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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：解放牌中型貨車(chē)后輪鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年 5月
解放牌中型貨車(chē)后輪鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
摘 要
鼓式制動(dòng)也叫塊式制動(dòng)，現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器的主流是內(nèi)張式，它的制動(dòng)蹄位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)，剎車(chē)時(shí)制動(dòng)塊向外張開(kāi)，摩擦制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到剎車(chē)的目的。
制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)中有著極為重要的作用，如果失效將會(huì)造成災(zāi)嚴(yán)重的后果。制動(dòng)系統(tǒng)的主要部件就是制動(dòng)器，在現(xiàn)代汽車(chē)上仍然廣泛使用的是具有較高制動(dòng)效能的蹄—鼓式制動(dòng)器。本設(shè)計(jì)就摩擦式鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，以實(shí)際產(chǎn)品為基礎(chǔ)，根據(jù)我國(guó)目前進(jìn)行制動(dòng)器新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一般程序，并結(jié)合理論設(shè)計(jì)的要求，首先根據(jù)給定車(chē)型的整車(chē)參數(shù)和技術(shù)要求，確定制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式、制動(dòng)器主要參數(shù)及其選擇，然后計(jì)算制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩、同步附著系數(shù)、制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，完成裝配圖和零件圖的繪制。
關(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng)器；制動(dòng)力；最大制動(dòng)力矩；結(jié)構(gòu)參數(shù)；摩擦系數(shù)
1
The design of jiefang medium-sized truck rear wheel drum brake
Abstract
Drum brake, also known as block-type brake, drum brakes, now within the mainstream style sheets, and its brake shoes located inside the brake wheel, brake brake blocks out when open, the inside wheel friction brake, to achieve the purpose of the brakes.
In the vehicle braking system has a very important role, failure will result in disaster if serious consequences. The main parts of the braking system is the brake, in the modern car is still widely used in high performance brake shoe - brake drum. The design of the friction drum brakes were related to the design and calculation. In the design process, based on the actual product, according to our current brake factory general new product development process, and theoretical design requirements, the first model of the vehicle according to the given parameter and the technical requirements, determine the brake structure and, brake main parameters and their choice, and then calculate the maximum braking torque of brake, the synchronous adhesion coefficient and brake force and brake force distribution coefficient, the structural parameters of the brake and friction coefficient, deformation shoe, brake effectiveness factor, braking deceleration, wear characteristics, brake temperature, etc., and in this brake on the basis of the structural design of major components. Finally, assembly drawings and parts to complete mapping.
KeyWords:drumbrake; braking force; maximum braking torque; Structure parameters; the coefficient of friction
1
目 錄
1 緒論 1
1.1汽車(chē)制動(dòng)器發(fā)展的概況 1
1.2研究制動(dòng)器系統(tǒng)的意義 2
1.3制動(dòng)系應(yīng)滿(mǎn)足的要求 2
1.4本設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容 2
2 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式與選擇 3
2.1鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 4
2.1.1領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 4
2.1.2雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 4
2.1.3雙向雙領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 4
2.1.4單項(xiàng)增力式制動(dòng)器 5
2.1.5雙向增力式制動(dòng)器 5
3 制動(dòng)器的主要參數(shù)及其選擇 6
3.1制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 6
3.2同步附著系數(shù)的計(jì)算 10
3.3制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 11
3.4制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 12
4 制動(dòng)器的主要零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算 15
4.1制動(dòng)鼓 15
4.2制動(dòng)蹄 15
4.3制動(dòng)底板 15
4.4支承 16
4.5制動(dòng)輪缸 16
4.6摩擦材料 16
4.7制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 16
4.8液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
4.9制動(dòng)器的校核 17
5 結(jié)論 19
致 謝 20
1
參考文獻(xiàn) 21
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 22
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 23
附錄1 24
附錄2 25
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1 緒論
1.1汽車(chē)制動(dòng)器發(fā)展的概況
從汽車(chē)誕生時(shí)起，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)在車(chē)輛的安全方面就扮演者至關(guān)重要的角色。近年來(lái)，隨著車(chē)輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車(chē)行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)的越來(lái)越明顯。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)種類(lèi)很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣-液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動(dòng)裝置，用工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來(lái)逐漸消耗車(chē)輛所具有的動(dòng)能，已達(dá)到車(chē)輛制動(dòng)減速，或制止停車(chē)的目的。
伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)形式和功能形式。新型制動(dòng)力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。例如電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，無(wú)法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動(dòng)真空泵為真空助力器提供真空。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展是和汽車(chē)性能的提高及汽車(chē)結(jié)構(gòu)形式變化密切相關(guān)的，制動(dòng)系統(tǒng)的每個(gè)組成部分都發(fā)生了很大的變化[1]。
1.2研究制動(dòng)系統(tǒng)的意義
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽車(chē)的安全性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車(chē)流密度的日益增大，交通事故也不斷增加。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于車(chē)輛本身的問(wèn)題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45％?？梢?jiàn)，制動(dòng)系統(tǒng)是保證行車(chē)安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞還直接影響車(chē)輛的平均車(chē)速和車(chē)輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素[2]。
近年來(lái)，我國(guó)出版過(guò)一些汽車(chē)制動(dòng)方面的專(zhuān)著，但從數(shù)量上和深度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)及汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方面與汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家相比水平差距甚遠(yuǎn)，這是因?yàn)槲覈?guó)很長(zhǎng)時(shí)間主要設(shè)計(jì)制造載貨汽車(chē)，許多尖端技術(shù)問(wèn)題對(duì)我們來(lái)說(shuō)迄今還不太了解。所以對(duì)于研究設(shè)計(jì)制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，在我國(guó)有著非常重要的影響[3]。
1.3制動(dòng)系應(yīng)滿(mǎn)足的要求
（1）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車(chē)制動(dòng)效能和駐車(chē)制動(dòng)效能。
（2）工作可靠，汽車(chē)至少應(yīng)有行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。行車(chē)制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車(chē)制動(dòng)效能不低于正常值的30％；駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
（3）制動(dòng)效能的散熱性和導(dǎo)熱性要好，且制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好[4]。
1.4本設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容
根據(jù)解放牌中型貨車(chē)的主要參數(shù)，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的制動(dòng)功能并滿(mǎn)足制動(dòng)性要求，運(yùn)用Auto CAD軟件繪制制動(dòng)器總裝配圖以及主要部件的零件圖，利用Pro/E軟件對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行建模、裝配,并撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
2
2 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式與選擇
2.1鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式
鼓式制動(dòng)器可按其制動(dòng)蹄的受力情況分類(lèi)（見(jiàn)圖2.1），它們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的平衡狀況以及車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同。
圖2.1制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式圖
制動(dòng)蹄按其張開(kāi)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動(dòng)蹄張開(kāi)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄，稱(chēng)為領(lǐng)蹄；反之，則稱(chēng)為從蹄[4]。
鼓式制動(dòng)器的各種結(jié)構(gòu)形式如圖2.2a-f所示。
圖2.2 鼓式制動(dòng)器簡(jiǎn)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
2.1.1領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的兩個(gè)蹄常有固定的支點(diǎn)。張開(kāi)裝置有凸輪式、楔塊式、曲柄式和具有兩個(gè)或四個(gè)等直徑活塞的制動(dòng)輪缸式的。后者可保證作用在兩蹄上的張開(kāi)力相等并用液壓驅(qū)動(dòng)，而凸輪式、楔塊式和曲柄式等張開(kāi)裝置則用氣壓驅(qū)動(dòng)。當(dāng)張開(kāi)裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)楔塊都是浮動(dòng)的時(shí)，也能保證兩蹄張開(kāi)力相等，這時(shí)的凸輪稱(chēng)為平衡凸輪。也有非平衡式的制動(dòng)凸輪，其中心是固定的，不能浮動(dòng)，所以不能保證作用在兩蹄上的張開(kāi)力相等。
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車(chē)前進(jìn)和倒車(chē)時(shí)的制動(dòng)性能不變，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故仍廣泛用作中、重型載貨汽車(chē)的前、后輪以及轎車(chē)的后輪制動(dòng)器。
2.1.2雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
當(dāng)汽車(chē)前進(jìn)時(shí)，若兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，稱(chēng)為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。但這種制動(dòng)器在汽車(chē)倒車(chē)時(shí)，兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶?，因此，它又稱(chēng)為單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。
雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車(chē)時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。中級(jí)轎車(chē)的前制動(dòng)器常采用這種形式，這是由于這類(lèi)汽車(chē)前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車(chē)時(shí)則相反，采用這種結(jié)構(gòu)作為前輪制動(dòng)器并與領(lǐng)從蹄式后輪制動(dòng)器相匹配，則可較容易地獲得所希望的前、后輪制動(dòng)力分配并使前、后輪制動(dòng)器的許多零件有相同的尺寸。它所以不同于后輪還由于有兩個(gè)互相成中心對(duì)稱(chēng)的制動(dòng)輪缸，難于附加駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但便于布置雙回路制動(dòng)系統(tǒng)。
2.1.3雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，稱(chēng)為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。其兩蹄的兩端均為浮式支承，不是支承在支承銷(xiāo)上，而是支承在兩個(gè)活塞制動(dòng)輪缸的支座上或其他張開(kāi)裝置的支座上。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，油壓使兩個(gè)制動(dòng)輪缸的兩側(cè)活塞或其他張開(kāi)裝置的兩側(cè)均向外移動(dòng)，使兩制動(dòng)蹄均壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上。制動(dòng)鼓靠摩擦力帶動(dòng)兩制動(dòng)蹄轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，使兩制動(dòng)蹄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向均與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致；當(dāng)制動(dòng)鼓反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其過(guò)程類(lèi)同但方向相反。因此，制動(dòng)鼓在正向、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄，故稱(chēng)為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于這種制動(dòng)器在汽車(chē)前進(jìn)和倒退時(shí)的性能不變，故廣泛用于中、輕型載貨汽車(chē)和部分轎車(chē)的前、后輪。但用作后輪制動(dòng)器時(shí)，需另設(shè)中央制動(dòng)器。
2.1.4單向增力式制動(dòng)器
7
兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷(xiāo)上。
當(dāng)汽車(chē)前進(jìn)時(shí)，第一制動(dòng)蹄被單活塞的制動(dòng)輪缸推壓到制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上。制動(dòng)鼓靠摩擦力帶動(dòng)第一制動(dòng)蹄轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，進(jìn)而經(jīng)頂桿推動(dòng)第二制動(dòng)蹄也壓向制動(dòng)鼓的工作表面并支承在其上端的支承銷(xiāo)上。顯然，第一制動(dòng)蹄為一增勢(shì)的領(lǐng)蹄，而第二制動(dòng)蹄不僅是一個(gè)增勢(shì)領(lǐng)蹄，而且經(jīng)頂桿傳給它的推力Q要比制動(dòng)輪缸給第一制動(dòng)蹄的推力P大很多，使第二制動(dòng)蹄的制動(dòng)力矩比第一制動(dòng)蹄的制動(dòng)力矩大2~3倍之多。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此屬于一種非平衡式制動(dòng)器。
2.1.5雙向增力式制動(dòng)器
雙向增力式制動(dòng)器在大型高速轎車(chē)上用得較多，而且往往將其作為行車(chē)制動(dòng)與駐車(chē)制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車(chē)制動(dòng)是由液壓通過(guò)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開(kāi)力進(jìn)行制動(dòng)，而駐車(chē)制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)鋼索拉繩及杠桿等操縱。另外，它也廣泛用于汽車(chē)中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車(chē)制動(dòng)要求制動(dòng)器正、反向的制動(dòng)效能都很高，而且駐車(chē)制動(dòng)若不用于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高溫，因而熱衰退問(wèn)題并不突出。
以上介紹的各種輪缸式制動(dòng)器各有利弊。就制動(dòng)效能而言，在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)和輪缸工作壓力相同的條件下，自增力式制動(dòng)器由于對(duì)摩擦助勢(shì)作用利用等最為充分而居首位，以下依次為雙領(lǐng)蹄式、領(lǐng)從蹄式、雙從蹄式。但蹄鼓之間的摩擦因數(shù)本身是一個(gè)不穩(wěn)定的因素，隨制動(dòng)鼓和摩擦片的材料、溫度和表面狀況的不同，可在很大范圍內(nèi)變化。自增力式制動(dòng)器的效能對(duì)摩擦因數(shù)的依賴(lài)性最大，因而其效能的熱穩(wěn)定性最差。此外，在制動(dòng)過(guò)程中，自增力式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的增長(zhǎng)在某些情況下顯得過(guò)于急速。雙向自增力式制動(dòng)器多用于轎車(chē)后輪，原因之一是便于兼充駐車(chē)制動(dòng)器。單向自增力式制動(dòng)器只用于中、輕型汽車(chē)的后輪，因倒車(chē)制動(dòng)時(shí)對(duì)前輪制動(dòng)器效能的要求不高。
考慮到制動(dòng)器的效能因數(shù)和制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性，且領(lǐng)從式制動(dòng)器的蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙易于調(diào)整，便于附裝駐車(chē)制動(dòng)裝置，所以本設(shè)計(jì)采用領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器[5]。
3 制動(dòng)器的主要參數(shù)及其選擇
制動(dòng)器設(shè)計(jì)中需要預(yù)先給定的整車(chē)參數(shù)有：汽車(chē)軸距L＝5300mm單位；汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)總質(zhì)量16000 kg；空載時(shí)總質(zhì)量5500 kg；空載時(shí)軸荷分配65％/35％；滿(mǎn)載時(shí)軸荷分配60％/40％；而對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能有著重要影響的制動(dòng)系參數(shù)有：制動(dòng)力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、附著系數(shù)利用率、最大制動(dòng)力矩與制動(dòng)器因數(shù)等。
3.1制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)
汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車(chē)輪滾動(dòng)阻力矩和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任一角度ω>0的車(chē)輪，其力矩平衡方程為
Tf—FBre=0 （3.1）
式中：Tf—制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N·m。
FB—地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱(chēng)地面制動(dòng)力，其方向與汽車(chē)行駛方向相反，N。
re—車(chē)輪有效半徑，m。
令Ff=Tf/re （3.2）
并稱(chēng)之為制動(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(chēng)為制動(dòng)周緣力。Ff與地面制動(dòng)力FB的方向相仿，當(dāng)車(chē)輪角速度ω>0時(shí)，大小亦相等，且Ff僅有制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即Ff決定于制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車(chē)輪半徑等，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Tf，F(xiàn)f和FB均隨之增大。但地面制動(dòng)力FB受附著條件的限制，其值不可能大于附著力Fφ，即
FB≤Fφ=Zφ （3.3）
或FBmax=Fφ=Zφ （3.4）
式中：φ—輪胎與地面間的附著系數(shù)；
Z—地面對(duì)車(chē)輪的法向反力。
當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力Ff和地面制動(dòng)力FB達(dá)到附著力Fφ值時(shí)，車(chē)輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動(dòng)力矩Tf即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而Ff=Tf/re 即成為與FB相平衡以阻值車(chē)輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當(dāng)制動(dòng)到ω=0以后，地面制動(dòng)力FB達(dá)到附著力Fφ值后就不再增大，而制動(dòng)氣制動(dòng)力Ff由于踏板力Fp增大使摩擦力矩Tf增大而繼續(xù)上升（見(jiàn)圖3.1）
圖3.1 制動(dòng)器制動(dòng)力
根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)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(chē)輪的法向反力Z1,Z2為：
Z1=
Z2= （3.5）
式中：G —汽車(chē)所受重力，N；
L —汽車(chē)軸距，mm；
L1 —汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離，mm；
L2 —汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離，mm；
hg —汽車(chē)質(zhì)心高度，mm；
φ —附著系數(shù)。
取一定值附著系數(shù)φ=0.8；所以在空載、滿(mǎn)載時(shí)式（3.5）可得前后制動(dòng)反力Z為以下數(shù)值。
在本設(shè)計(jì)中，解放牌貨車(chē)在滿(mǎn)載時(shí)的數(shù)據(jù)如下：
軸距L=5300 mm，質(zhì)心距前軸的距離L1=L×40%= 2120mm，L2=L-L1=3180mm,汽車(chē)所受的重力G=mg=16000×9.8=15680N，同步附著系數(shù)φ=0.6，汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的質(zhì)心高度hg=2650×40%=1060 mm。
故滿(mǎn)載時(shí)：Z1==11289.6N
Z2==4390.4 N
在本設(shè)計(jì)中，解放牌貨車(chē)在空載時(shí)的數(shù)據(jù)如下：
軸距L=5300 mm，質(zhì)心距前軸的距離L1=L×35%=1855mm，L2=L-L1=3445 mm,汽車(chē)所受的重力G=mg=5880×9.8=5762.4N，同步附著系數(shù)φ=0.6，汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的質(zhì)心高度hg=2650×35%=927.5mm。
故空載時(shí)：Z1==4350.612 N
Z2==1411.788 N
圖3.2 制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)受力圖
汽車(chē)總的地面制動(dòng)力為：
FB=FB1+FB2==Gq （3.6）
式中：q(q=)—制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱(chēng)比減速度或比制動(dòng)力；
FB1，F(xiàn)B2—前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。
由以上兩式可求得前、后車(chē)輪附著力為：
Fφ1=
Fφ2= （3.7）
有已知條件及式（3.7）可得前、后車(chē)輪附著力即地面最大制動(dòng)力為：
故滿(mǎn)載時(shí)：Fφ1=×0.6= 6773.76N
Fφ2=×0.6=2634.24N
空載時(shí)：Fφ1=×0.6=2610.3672N
Fφ2=×0.6=847.0728 N
上式表明：汽車(chē)附著系數(shù)φ為任一確定的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度q或總制動(dòng)力FB的函數(shù)，當(dāng)汽車(chē)各車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前、后的周和分配，前、后車(chē)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；
9
（3） 前、后輪同時(shí)抱死拖滑[6]。
由以上三種情況中，顯然是最后一種情況的附著條件利用得最好。
由式（3.6），（3.7）不難求得在任何附著系數(shù)的路面上，前、后車(chē)輪同時(shí)抱死即前，后軸車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是
Ff1+=FB1+FB2=G
Ff1/Ff2=FB1/FB2= （3.8）
式中 Ff1—前軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，F(xiàn)f1=FB1=；
Ff2—后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，F(xiàn)f2=FB2=；
FB1—前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力；
FB2—后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力；
，—地面對(duì)前，后軸車(chē)輪的法向反力；
G —汽車(chē)重力；
，—汽車(chē)質(zhì)心離前，后軸距離；
—汽車(chē)質(zhì)心高度。
由式（3.8）可知，前，后車(chē)輪同時(shí)抱死時(shí)，前，后制動(dòng)器的制動(dòng)力，是的函數(shù)。
由式（3.8）中消去，得
（3.9）
式中：L —汽車(chē)的軸距。
將上式繪成以，為坐標(biāo)的曲線(xiàn)，即為理想的前，后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)I曲線(xiàn)，如圖3.3所示。如果汽車(chē)前，后制動(dòng)器的制動(dòng)力，能按I曲線(xiàn)的規(guī)律分配，則能保證汽車(chē)在任何附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，能使前后車(chē)輪同時(shí)抱死。然而，目前大多數(shù)兩軸汽車(chē)由其是貨車(chē)的前后制動(dòng)力之比為一定值，并以前制動(dòng)與總制動(dòng)力之比來(lái)表明分配的比例，稱(chēng)為汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)
== （3.10）
聯(lián)立式（3.8）和式（3.10）可得
=
帶入數(shù)據(jù)得滿(mǎn)載時(shí)： ==0.72
空載時(shí)： ==0.76
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(chēng)為制動(dòng)力分配系數(shù)。又由于滿(mǎn)載和空載時(shí)的理想分配曲線(xiàn)非常接近，故應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的非感載式比例閥，同時(shí)整個(gè)制動(dòng)系應(yīng)加裝ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，見(jiàn)圖3.3。
圖 3.3 某載貨汽車(chē)的I曲線(xiàn)與線(xiàn)
3.2同步附著系數(shù)的計(jì)算
由式（3.7）可得表達(dá)式 （3.11）
上式在圖3.3中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為（1-β）/β的直線(xiàn)，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為β的汽車(chē)的實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)β線(xiàn)。圖中β線(xiàn)與I曲線(xiàn)交于B點(diǎn)，可求出B點(diǎn)處的附著系數(shù)＝，則稱(chēng)β線(xiàn)與I曲線(xiàn)交點(diǎn)處的附著系數(shù)為同步附著系數(shù)。它是汽車(chē)制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車(chē)結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。
同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是：
= （3.12）
由已知條件可得：
滿(mǎn)載時(shí)：= ==0.6
空載時(shí)：φ'0= ==0.62
根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，空滿(mǎn)載的同步附著系數(shù)φ'0和應(yīng)在下列范圍內(nèi)：轎車(chē)：0.65~0.8；輕型客車(chē)、輕型貨車(chē)：0.55~0.70；大型客車(chē)及中重型貨車(chē)：0.45~0.65。
故所得同步附著系數(shù)滿(mǎn)足要求。
3.3制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩
為了保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。最大制動(dòng)力是在汽車(chē)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(chē)輪的法向力成正比。由式（3.8）可知，雙軸汽車(chē)前、后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為：
（3.13）
式中：L1 ，L2—汽車(chē)質(zhì)心離前、后軸距離；
φ0—同步附著系數(shù)；
hg—汽車(chē)質(zhì)心高度。
通常，上式的比值約為1.3~1.6；貨車(chē)約為0.5~0.7。
制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車(chē)輪的計(jì)算力矩所制約，即
（3.14）
（3.15）
式中：Ff1—前軸車(chē)輪的制動(dòng)氣制動(dòng)力，F(xiàn)f1=φZ(yǔ)1;
Ff2—后軸車(chē)輪的制動(dòng)氣制動(dòng)力，F(xiàn)f2=φZ(yǔ)2;
Z1—作用于前軸車(chē)輪上的地面法向反力；
Z2—作用于后軸車(chē)輪上的地面法向反力；
re—車(chē)輪有效半徑。
根據(jù)市場(chǎng)上的大多數(shù)中型貨車(chē)輪胎規(guī)格及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9744-2007：選取的輪胎胎型175/70R 16。由GB2978可得有效半徑re=403.2 mm。
對(duì)于常遇的道路條件較差，車(chē)速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)φ0值的汽車(chē)，為了保證在φ>φ0的良好的路面上能夠制動(dòng)到后輪和前輪先后抱死滑移，前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩為：
（3.16）
（3.17）
式中：φ—該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)；
re—車(chē)輪有效半徑。
在本設(shè)計(jì)中，中型貨車(chē)在滿(mǎn)載時(shí)的數(shù)據(jù)如前所述，代入式（3.16）(3.17)中，得：
＝1977.93792 N·m
＝3288.284532 N·m
一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩為上列計(jì)算結(jié)果的半值。
3.4制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)
在有關(guān)的整車(chē)總布置參數(shù)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式確定以后，就可以參考已有的同類(lèi)型、同等級(jí)汽車(chē)的同類(lèi)制動(dòng)器，對(duì)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選[7]。
圖3.6 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù)
3.4.1制動(dòng)鼓直徑或半徑
當(dāng)輸入力F一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，則制動(dòng)力矩亦越大，散熱性能亦越好。但直徑D的尺寸受到輪轂內(nèi)徑的限制，而且D的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增大，使汽車(chē)的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車(chē)的行駛平順性。制動(dòng)鼓與輪轂之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不應(yīng)小于20~30 mm,以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪轂過(guò)熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪轂的尺寸即可求得制動(dòng)鼓直徑D的尺寸。另外，制動(dòng)鼓直徑D與輪輞直徑Dr之比的一般范圍為：
轎車(chē)：＝0.64~0.74
貨車(chē)：＝0.70~0.83
轎車(chē)制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小125 mm~150 mm。
載貨汽車(chē)和客車(chē)的制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小80 mm~100 mm。
本次設(shè)計(jì)后輪胎型號(hào)：175/70R16
由表3.1《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列的規(guī)定》可得制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑為320mm，本次設(shè)計(jì)去D=300mm。
表3.1 （QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列的規(guī)定》）
輪輞直徑/in
12
13
14
15
16
20,22.5
制動(dòng)鼓最大直徑/mm
轎車(chē)
180
200
240
260
-
-
貨車(chē)
220
240
260
300
320
420
3.4.2制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角和寬度
摩擦稱(chēng)片的包角β可在β＝90°~120°范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β＝90°~100°時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度也最低，且制動(dòng)效能最高。再減小β雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損。β一般也不宜大于120°，因過(guò)大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。選取β＝120°。
摩擦襯片寬度b較大可以降低單位壓力，減少磨損，但過(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)2.5 MPa，國(guó)
13
家標(biāo)準(zhǔn)QC/T309-1999選取摩擦襯片寬度b=100mm。
根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式車(chē)輪制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車(chē)總質(zhì)量的增大而增大，如表3.2所示。而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積Ap又決定于制動(dòng)鼓半徑R、襯片寬度b及包角β，即
Ap=Rbβ （3.15）
式中β是以弧度為單位，當(dāng)Ap,R, β確定后，由上式也可初選襯片寬b的尺寸。見(jiàn)表3.2
表3.2制動(dòng)器襯片摩擦面積
汽車(chē)類(lèi)別
汽車(chē)總質(zhì)量Ga/kN
單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積∑A/cm2
轎
車(chē)
0.9~1.5
1.5~2.5
100~200
200~300
客
車(chē)
與
貨
車(chē)
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）
故摩擦襯片的摩擦面積Ap=150×100×120×3.14/180° mm2= 314cm2 ，單個(gè)制動(dòng)器的摩擦襯片的摩擦面積=2A=628cm2，如表3.1所示，摩擦襯片寬度b的選取合理[8]。
3.4.3摩擦襯片起始角
一般是將襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，并令＝90 °－。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(chēng)布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。得＝30°。
3.4.4張開(kāi)力的作用線(xiàn)至制動(dòng)器中心的距離
在保證制動(dòng)輪缸或凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離a盡可能地大，以提高其制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)可暫定a＝0.8R左右。取a＝110 mm。
3.4.5制動(dòng)蹄支承中心的坐標(biāo)位置
制動(dòng)蹄支承中心的坐標(biāo)尺寸k應(yīng)盡可能地小，以使尺寸c盡可能大，初步
設(shè)計(jì)可暫定c＝0.8R左右。取c＝110 mm，k＝20 mm。
3.4.6摩擦片摩擦系數(shù)
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)定性更好，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)器是非常重要的。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)越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)f＝0.35~0.40。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取f＝0.37可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。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[9] 。本設(shè)計(jì)取摩擦系數(shù)f＝0.30。
4 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1制動(dòng)鼓
中型、重型貨車(chē)和中型、大型客車(chē)多采用灰鑄鐵HT200或合金鑄鐵制造的制動(dòng)鼓；輕型貨車(chē)和一些轎車(chē)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(dòng)鼓；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓在轎車(chē)上得到了日益廣泛的應(yīng)用。鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金制動(dòng)鼓本體也是鑄到一起的，這鐘內(nèi)鑲一層珠光體組織的灰鑄鐵作為工作表面，其耐磨性和散熱性都很好，而且減小了質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中采用HT200[10]。
制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但試驗(yàn)表明。壁厚從11 mm增至20 mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚，轎車(chē)為7~12 mm。中、重型貨車(chē)為13~18 mm。取壁厚為14 mm，制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)可開(kāi)小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙[11]。
本設(shè)計(jì)制動(dòng)鼓壁厚為13mm。
4.2制動(dòng)蹄
制動(dòng)蹄采用采用（可鍛鑄鐵）鑄造制成。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車(chē)的約為3~5mm，貨車(chē)的約為5~8mm。摩擦襯片的厚度，轎車(chē)多用4.5~5mm，貨車(chē)多在8mm以上。
制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，其缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。
故選用鉚接。
4.3制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零應(yīng)有足夠的剛度。
故選用由鋼板沖壓成型的制動(dòng)底板并且有凹凸起伏的形狀。
4.4支承
二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷(xiāo)的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷(xiāo)或偏心輪。支承銷(xiāo)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（QT400-1－18）件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。具有長(zhǎng)支承銷(xiāo)的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄地正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開(kāi)機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開(kāi)槽供制動(dòng)蹄腹板張開(kāi)端插入，以保持制動(dòng)蹄的位置[12]。
本設(shè)計(jì)中采用偏心支承銷(xiāo)。
4.5制動(dòng)輪缸
采用活塞式制動(dòng)蹄張開(kāi)結(jié)構(gòu)。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制成?；钊舛藟河袖撝频拈_(kāi)槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部。輪缸的工作腔由靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封[13]。
4.6摩擦材料
制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性能好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。
目前在制動(dòng)器中普遍采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹(shù)脂粘接劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪聲消除劑等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的擾性較差，故應(yīng)按襯片或襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹(shù)脂配料，使襯片或襯塊具有不同摩擦性能和其他性能。
另一種是編織材料，它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編制成布，再浸以樹(shù)脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其擾性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在100~120℃溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)（f=4.0以上），沖擊強(qiáng)度比模壓材料高4~5倍。但耐熱性差，在200~250℃以上即不能承受較高的單位壓力。磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下的汽車(chē)的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng)器。
粉末冶金摩擦材料是以鐵粉或銅粉為主要成分，加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退性能和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用與高性能轎車(chē)和行駛條件惡劣的貨車(chē)等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車(chē)[14]。
綜上所述，故選用編織材料。
4.7制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu)
26
制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤(pán)）與摩擦片（摩擦襯片）之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤(pán)）能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.2~0.5mm；盤(pán)式制動(dòng)器的為0.1~0.3mm。此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小。考慮到在制動(dòng)過(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。另外，制動(dòng)器在工作過(guò)程中會(huì)因?yàn)槟Σ疗ㄒr塊）的磨損而加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)[15]。
故選用楔塊式自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
4.8液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(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F0與輪剛直徑d和制動(dòng)管路壓力p的關(guān)系為：
(4.1)
制動(dòng)管路壓力不超過(guò)10~12MPa，取p=12MPa，得d=24.5mm。又因?yàn)檩喐字睆絛應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取，故取d=25mm。
（2）制動(dòng)主缸的直徑d0的確定
第i個(gè)輪缸的工作容積為：
(4.2)
式中：di為第i個(gè)輪缸活塞的直徑；
n為輪缸中活塞的數(shù)目；
δi為第i個(gè)輪 。
在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取δi=2~2.5mm。
所有輪缸的總工作容積為：
(4.3)
Vi=981 mm
式中：m為輪缸的數(shù)目。
所以V=4Vi=2943mm
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為：
(4.4)
式中：為制動(dòng)軟管的容積變形。
在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為：
V0=1.1V （轎車(chē)）； V0=1.3V （貨車(chē)）。
主缸活塞行程S0和活塞直徑d0可用下確定：
(4.5)
一般S0=（0.8~1.2）d0，?。篠0=1.2d0，d0=28.86mm。又因?yàn)橹鞲字睆絛0應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列中選取，故取d0=30mm。
（3）制動(dòng)踏板力Fp
制動(dòng)踏板力Fp用下式計(jì)算：
(4.6)
式中：ip為踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
η為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)構(gòu)效率，可取η=0.82～0.86
其中：制動(dòng)踏板杠桿比一般為3.5到4.65之間ip=291/(291-217) =4，(說(shuō)明：由制動(dòng)踏板設(shè)計(jì)圖得)。管路壓力不大于10~12Mpa。選裝合適的真空助力裝置可以使踏板力F<700N。
制動(dòng)踏板力應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：最大踏板力一般為500N（轎車(chē)）或700N（貨車(chē)），故滿(mǎn)足要求[16]。
4.9制動(dòng)器的校核
最大制動(dòng)力是在汽車(chē)附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的：
T=mg=0.3×2.032×480×9.8=2867.5584 N·m；
——車(chē)輪有效半徑；
m——后軸質(zhì)量；
——摩擦系數(shù)；
=3288.284532 N·m>2867.5584 N·m。
因此后輪最大制動(dòng)力矩符合要求。
5 結(jié)論
致 謝
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明
附錄1
主 要 符 號(hào) 表
Tf 制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩 FB地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力
re 車(chē)輪有效半徑 φ 輪胎與地面間的附著系數(shù)
Z 地面對(duì)車(chē)輪的法向反力 G 汽車(chē)所受重力L 汽車(chē)軸距
L1 汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離 L2 汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離
hg 汽車(chē)質(zhì)心高度 φ 附著系數(shù)。
L 軸距 q制動(dòng)強(qiáng)度
L1 質(zhì)心距前軸的距離 hg 汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的質(zhì)心高度
FB2 后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力 Ff1前軸車(chē)輪的制動(dòng)氣制動(dòng)力
Ff2 后軸車(chē)輪的制動(dòng)氣制動(dòng)力 FB1前軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力
G 汽車(chē)重力 L2 汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離；
D制動(dòng)鼓直徑 Dr 輪輞直徑
摩擦襯片起始角 個(gè)輪缸活塞的直徑
m輪缸的數(shù)目 Fp 制動(dòng)踏板力
Tf制動(dòng)器的摩擦力矩 R 制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑；
F輸入力 單元法向的合力
摩擦力的作用半徑 δ 汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)
mα 汽車(chē)總質(zhì)量 汽車(chē)制動(dòng)初速度與終速度
j 制動(dòng)減速度 t 制動(dòng)時(shí)間
前、后制動(dòng)器襯片的摩擦面積 β 制動(dòng)力分配系數(shù)
單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 汽車(chē)總質(zhì)量
R 制動(dòng)鼓半徑 A 單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積
附錄2
三維建模
圖1 制動(dòng)器總成圖
圖2 輪缸裝配圖
圖3 制動(dòng)底板
圖4 制動(dòng)蹄摩擦片總成圖
圖5 制動(dòng)鼓
圖6 主缸