí)對比GB 12676-1999的結(jié)果 GB12676—1999 0.8 32069.8 0.8060 1.0075 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 3.3 制動器最大制動力矩 為保證汽車有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前、后輪制動器的制動力矩。 最大制動力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動力與地面作用于車輪的法向力成正比。所以，雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死的制動力之比為[4] （3-12） 式中：——汽車質(zhì)心離前、后軸的距離； ——同步附著系數(shù)； ——汽車質(zhì)心高度。 通常，上式的比值：轎車約為1.3——1.6；貨車約為0.5——0.7；本次計(jì)算取上式的比值為1.4。 制動器所能產(chǎn)生的制動力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 （3-13） （3-14） 式中：——前軸制動器的制動力，； ——后軸制動器的制動力，； ——作用于前軸車輪上的地面法向反力； ——作用于后軸車輪上的地面法向反力； ——車輪的有效半徑 對于選取較大值的各類汽車，則應(yīng)從保證汽車制動時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸制動力矩為 （3-15） （3-16） 式中：——該車所能遇到的最大附著系數(shù)； ——制動強(qiáng)度； ——車輪有效半徑。N?m 其中 則 單個(gè)后輪制動器產(chǎn)生的制動力矩為 單個(gè)前輪制動器產(chǎn)生的制動力矩為 單個(gè)車輪制動器應(yīng)有的最大制動力矩為的一半，為1540.805N?m。 3.4 制動器因數(shù) 制動器因數(shù)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，用于比較不同結(jié)構(gòu)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[3]，即 （3-17） 式中：——制動器的摩擦力矩； ——制動鼓或制動盤的作用半徑； ——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。 對于鼓式制動器，若作用于兩蹄的張開力分別為、，制動鼓內(nèi)圓柱面半徑即制動鼓工作半徑為，兩蹄給予制動鼓的摩擦力矩分別為和，則兩蹄的效能因數(shù)即制動蹄因數(shù)分別為： （3-18） （3-19） 整個(gè)鼓式制動器的制動因數(shù)則為 （3-20） 當(dāng)時(shí)，則 （3-21） 蹄與鼓間作用力的分布，其合力的大小、方向及作用點(diǎn)，需要較精確地分析、計(jì)算才能確定。今假設(shè)在張力P的作用下制動蹄摩擦襯片與鼓之間作用力的合力N作用于襯片的B點(diǎn)上。這一法向力引起作用于制動蹄襯片上的摩擦力為為摩擦系數(shù)。a，b，c，h，R 及為結(jié)構(gòu)尺寸，圖3-1所示。 圖3-1 鼓式制動器的簡化受力圖 對領(lǐng)蹄取繞支點(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （3-22） 由上式得領(lǐng)蹄的制動蹄因數(shù)為 （3-23） 當(dāng)制動鼓逆轉(zhuǎn)時(shí)，上述制動蹄便又成為從蹄，這時(shí)摩擦力的方向與圖3-1所示相反，用上述分析方法，同樣可得到從蹄繞支點(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （3-24） 由式可知：當(dāng)趨近于占時(shí)，對于某一有限張開力，制動鼓摩擦力趨于無窮大。這時(shí)制動器將自鎖。自鎖效應(yīng)只是制動蹄襯片摩擦系數(shù)和制動器幾何尺寸的函數(shù)。 由上述對領(lǐng)從蹄式制動器制動蹄因數(shù)的分析與計(jì)算可以看出，領(lǐng)蹄由于摩擦力對蹄支點(diǎn)形成的力矩與張開力對蹄支點(diǎn)的力矩同向而使其制動蹄因數(shù)值大，而從蹄則由于這兩種力矩反向而使其制動蹄因數(shù)值小。兩者在=0.3～0.35范圍內(nèi)，當(dāng)張開力時(shí)，相差達(dá)3倍之多。圖3-2給出了領(lǐng)蹄與從蹄的制動蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線。由該圖可見，當(dāng)增大到一定值時(shí)，領(lǐng)蹄的和均趨于無限大。它意味著此時(shí)只要施加一極小張開力，制動力矩將迅速增至極大的數(shù)值，此后即使放開制動踏板，領(lǐng)蹄也不能回位而是一直保持制動狀態(tài)，發(fā)生“自鎖”現(xiàn)象。這時(shí)只能通過倒轉(zhuǎn)制動鼓消除制動。領(lǐng)蹄的和隨的增大而急劇增大的現(xiàn)象稱為自行增勢作用。反之，從蹄的和隨的增大而減小的現(xiàn)象稱為自行減勢作用[4]。 在制動過程中，襯片的溫度、相對滑動速度、壓力以及濕度等因素的變化會導(dǎo)致摩擦系數(shù)的改變。而摩擦系數(shù)的改變則會導(dǎo)致制動效能即制動器因數(shù)的改變。制動器因數(shù)對摩擦系數(shù) 的敏感性可由來衡量，因而稱為制動器的敏感度，它是制動器效能穩(wěn)定性的主要決定因素，而除決定于摩擦副材料外，又與摩擦副表面的溫度和水濕程度有關(guān)，制動時(shí)摩擦生熱，因而溫度是經(jīng)常起作用的因素，熱穩(wěn)定性更為重要。 熱衰退的臺架試驗(yàn)表明，多次重復(fù)緊急制動可導(dǎo)致制動器因數(shù)值減小50%，而下長坡時(shí)的連續(xù)和緩制動也會使該值降至正常值的30%。 圖3-2 制動蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)與摩擦系數(shù)的關(guān)系 1—領(lǐng)蹄；2—從蹄 由圖3-2圖3-2圖3-2圖3-2圖3-2可以看出，領(lǐng)蹄的制動蹄因數(shù)雖大于從蹄，但其效能穩(wěn)定性卻比從蹄差。就整個(gè)鼓式制動器而言，也在不同程度上存在以為表征的效能本身與其穩(wěn)定性之間的矛盾。由于盤式制動器的制動器因數(shù)對摩擦系數(shù)的導(dǎo)數(shù)()為常數(shù)，因此其效能穩(wěn)定性最好[5]。 給出了不同結(jié)構(gòu)類型制動器的制動因數(shù)BF或制動器外部因數(shù)，，其中凸輪的制動器外部因數(shù)等于制動器輸出力矩除以凸輪軸輸入力矩； BJ2020輕型越野車前輪為雙領(lǐng)蹄式制動器所以BF=4.3后輪為領(lǐng)從蹄式制動器BF=2.6 3.5 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 3.5.1 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 1.制動鼓直徑D或半徑R 當(dāng)輸入力一定時(shí)，制動鼓的直徑越大，則制動力矩越大，且使制動器的散熱性能越好。但直徑的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且的增大也使制動鼓的質(zhì)量增加，使汽車的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車的行駛的平順性。制動鼓與輪輞之間應(yīng)有一定的間隙，此間隙一般不小于20mm——30mm，以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動鼓直徑的尺寸。另外制動鼓直徑D與輪輞直徑Dr之比的一般范圍為[5] 轎車D/Dr=0.64——0.74mm 貨車D/Dr=0.70——0.83mm BJ2020為輕型越野車，所以取 2、制動蹄摩擦村片的包角及寬度b 摩擦襯片的包角通常在度范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角 度時(shí)磨損最小，制動鼓的溫度也最低，而制動效能則最高。在減小雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角也不宜大于120度，因?yàn)檫^大不僅不利于散熱，而且易使制動作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。 表3-3 《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》 制動鼓直徑D 制動蹄片寬度B 160 30 35 40 45 50 60 180 30 35 40 45 50 60 75 200 30 35 40 45 50 60 75 220 30 35 40 45 50 60 75 90 240 40 50 60 75 90 110 260 40 50 60 75 90 110 280 40 50 60 75 90 110 300 45 60 75 85 100 120 （310） 50 65 75 85 95 100 120 140 320 50 65 75 85 95 100 120 140 340 55 80 100 120 140 160 180 （350） 65 80 100 120 140 160 180 綜合上述設(shè)計(jì)BJ2020選= 由Error! Reference source not found.的規(guī)定，選取制動蹄摩擦片寬度b=75mm 摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減少磨損，但過大則不易保證與制動鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動時(shí)使其單位壓力不超過的條件來選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇值。另外，根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式車輪制動器總的襯片摩擦面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大，如表3-4所示而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積A又決定于制動鼓半徑R、襯片寬度及包角，即： 制動器各蹄摩擦襯片總摩擦面積愈大，則制動時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力愈小，從而磨損愈小。 表3-4 制動器襯片摩擦面積 汽車類別 汽車總質(zhì)量 單個(gè)制動器總的襯片摩擦面積 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(多為600~1200) 由表3-4數(shù)據(jù)可知設(shè)計(jì)符合要求。 3、摩擦襯片起始角 摩擦襯片起始角如圖3-3所示。通常是將摩擦襯片布置在制動蹄外緣的中央，并令。有時(shí)為了使用單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點(diǎn)對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。 圖3-3 鼓式制動器的主要幾何參數(shù) 4、張開力的作用線至制動器中心的距離 在滿足制動輪缸布置在制動鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離（見圖3-3）盡可能地大，以提高其制動效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取。 5、制動蹄支銷中心的坐標(biāo)位置與 如圖3-3所示，制動蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸盡可能地小設(shè)計(jì)時(shí)常取，以使盡可能地大，初步設(shè)計(jì)可暫取。 3.5.2 摩擦片摩擦系數(shù) 選擇摩擦片時(shí)，不僅希望起摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定性好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純的追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。后者對蹄式制動器是非常重要的各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性能越差。所以在制動器設(shè)計(jì)時(shí)，并非一定要追求最高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國產(chǎn)的制動摩擦片材料在溫度低于250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù)已不成問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動器的制動力矩，取可使計(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人體無害的材料。 3.6 本章小結(jié) 本章計(jì)算了制動器有關(guān)制動力的分配，制動強(qiáng)度、制動力矩等相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算。求出了制動器的制動去力矩和相關(guān)的分配曲線圖。以確定所設(shè)計(jì)的制動器滿足要求；另介紹了制動器的主要零部件，通過相關(guān)的要求選取數(shù)值進(jìn)行計(jì)算求出制動鼓的結(jié)構(gòu)主要參數(shù)。 第4章 制動器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 制動蹄摩擦片的壓力分布規(guī)律 從前面的分析可知，制動器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動器因數(shù)BF有很大影響。掌握制動蹄摩擦面上的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動器因數(shù)。但用解析方法精確計(jì)算沿蹄片長度方向的壓力分布規(guī)律比較困難，因?yàn)槌四Σ链迤袕椥匀菀鬃冃瓮?，制動鼓，制動蹄以及支撐也會有彈性變形，但與摩擦片的變形量相比，則相對很小。故在通常的近似計(jì)算中只考慮村片徑向變形的影響，替他零件的變形的影響較小，可忽略不計(jì)，即通常作如下一些假定。 （1）制動鼓、制動蹄為絕對剛性體； （2）在外力作用下，變形僅發(fā)生在摩擦襯片上； （3）壓力與變形符合虎克定律。 由于本次設(shè)計(jì)前輪采用的時(shí)雙領(lǐng)蹄式制動鼓，后輪采用的是領(lǐng)從蹄式的制動鼓。 如圖4-1所示，制動蹄在張開力P作用下繞支承銷點(diǎn)轉(zhuǎn)動張開，設(shè)其轉(zhuǎn)角為，則蹄片上某任意點(diǎn)A的位移為 =· （4-1） 由于制動鼓剛性對制動蹄運(yùn)動的限制，則其徑向位移分量將受壓縮，徑向壓縮為 (4-2) 圖4-1 制動摩擦片徑向變形分析簡圖 (4-3) 從圖4-1中的幾何關(guān)系可看到 (4-4) = (4-5) 因?yàn)闉槌Ａ浚瑔挝粔毫妥冃纬烧?，所以蹄片上任意一點(diǎn)壓力可寫成 （4-6） 即制動器蹄片上壓力呈正弦分布，其最大壓力作用在與連線呈90°的徑線上。上述分析對于新的摩擦襯片是合理的，但制動器在使用過程中摩擦襯片有磨損，摩擦襯片在磨損的狀況下，壓力分布又會有差別。按照理論分析，如果知道摩擦襯片的磨損特性，也可確定摩擦襯片磨損后的壓力分布規(guī)律。根據(jù)國外資料，對于摩擦片磨損具有如下關(guān)系式 （4-7） 式中：W——磨損量； K——磨損常數(shù)； ——摩擦系數(shù)； ——單位壓力； ——磨擦襯片與制動鼓之間的相對滑動速度。 圖4-2 作為磨損函數(shù)的壓力分布值 通過分析計(jì)算所得壓力分布規(guī)律如圖4-2所示。圖中表明在第11次制動后形成的單位面積壓力仍為正弦分布。如果摩擦襯片磨損有如下關(guān)系： （4-8） 式中：——磨損常數(shù)。 則其磨損后的壓力分布規(guī)律為(C也為一常數(shù))。結(jié)果表示于圖4-2 4.2 制動器因數(shù)及摩擦力矩分析計(jì)算 如前所述，通常先通過對制動器摩擦力矩計(jì)算的分析，再根據(jù)其計(jì)算式由定義得出制動器因數(shù)BF的表達(dá)式。假設(shè)鼓式制動器中制動蹄只具有一個(gè)自由度運(yùn)動，由此可得： (1)定出制動器基本結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦片包角及其位置布置參數(shù)，并規(guī)定制動鼓旋轉(zhuǎn)方向； (2)參見3.6.1節(jié)確定制動蹄摩擦片壓力分布規(guī)律，令； (3)在張開力P作用下，確定最大壓力值。 參見圖4-3，所對應(yīng)的圓弧，圓弧面上的半徑方向作用的正壓力為，摩擦力為。把所有的作用力對點(diǎn)取矩，可得 （4-9） 據(jù)此方程可求出的值。 圖4-3 制動蹄摩擦力矩分析計(jì)算 （4）、計(jì)算沿摩擦片全長總的摩擦力矩 （4-10） （5）、由公式導(dǎo)出制動器因數(shù) 由于導(dǎo)出過程的繁瑣，下面對支承銷式領(lǐng)—從蹄制動器的制動因數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。 1.支承銷式領(lǐng)-從蹄制動器 單個(gè)領(lǐng)蹄的制動蹄因數(shù)BFTl （4-11） 單個(gè)從蹄的制動蹄因數(shù)BFT2 （4-12） 以上兩式中： 以上各式中有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)見圖4-4 整個(gè)制動器因數(shù)為 2.支承銷式雙領(lǐng)蹄制動器 (4-13) 由-可得 圖4-4 支承銷式制動蹄 4.3 制動蹄片上的制動力矩 在計(jì)算鼓式制動器時(shí)，必須建立制動蹄對制動鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動力矩之間的關(guān)系。 為計(jì)算有一個(gè)自由度的制動蹄片上的力矩，在摩擦襯片表面上取一橫向單元面積，并使其位于與軸的交角為處，單元面積為。，其中b為摩擦襯片寬度，R為制動鼓半徑，為單元面積的包角，如圖4-4所示。 由制動鼓作用在摩擦襯片單元面積的法向力為： （4-14） 而摩擦力產(chǎn)生的制動力矩為 (4-15) 在由至區(qū)段上積分上式，得 （4-16） 當(dāng)法向壓力均勻分布時(shí)，則有 （4-17） 式（4-6）和式（4-7）給出的由壓力計(jì)算制動力矩的方法，但在實(shí)際計(jì)算中采用由張開力P計(jì)算制動力矩的方法則更為方便。 圖4-5 張開力計(jì)算用圖 增勢蹄產(chǎn)生的制動力矩可表達(dá)如下： （4-18） 式中:——單元法向力的合力； ——摩擦力的作用半徑(見圖4-5)。 如果已知制動蹄的幾何參數(shù)和法向壓力的大小，便可算出蹄的制動力矩。 為了求得力與張開力的關(guān)系式，寫出制動蹄上力的平衡方程式： （4-19） 式中：——軸與力的作用線之間的夾角； ——支承反力在工：軸上的投影。 解式(4-9)，得 （4-20） 對于增勢蹄可用下式表示為 （4-21） 對于減勢蹄可類似地表示為 （4-22） 圖4-6 力矩計(jì)算用圖 為了確定，及，，必須求出法向力N及其分量。如果將(見圖4-6)它投影在軸和軸上分量和的合力，則根據(jù)式（4-5）有： （4-23） 因此 = 式中：。 根據(jù)式(4-8)和式(4-6)，并考慮到 （4-24） 則有 由于設(shè)計(jì)和不同，因此和值也同的。對具有兩蹄的制動器來說，其制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 （4-25） 由式（4-15）和式（4-16）知 ==0.6305 ==0.1166 根據(jù)GB 12676-1999中對汽車行車制動性的要求，在規(guī)定的車速下，各類車輛試驗(yàn)結(jié)果必須達(dá)到下表4-1、表4-2規(guī)定的最低性能要求。 表4-1 制動性能對最大制動距離的規(guī)定 車輛類型 試驗(yàn)車制動初速度，km/h 80 60 60 80 60 60 制動距離，m 表4-2 制動性能對充分發(fā)出的平均減速度最大控制力和的規(guī)定 車輛類型 充分發(fā)出的平均減速度，m/s2 5.8 5 最大控制力，N 500 700 由表4-1求知制動距離m，從而求知制動減速度m/s2；結(jié)合由表3.5類汽車滿載時(shí)充分發(fā)出的平均減速度的要求，設(shè)計(jì)取m/s2。 由于設(shè)計(jì)車輪制動器全部采用同一規(guī)格的制動器。因此，考慮前后軸的載荷不同，以及制動時(shí)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)也不一樣。 前軸的地面制動力為： 式中：——前軸的地面制動力； ——后軸的地面制動力； ——滿載時(shí)前軸負(fù)荷； ——滿載時(shí)后軸負(fù)荷； ——前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，商用車常?。?.2~1.4）； ——后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，商用車常取（1.1~1.2）。 由于所以取進(jìn)行計(jì)算。 后軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的制動力矩： 式中：——車輪的滾動半徑。 單個(gè)車輪制動器的制動力矩為 953.383N?m488.766N?m 最大附著系數(shù)時(shí)單個(gè)車輪制動器應(yīng)有的最大制動力矩，符合要求。 對于液壓驅(qū)動的制動器來說，，所需的張開力為 對于凸輪張開機(jī)構(gòu)，其張開力可由前術(shù)作用在蹄上的力矩平衡條件得到的方程式求出： 計(jì)算蹄式制動器時(shí)，必須檢查蹄有無自鎖的可能，由式得出自鎖條件。當(dāng)該式的分母等于零時(shí)，蹄自鎖： （4-26） 式子成立，不會自鎖。 由式(4-6)和式(4-11)可求出領(lǐng)蹄表面的最大壓力為： =47280.769 式中：，，，，，——見圖4-5； ，——見圖4-6； ——摩擦襯片寬度； ——摩擦系數(shù)。 4.4 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片的磨損，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。 汽車的制動過程是將其機(jī)械能(動能、勢能)的一部分轉(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，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片的磨損愈嚴(yán)重。 制動器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價(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/mm2。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動器和單個(gè)后輪制動器的比能量耗散率分別為 (4-27) (4-28) 式中：——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； ——汽車總質(zhì)量； 、——汽車制動初速度與終速度，m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量3.5t以上的貨車取=18m/s； ——制動減速度，m/s2，計(jì)算時(shí)取=0.6； ——制動時(shí)間，s； Al，A2——前、后制動器襯片的摩擦面積； ——制動力分配系數(shù)。 在緊急制動到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有 (4-29) (4-30) 其中 鼓式制動器的比能量耗損率以不大于1.8W/mm2為宜，但當(dāng)制動初速度低于式(4-22)下面所規(guī)定的值時(shí)，則允許略大于1.8W/mm2。比能量耗散率過高，不僅會加速制動襯片的磨損，而且可能引起制動鼓的龜裂。 因此，符合磨損和熱的性能指標(biāo)要求。 磨損特性指標(biāo)也可用襯片的比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力來衡量。 單個(gè)車輪制動器的比摩擦力為 （4-31） 式中：——單個(gè)制動器的制動力矩； R——制動鼓半徑(或制動盤有效半徑)； A——單個(gè)制動器的襯片摩擦面積。 當(dāng)制動減速度j=0.6時(shí)，鼓式制動器的比摩擦力以不大于0.48N/mm2為宜 磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功即比滑磨功，來衡量 （4-32） 式中：——汽車總質(zhì)量，kg； ——汽車最高車速，m/s； ——車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積，cm2； []——許用滑磨功，對轎車取[]＝1000～1500J/cm2；對客車和貨車取[]＝600～800J/cm2。 因此，符合磨損和熱的性能指標(biāo)要求。 4.5 制動器的熱容量和溫升的核算 應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件 （4-33） 式中：——各制動鼓的總質(zhì)量； ——與各制動鼓相連的受熱金屬件(如輪轂、輪輻、輪輞等)的總質(zhì)量； ——制動鼓材料的比熱容，對鑄鐵c=482 J/（kg?K），對鋁合金c=880 J/（kg?K）； ——與制動鼓(盤)相連的受熱金屬件的比熱容； ——制動鼓(盤)的溫升(一次由=30km/h到完全停車的強(qiáng)烈制溫升不應(yīng)超過15℃)； L——滿載汽車制動時(shí)由動能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動過程迅速，可以認(rèn)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給前、后制動器，即 (4-34) (4-35) 式中 ——滿載汽車總質(zhì)量； ——汽車制動時(shí)的初速度； ——汽車制動器制動力分配系數(shù)。 由以上計(jì)算校核可知符合熱容量和溫升的要求。 4.6 駐車制動計(jì)算 圖4-5為汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力情況，由此可得出汽車上坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： （4-36） 同樣可求出汽車下坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： （4-37） 根據(jù)后軸車輪附著力與制動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 （4-38） 求得汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 一般要求各類汽車的最大停住坡度不應(yīng)小于；汽車列車的最大停駐坡度約為左右。 圖4-7 汽車在坡路上停駐時(shí)的受力簡圖 為了使汽車能在接近于由上式確定的坡度為的坡路上停駐，則應(yīng)使后軸上的駐車制動力矩接近于由所確定的極限值 (因)，并保證在下坡路上能停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。 單個(gè)后輪駐車制動器的制動上限為 4.7 本章小結(jié) 本章對制動蹄摩擦片進(jìn)行了壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律，制動蹄片上的制動力矩，制動器因數(shù)及摩擦力矩，駐車制動等進(jìn)行了計(jì)算；進(jìn)而對制動器材料以及力矩更好的安排。 第5章 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 制動鼓 制動鼓應(yīng)具有高的剛性和大的熱容量，制動時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。中型、重型貨車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵HT200或合金鑄鐵制造的制動鼓(圖5-1(a))；輕型貨車和一些轎車則采用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動鼓(圖5-1(b))；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動鼓(圖5-1(c))在轎車上得到了日益廣泛的應(yīng)用。鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金制動鼓本體