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第一章 緒論
1.1 工程車輛制動器的發(fā)展方向
目前，大型工程機(jī)械制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有兩個(gè)方面的趨勢。其一：行車制動由干式制動器向濕式封閉式全盤式制動器的方向發(fā)展。這種制動器不但防水，防塵，耐磨損，制動性能穩(wěn)定，沒有調(diào)整，壽命長，散熱效果好，摩擦副間的溫度降低顯著，而且容易實(shí)現(xiàn)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。其二：制動器的傳動裝置由氣頂液制動系統(tǒng)向全液壓動力制動的方向發(fā)展。這種制動裝置的制動踏板直接操縱制動液壓閥，可以省去氣動元件，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且冬季不會因?yàn)榈蜏囟鴥鼋Y(jié)，不需放水進(jìn)行保養(yǎng)，閥體和管路不會銹蝕，提高了制動的可靠性和安全性，所以在輪式裝載機(jī)以及礦用車的制動系統(tǒng)等大型工程車中的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)在工程車輛通常使用的制動器有鼓式制動器、盤式制動器及濕式多盤式制動器。前面的兩種為干式制動器，而后面的一種為濕式制動器。目前干式制動器用于各種機(jī)動車輛，而濕式多盤式制動器則主要應(yīng)用于那些工作環(huán)境惡劣或使用條件苛刻的工程車輛，如裝載機(jī)、挖掘機(jī)、運(yùn)載機(jī)、礦用汽車、水陸兩用車以及其他特用工程車輛。在國外的工程車輛采用濕式多盤式制動器已很普遍，整車如沃爾沃自卸車；專門生產(chǎn)配有濕式多盤式制動器車橋的公司有美國美弛車橋公司，德國凱賽爾車橋公司等。然而在國內(nèi)的工程車輛目前也開始初步使用濕式多盤式制動器作為制動裝置，如山東達(dá)潤專用車制造公司、勝利油田工程機(jī)械廠制造的用于石油勘探與開發(fā)的2用運(yùn)輸車上以及天津工程機(jī)械廠制造的用于公路施工的平地機(jī)上，近期又將其研制與生產(chǎn)的新型濕式多盤式制動器安裝在廈門叉車廠制造的大噸位叉車上，該叉車轉(zhuǎn)向與濕式多盤式制動器共用1個(gè)液壓油路。隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在我國工程車輛中濕式多盤式制動器取代干式制動器是必然的趨勢。
其獨(dú)特之處在于：
(1)為完全封閉的結(jié)構(gòu)，環(huán)形工作的面積較大，并且防止了泥、水、油的浸入，從而制動穩(wěn)定，在使用壽命期內(nèi)一般無需調(diào)整和維修。
(2)采用多片結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較小的襯片壓力下獲得較大的制動力矩，而元件承受的壓力降低，摩擦片的單位面積受壓力小。
(3) 隨著摩擦材料的發(fā)展，濕態(tài)摩擦系數(shù)也會得到相應(yīng)的改善， 改變摩擦副的數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動扭矩的大小，易于實(shí)現(xiàn)摩擦偶件的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。
(4)采用單一的制動活塞推動結(jié)構(gòu)，耦合摩擦受力均勻，圓盤空間和重型長坡制動條件允許沒有凋整并準(zhǔn)許滑轉(zhuǎn)傳遞扭矩扭矩，特別適合重載且長坡制動的工況。
(5) 油循環(huán)冷卻降溫，液壓傳動，具有良好的保溫性能，減少維修，延長使用壽命。根據(jù)制動強(qiáng)度選擇執(zhí)行或冷卻，其冷卻的方法。，潤滑差速器和邊行星齒輪減速器油的輪子之間可以直接流制動器的制動盤，以達(dá)到冷卻效果。
(6) 固定盤和制動殼通過花鍵連接，摩擦盤裝在固定盤之間，隨著車輪旋轉(zhuǎn)。制動時(shí)，固定盤壓向摩擦片，摩擦片減速，以降低車輪轉(zhuǎn)速，以達(dá)到制動的目的。
1.2 國內(nèi)外濕式多盤式制動器的發(fā)展?fàn)顩r
國外高度重視濕式多盤式制動器的研究，已經(jīng)開發(fā)出了各種形式的濕式多盤式制動器，而且應(yīng)用也越來越廣泛。國外幾大工程機(jī)械公司，已在整機(jī)設(shè)汁時(shí)考慮采用濕式多盤式制動器。叉車，裝載機(jī)等，已廣泛用于濕式多盤制動器，煤礦井下的自行式車輛也開始采用濕多盤式制動系統(tǒng)。近年來，又開發(fā)了全封閉彈簧制動液壓制動盤式制動器，制動更加安全可靠，使用壽命更長，且?guī)缀醪恍枰S護(hù)?？梢詫?shí)現(xiàn)工作制動，停車制動和緊急制動，從而大大簡化了液壓制動系統(tǒng)，以促進(jìn)整體布局。手動剎車泵，當(dāng)汽車發(fā)生動力故障可以被其他車輛牽引，濕式多盤式制動器代替干式制動器將成為一種必然的趨勢
大多數(shù)外國非道路車輛制動系統(tǒng)都配備濕式多盤制動器，而在國內(nèi)濕式多盤式制動器的研究和開發(fā)工作才剛剛開始，應(yīng)用程序是不是很常見，沒有很成熟的技術(shù)，需要不斷的開拓。國內(nèi)應(yīng)用的濕式多盤式制動器中有自行研制的也有從國外引進(jìn)的。雖然國內(nèi)濕式多盤式制動器的應(yīng)用起步較晚，但其應(yīng)用前景十分可觀。隨著工程機(jī)械向大型化，高性能性能和自動化方向發(fā)展，人們對制動控制裝置的可操作性，穩(wěn)定性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求也越來越高，人們越來越意識到：濕式多盤式制動器技術(shù)的制動性能，效率高，安全性好，不需要調(diào)整和維修，制動性能優(yōu)于干式制動。為了提高設(shè)備的性能和生產(chǎn)力，設(shè)計(jì)時(shí)候會普遍采用濕式多盤式制動器。濕式多盤式制動器代替干式制動是勢在必行。
1.3國內(nèi)盤式制動器與鼓式制動器的優(yōu)缺點(diǎn)
1.3.1鼓式制動器
鼓式制動也叫塊式制動，是靠制動塊在制動輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。鼓式制動是早期設(shè)計(jì)的制動系統(tǒng)，制動鼓設(shè)計(jì)，于1902年，已在馬車運(yùn)輸中使用，直到大約1920年在汽車行業(yè)被廣泛使用。現(xiàn)在鼓式制動器的主流是內(nèi)張式，制動塊（剎車蹄）位于制動輪內(nèi)側(cè)里面的剎車時(shí)，在剎車的時(shí)候制動塊向外張開，剎車片摩擦制動輪，達(dá)到制動的目的。相對于盤式制動器，鼓式制動器的制動性能和散熱要差很多了，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，不同的道路上制動力變化很大，不容易控制。由于散熱性能差，制動過程中收集了大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫下極易發(fā)生非常復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，導(dǎo)致降低制動效能的影響，更容易出現(xiàn)高溫。此外，鼓式制動器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)整制動蹄差距，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。當(dāng)然，鼓式制動器并非一無是處，它的成本比較便宜，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。四輪汽車的制動過程中，由于前輪負(fù)載的作用慣性通常占70％-80％的所有汽車的負(fù)載，就采用前盤后鼓的制動方式，后輪輔助制動的效果，因此汽車制造商為了節(jié)省成本，剎車前盤后鼓。然而，由于重型車輛的車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，所以很多重型車輛仍使用四鼓設(shè)計(jì)。
1）鼓式制動的優(yōu)點(diǎn)：鼓式剎車，因?yàn)閯x車由于剎車片外張，甚至與制動鼓外張的輪旋轉(zhuǎn)扭曲一個(gè)角度，剎車制動力越大，這種情況更為明顯。一般大型工程車輛還是使用鼓式剎車，除了成本較低，大型車和小型車鼓剎車，差別可能只有大型采氣動輔助，而小型車采用真空協(xié)助，以幫助剎車。成本較低：鼓式制動器制造技術(shù)水平較低，并且最早在制動系統(tǒng)中使用，所以比盤式制動器的制造成本要低。
2）鼓式剎車的缺點(diǎn)，由于鼓式制動器的摩擦片在制動鼓中密封，導(dǎo)致剎車片磨損碎屑不能被驅(qū)散，制動鼓及墊片，接觸面影響制動性能。鼓式制動器的最大缺點(diǎn)是陰雨天，浸雨水會打滑，導(dǎo)致剎車失靈。這是最可怕的。
1.3.2盤式制動器
盤式制動器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)組件稱為制動盤，金屬盤結(jié)束。其固定部分是多種結(jié)構(gòu)類型可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊，每個(gè)制動器中有2至4個(gè)制動塊。這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱為制動鉗。這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片是一個(gè)圓盤形，所有的制動盤摩擦片接觸的臉，這個(gè)剎車被稱為整體制動。在過去只作為中央制動器，但越來越多的汽車和卡車的車輪制動器使用各級鉗盤式制動器。整體風(fēng)格制動器只有少數(shù)的機(jī)動車輛的車輪制動器（重型車）。鉗盤式制動器可分為兩種類型的固定鉗盤式和浮動鉗盤式.
摩擦盤式制動器和鼓式制動器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一般無摩擦助勢作用，因此制動性能摩擦系數(shù)的影響較小，性能更加穩(wěn)定；浸泡在水中后性能下降較少，只受一兩次制動就可以恢復(fù)到正常情況；制動盤厚度方向的熱膨脹量非常小，還不如制動鼓制動間隙的熱膨脹；制動相同的情況下，一般小規(guī)模和質(zhì)量輸出力矩結(jié)果是提高剎車踏板的行程過大，更容易實(shí)現(xiàn)自動間隙調(diào)整，修復(fù)和維護(hù)操作更簡單。對于鉗盤式制動器，由于制動盤暴露在外，還有良好的散熱優(yōu)勢。制動盤式制動器的缺點(diǎn)是不那么有效，所以驅(qū)動液壓制動系統(tǒng)的管路壓力較高，一般采用伺服裝置。
盤式制動器的主要缺點(diǎn)是難以完全避免污垢和鐵銹（但封閉的多片全盤式制動器除外）；同時(shí)在作為駐車制動時(shí)，所需的額外的駐車制動傳動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，因此一些汽車使用前輪盤式后輪輪轂制動系統(tǒng)；此外，由于沒有自行增勢作用，制動效率低，中型汽車使用時(shí)需要加力裝置
干盤式制動器雖然制動性能穩(wěn)定，能承受的溫度，水和車的速度的影響，良好的抗衰退性能等優(yōu)點(diǎn)，但只有一個(gè)制動盤，摩擦體積小，單位面積受壓力高，散熱條件差。因此，隨著對制動性能要求十分嚴(yán)格的施工機(jī)械和設(shè)備的不斷發(fā)展，干盤式制動器逐步被制動性能更好的濕式多盤式制動器所取代。20世紀(jì)80年代中期，在與國外地下裝載機(jī)技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收后，開始了濕式多盤制動器的研究。 20世紀(jì)80年代末開始研制汽車濕式多盤制動器產(chǎn)品，已開發(fā)出液壓制動、彈簧制動液壓制動、彈簧制動液壓升降制動，多功能和非驅(qū)動橋型部分產(chǎn)品已在使用車輛以良好的效果。
第二章 濕式制動器結(jié)構(gòu)與工作原理
2.1 濕式多盤式制動器的結(jié)構(gòu)
2.2 工作原理
濕式多盤式制動器的殼體通過螺栓聯(lián)結(jié)在橋殼上，殼蓋套在輪轂外，制動器的右端采用浮動油密封。這樣在制動器箱體中間形成一個(gè)密閉的腔體，里面裝配有制動盤、制動活塞以及摩擦片。半軸則通過輪轂的配合連接到摩擦片使其旋轉(zhuǎn)和軸向移動。制動活塞可沿輪轂外花鍵作軸向的往復(fù)運(yùn)動：重復(fù)完成壓向、離開制動盤的操作，實(shí)現(xiàn)制動、解除制動的功能。本文所列舉的制動器的液壓控制是一個(gè)反向控制系統(tǒng)：當(dāng)活塞腔內(nèi)進(jìn)入液壓油時(shí)，制動活塞壓縮彈簧，使活塞與制動盤、摩擦片之間的壓力減小至消失而相互分離，摩擦力矩消失，解除制動；當(dāng)活塞腔卸油時(shí)，回位彈簧將制動活塞退回，使制動活塞壓向制動盤，從而是制動盤與摩擦片壓緊，產(chǎn)生很大的摩擦阻力矩實(shí)現(xiàn)制動。壓縮彈簧、隔套和擋圈、螺栓組合在制動釋放時(shí)起到使制動活塞返回的作用，襯套、隔套和擋圈、螺栓組合起到調(diào)整活塞與制動盤之間間隙的作用。
制動器內(nèi)部與車橋主傳動和輪邊減速器相通，固定盤與磨擦盤始終浸在潤滑油中，以減少磨擦盤的磨損，且增大散熱面積，另外，制動器采用了一個(gè)制動液壓泵，液壓油進(jìn)入制動缸進(jìn)，活塞推動制動盤及磨擦盤的作用力是均勻分布的，并且液壓力與所形成的制動力成線性變化關(guān)系，因此，制動迅速、平穩(wěn)、制動性能穩(wěn)定。
濕式多盤式制動器主要是由一組動靜相間的摩擦偶件組成。動摩擦片為旋轉(zhuǎn)元件，靜對偶片為固定元件，只能沿軸移動而不能轉(zhuǎn)動，制動時(shí)通過液壓力或者彈簧力的作用，是個(gè)表面摩擦，實(shí)現(xiàn)減速停止或制動停止的目的。摩擦產(chǎn)生的熱量一部分由制動器結(jié)構(gòu)元件吸收，一部分由冷卻油吸收或帶走。濕式多片制動器可以用于車輛中的許多位置。按轉(zhuǎn)速-扭矩劃分為低速-大扭矩制動器和攻速-小扭矩制動器。
當(dāng)制動器需要發(fā)的扭矩而轉(zhuǎn)動速度相對較小時(shí)，可以置于傳動系的主減速器之后，成為論辯制動器。當(dāng)不用輪邊制動時(shí)，將一個(gè)傳動系制動器安裝在車輛主變速器輸出軸上。這樣的制動器將利用傳動系中差速器和行星齒輪的齒輪的減速作用，產(chǎn)生小扭矩，角速度明顯大于輪邊制動器。濕式多盤式制動器還可以用于其他位置?！皟?nèi)端”制動器位于差速器和行星齒輪之間的軸總成上。他的扭矩、速度和能量/功率介于輪邊制動器和傳動系制動器之間‘
制動器的冷卻方式有強(qiáng)制循環(huán)和集油槽自流冷卻兩種，可根據(jù)制動力矩大小和制動的頻繁觸怒而定。集油槽自流冷卻方式的輪轂花鍵軸套和空心軸之間不設(shè)油封，摩擦片利用驅(qū)動橋殼體齒輪潤滑油冷卻。進(jìn)入界面的既有的量取決于所用的摩擦材料的形式，材料上的溝槽形式、摩擦片的角速度、表面壓力以及機(jī)油的粘度。
濕式制動器的優(yōu)點(diǎn)：
(1)為完全封閉的結(jié)構(gòu)，環(huán)形工作的面積較大，并且防止了泥、水、油的浸入，從而制動穩(wěn)定，在使用壽命期內(nèi)一般無需調(diào)整和維修。
(2)采用多片結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較小的襯片壓力下獲得較大的制動力矩，而元件承受的壓力降低，摩擦片的單位面積受壓力小。
(3) 隨著摩擦材料的發(fā)展，濕態(tài)摩擦系數(shù)也會得到相應(yīng)的改善， 改變摩擦副的數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動扭矩的大小，易于實(shí)現(xiàn)摩擦偶件的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。
(4)采用單一的制動活塞推動結(jié)構(gòu)，耦合摩擦受力均勻，圓盤空間和重型長坡制動條件允許沒有凋整并準(zhǔn)許滑轉(zhuǎn)傳遞扭矩扭矩，特別適合重載且長坡制動的工況。
(5) 油循環(huán)冷卻降溫，液壓傳動，具有良好的保溫性能，減少維修，延長使用壽命。根據(jù)制動強(qiáng)度選擇執(zhí)行或冷卻，其冷卻的方法。，潤滑差速器和邊行星齒輪減速器油的輪子之間可以直接流制動器的制動盤，以達(dá)到冷卻效果。
(6) 固定盤和制動殼通過花鍵連接，摩擦盤裝在固定盤之間，隨著車輪旋轉(zhuǎn)。制動時(shí)，固定盤壓向摩擦片，摩擦片減速，以降低車輪轉(zhuǎn)速，以達(dá)到制動的目的。
2.3液壓系統(tǒng)的組成及工作原理
2.3.1工作原理
全液壓制動系統(tǒng)是以儲能器儲存的液壓能或限制液流循環(huán)而產(chǎn)生液壓作用的動力裝置。其制動系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，有常壓式和常流式兩種，二者的制動能源都是汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動的油泵。但目前汽車用的全壓制動系統(tǒng)多用常壓式，因?yàn)槠渲性O(shè)有儲能器，可以積蓄液壓能，以備在發(fā)動機(jī)或油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，或是泵油管路損壞的情況下，仍能進(jìn)行若干次完全制動。液壓系統(tǒng)的傳能介質(zhì)是特制的制動液，進(jìn)行制動時(shí)由液壓制動閥排出的低壓油必須通過回油管路加以回收。
圖2.3 制動系統(tǒng)原理圖
2.3.2行車制動
踩下腳制動踏板，高壓油通過制動閥出口BRl、BR2通向前、后驅(qū)動橋中的行車制動器，行車得以制動，輸出的制動壓力與踩下的制動踏板的角度成比例。雙回路制動閥由兩個(gè)單路制動閥集成在一起，如果一個(gè)制動回路失靈，第二個(gè)制動回路仍可以工作，保證了機(jī)器制動的安全性。如因制動壓力或其他原因造成系統(tǒng)壓力過高，超過溢流閥調(diào)定壓力10.0Mpa，系統(tǒng)通過溢流閥溢流。
為了監(jiān)視蓄能器壓力，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)低壓報(bào)警開關(guān)，當(dāng)蓄能器壓力下降到低壓位以下而蓄能器仍不能充液時(shí)(一般為充液閥故障)，低壓報(bào)警開關(guān)接通報(bào)警，提醒駕駛員應(yīng)進(jìn)行檢查，排除故障后，才能繼續(xù)工作。
2.3.3系統(tǒng)特點(diǎn)
1)制動元件集成化程度高，元件數(shù)量少，尺寸小，配管少，便于空間安裝布置。
2)單一的液體傳遞介質(zhì)，工作靈敏、可靠，不需要獨(dú)立的氣源。
3)操縱力與制動力成比例，操縱力小、控制平穩(wěn)。
4)系統(tǒng)的性價(jià)比較高。
5)實(shí)現(xiàn)低壓報(bào)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控。
6)雙回路制動，一路失靈另一路仍可以工作，可靠性較高。
第三章 全封閉濕式多盤制動器主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 全封閉濕式多盤制動器的設(shè)計(jì)
停車制動器主要是用來使運(yùn)載機(jī)停放在路面或斜坡上,并且在緊急制動時(shí)與工作制動器同時(shí)使用,使運(yùn)載機(jī)在最短距離內(nèi)停車。地下礦山來說,由于路窄,坡大擴(kuò)彎多,保證行車安全已成為當(dāng)今地下運(yùn)載機(jī)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分引人關(guān)注的重大問題。所以對地下運(yùn)載機(jī)的制動系統(tǒng)的性能及制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出了愈來愈高的要求。從而近十年來運(yùn)載機(jī)制動系統(tǒng)出現(xiàn)了不少新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)。制動系統(tǒng)是用來對運(yùn)載機(jī)施加阻力,使行駛中的運(yùn)載機(jī)降低行駛速度或停止。制動系統(tǒng)對于運(yùn)載機(jī)完成作業(yè)任務(wù),提高作業(yè)生產(chǎn)率以及保證行駛安全起著重要的作用。運(yùn)載機(jī)的行駛都是在‘定的條件下,以某一速度行駛,然而當(dāng)行駛條件發(fā)生變化時(shí),行駛速度也應(yīng)相應(yīng)改變,,如當(dāng)遇到轉(zhuǎn)彎、路面不平或作業(yè)過程中行駛阻力增加等,就要求運(yùn)載機(jī)降低行駛速度,而且,在遇到緊急情況時(shí),如遇到行人、障礙或?qū)⒁c來往車輛相撞時(shí),就要求緊急停車,使運(yùn)載機(jī)在最短的距離內(nèi)停止運(yùn)行。另外,運(yùn)載機(jī)行駛在下坡路段時(shí),為了克服重力造成的行駛速度增加,使運(yùn)載機(jī)以穩(wěn)定速度行駛,或者為了使運(yùn)載機(jī)停止在斜坡道上都要用制動系統(tǒng)來施加阻力,實(shí)現(xiàn)制動。
3.2設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容
全封閉濕式多盤制動器的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)整機(jī)制動性能確定的制動力矩來配套計(jì)算摩擦片的參數(shù)及制動油缸參數(shù)。
相關(guān)要求：
1、在水平干硬路面上，制動器在額定載荷下制動時(shí)制動初速度V。=20Km／h,制動距離小于等于8m.
2、整車最大裝載質(zhì)量5000kg,整車整備質(zhì)量5000kg，最大總質(zhì)量10000kg
3、車輛承載1.5倍載荷在規(guī)定坡道16°時(shí)保持靜止，空轉(zhuǎn)為5000kg，車載荷為5000kg，總載荷為10000kg
4、輪胎的型號為11.00-20，半徑0.519m
3.2.1制動力矩計(jì)算
1、在水平路面上四輪制動的輪式機(jī)械，其工作制動總制動力矩
式中：——回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，近似取；
——整機(jī)質(zhì)量（空載），——額定載質(zhì)量；；
——車輪滾動半徑，；
——分動器傳動比，；
——輪邊減速器傳動比，；
——制動減速度，；
——制動初速度，；
——表中時(shí)的制動距離；
——制動系統(tǒng)滯后時(shí)間，；
根據(jù)GB8527一87(與1503450一85等效),非公路行駛車輛的制動距離(水平路面)要求如表2。
2、滿載駐車停車制動器時(shí)總制動力矩
根據(jù)計(jì)算，所需駐車總制動力矩：
3.2.2校核總制動力矩
（1）在水平路面工作制動
；
式中：——輪胎與水泥路面的滑動摩擦系數(shù)，一般取0.6。
（2）坡道滿載駐車制動
式中：——輪胎與水泥路面的靜摩擦系數(shù)，一般取0.6。
，滿足制動條件。
駐車制動總力矩
緊急制動時(shí)的制動減速度和制動距離
由于
第四章 摩擦片與碟簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1摩擦副元件材料與形式
制動器的結(jié)構(gòu)中，摩擦片對制動器工作性能影響很大，而摩擦片材料的選擇就尤為重要。下面進(jìn)行摩擦副元件的選擇：
制動器摩擦副元件由摩擦元件及對偶元件兩部分組成。其特點(diǎn)是：可在主、從動軸轉(zhuǎn)速差較大的狀態(tài)下接合，而且接合時(shí)平穩(wěn)、柔順。制動器摩擦副（又稱摩擦對偶）可分為兩大類：第一類是金屬性的，它的摩擦襯面具有金屬性質(zhì)，如鋼對鋼，鋼對粉末冶金等；第二類是非金屬性的，它的摩擦襯面摩擦材料具有非金屬性質(zhì)，如石墨樹脂等，它們的對偶可用鋼和鑄鐵。對于坦克制動器摩擦副，由于其工況和傳遞動力的要求，選擇金屬型摩擦材料。目前廣泛應(yīng)用的是銅基粉末冶金，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：
1、 有較高的摩擦系數(shù)，單位面積工作能力為0.22千瓦/厘米；
2、 在較大溫度變化范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)變化不大；
3、 允許表面溫度高，可達(dá)，非金屬在以下。故高溫耐磨性好，使用壽命長；
4、 機(jī)械強(qiáng)度高，有較高的比壓力；
5、 導(dǎo)熱性好，加上表面開槽可獲得良好冷卻，允許較長時(shí)間打滑而不致燒蝕。
此次設(shè)計(jì)選擇摩擦副材料為鋼對銅基粉末冶金。
4.2 摩擦片尺寸的選擇與計(jì)算
此次設(shè)計(jì)中，摩擦片的內(nèi)、外半徑以及摩擦副對數(shù)均未知，摩擦副數(shù)的選擇，應(yīng)在保證傳遞所需轉(zhuǎn)矩的前提下盡量少。摩擦副數(shù)少，則分離徹底，分離狀態(tài)下的磨損小，功率損失少。對濕式制動器來說，有利于潤滑、冷卻。但在定軸變速箱中，為減小變速箱輪廓尺寸，應(yīng)減小摩擦片的徑向尺寸，而增加摩擦副數(shù)。由于摩擦片導(dǎo)向齒與主動鼓、被動鼓的連接間存在摩擦力，在摩擦副z較多的情況下，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮壓緊力的損失。
由于分動器的傳動比為2.02，輸入軸的轉(zhuǎn)矩為2324.13Nm,則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及傳動轉(zhuǎn)矩的大小，此次設(shè)計(jì)初步選定摩擦動片的最大半徑R為80mm,最少半徑r為40mm。
從而可以計(jì)算出摩擦片的等效半徑
4.3 制動器所需的制動力
制動器要能夠?qū)崿F(xiàn)停車制動和工作制動，本設(shè)計(jì)中選擇復(fù)位彈簧來實(shí)現(xiàn)制動的復(fù)位，制動器制動所需的制動力計(jì)算公式如下：
式中：——摩擦材料的摩擦系數(shù)，對銅基材料，本設(shè)計(jì)中去
——摩擦片上的等效半徑，
——摩擦面數(shù)，；S——摩擦盤數(shù)；m——固定盤數(shù)
本設(shè)計(jì)中初選摩擦面數(shù)為12。
——折減系數(shù)，即摩擦片傳遞扭矩時(shí)花鍵齒處摩擦阻力引起串壓著摩擦盤壓緊力的遞減
遞減系數(shù)表
n
2
4
6
8
10
12
14
16
K
0.99
0.98
0.97
0.96
0.95
0.94
0.93
0.92
考慮到摩擦片的磨損，對制動力取整，則
多片式制動器分離時(shí)，各摩擦表面間隙并不均勻，但可以用平均間隙來衡量。
值按統(tǒng)籌學(xué)在初步計(jì)算時(shí)取。
故壓板行程
4.3 碟簧的驗(yàn)算
在制動器中，彈簧對制動器的整體性能有很大影響，當(dāng)彈簧設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會使制動器產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象和制動器早期打滑失效。根據(jù)制動器結(jié)構(gòu)的要求，制動器彈簧可分為拉伸彈簧和壓縮彈簧兩種，根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求，選擇A3-140對合組合碟簧，根據(jù)碟形彈簧的系列、尺寸和參數(shù)──系列A(摘自GB/T 1972-1992)，其基本的尺寸如下：
類別: 3
外徑 D /mm: 140
內(nèi)徑 d /mm: 72
厚度① t(t') /mm: 8(7.5)
壓平時(shí)變形量 h0 /mm: 3.2
自由高度 H0 /mm: 11.2
f≈0.75h0|F /N: 85300
f≈0.75h0|f /mm: 2.4
f≈0.75h0|H0-f /mm: 8.8
f≈0.75h0|σOM②/MPa: -1260
F≈0.75h0|σⅡ或Ⅲ③/MPa: 1280
現(xiàn)在對承受靜載荷為41300N時(shí)變形量為5.2mm時(shí)的碟簧進(jìn)行校核。
5.2 碟簧負(fù)載
查表得到碟簧負(fù)載的相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：
本設(shè)計(jì)中選用的是A系列D=140mm的組合碟簧。由（C.2）式
經(jīng)計(jì)算，可知式中：，，無支承面碟簧,
由式（C.3）,可知，C=2，則,所以
A系列的,根據(jù),查出，則變形量
也就是說，選用A3-140對合組合碟簧，按照要求，對合數(shù)為2的碟簧能夠滿足
設(shè)計(jì)的要求。
組合碟簧的尺寸為：
未受負(fù)荷時(shí)自由高度：，受負(fù)荷時(shí)的高度
考慮摩擦力時(shí)，碟簧負(fù)載應(yīng)予修正，按照（C,27）式，由表C.2取,
負(fù)載為42300N時(shí)，單片碟簧的負(fù)荷為：
, A系列的,根據(jù),查出，則變形量
5.3 碟簧的剛度
單片碟簧的剛度為：
不考慮摩擦力時(shí)，一組疊合組合碟簧時(shí)，剛度為：
考慮摩擦力時(shí)，一組對合組合彈簧時(shí)的剛度應(yīng)為：
5.4 碟簧的變形能
碟簧的變形能：碟簧變形量為5.2mm時(shí)的變形能為：
受靜載荷時(shí)，校驗(yàn)壓平時(shí)（）OM點(diǎn)的應(yīng)力：
其絕對值小于材料的屈服極限1260，故滿足靜強(qiáng)度要求。
5.4 碟簧受變負(fù)載的的校核計(jì)算
考慮到碟簧受到的最小和最大載荷之間循環(huán)工作，故對其校核如下：
因此：
按照0.4，從圖C.1查得
因此：
由圖C.8，可查出疲勞破壞關(guān)鍵位置為點(diǎn)
由式（C.12）計(jì)算點(diǎn)的應(yīng)力：
由式（C.12）,由式（C.4）,由式（C.5）,,無支撐面碟簧，則時(shí)：
時(shí)
因此計(jì)算上限應(yīng)力
計(jì)算下限應(yīng)力
應(yīng)力幅
4.
由圖C.11，下限應(yīng)力，壽命次時(shí)疲勞強(qiáng)度上限為，疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅 ,可見碟簧的工作壽命大約為。
第五章 總結(jié)與致謝