領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計【桑塔納2000】,桑塔納2000,領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計【桑塔納2000】,蹄式鼓式,制動器,結(jié)構(gòu)設計,桑塔納 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）任務書 機電工程 院 機械設計制造及其自動化 系（教研室） 系（教研室）主任: （簽名） 2014 年 12 月 31 日 學生姓名: 學號: 專業(yè): 機械設計 1 設計（論文）題目及專題： 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計 2 學生設計（論文）時間：自 2015 年 3 月 9 日開始至 2015 年 5 月 22 日止 3 設計（論文）所用資源和參考資料： 1） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器：年生產(chǎn)量30萬件； 2） 使用工具：三維軟件操作平臺，制動器拆裝工具； 3） 參考資料：濮良貴 主編.機械設計[M],機械工業(yè)出版社，2012。 陳家瑞 主編.汽車構(gòu)造[M],機械工業(yè)出版社，2011。 王望予 主編.汽車設計[M],機械工業(yè)出版社，2012。 4 設計（論文）應完成的主要內(nèi)容： 1） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的總體方案設計； 2） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的測繪； 3） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計及主要零件的強度計算； 4） 利用三維軟件平臺，完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器實體模型的建立； 5） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器裝配圖和零件圖的繪制和畢業(yè)設計說明書一份。 5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求： 1） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器三維模型一份； 2） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的裝配圖和零件圖（共計A0圖2.0張）； 3） 完成設計說明書一份（不少于八千字）。 6 發(fā)題時間： 2014 年 12 月 31 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 畢業(yè)實習報告 學院：機電工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級： 姓名： 學號： 實習時間：2015.3.2 ~ 2015.4.12 指導老師： 一.實習地點和時間 2015.3.2~2015.4.12,到湖南山河智能裝備股份有限公司實習。 2. 實習目的 畢業(yè)實習是機械設計制造及其自動化專業(yè)教學計劃所設的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，是學生理論聯(lián)系實際的課堂，是學生大學學習的一次總結(jié)和升華，是大學本科教育中的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。學生通過實習能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械設計的基本能力，將理論知識與實際操作相結(jié)合為以后做好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。 畢業(yè)實習的目的： 　　1、 機械設計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標是使學生德、智、體全面發(fā)展，具有從事機電一體化產(chǎn)品、系統(tǒng)和控制智能的設計、維護、制造及開發(fā)基本能力的應用型專門人才。學生要有機械電子兩方面的基礎理論，還要將理論與實踐相結(jié)合，在實踐中提高能力。通過畢業(yè)實習，可以進一步鞏固和深化所學的理論知識，彌補理論教學的不足。 　　2．通過畢業(yè)實習，了解機電一體化產(chǎn)品、設備，提高對機電一體化技術(shù)的認識，加深機電一體化技術(shù)在工業(yè)各領(lǐng)域應用的感性認識，開闊視野，了解相關(guān)設備及技術(shù)資料，熟悉典型零件的加工工藝，為畢業(yè)設計打好基礎。 3．通過畢業(yè)實習接觸認識社會，提高社會交往能力，學習工人師傅和工程技術(shù)人員的優(yōu)秀品質(zhì)和敬業(yè)精神，培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)，明確自己的社會責任。 4.通過畢業(yè)實習，逐步完成學生到工人的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們擔任技術(shù)工作的能力，了解企業(yè)文化和工作內(nèi)容方法。 3. 實習單位簡介 山河智能裝備集團創(chuàng)始于1999年，以上市公司山河智能裝備股份有限公司為核心企業(yè)，以長沙為總部，分別在長沙、無錫、淮北、歐洲建立了多家子公司。逐步形成了一個以工程機械為核心、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、在國內(nèi)外具有一定影響力的國際性企業(yè)集團，躋身于全球工程機械企業(yè)50強。 在集團創(chuàng)始人、董事長何清華的帶領(lǐng)下，以“修身、治業(yè)，懷天下”為核心價值觀，依靠自主創(chuàng)新，引領(lǐng)市場，憑借良好的技術(shù)實力和現(xiàn)代化管理，迅速崛起。集團總資產(chǎn)超過65億元，已在大型樁工機械、全系列挖掘機、現(xiàn)代鑿巖設備、工業(yè)車輛、礦業(yè)裝備、起重機械、路面機械、液壓元器件、軍用工程機械和通用航空設備、游艇等十多個領(lǐng)域，成功研發(fā)出上百個規(guī)格型號，具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力的高品質(zhì)、高性能工程機械產(chǎn)品。山河智能作為國家高新技術(shù)企業(yè)的優(yōu)秀代表，獲得“國家認定企業(yè)技術(shù)中心”、“國家博士后科研工作站”、“國家創(chuàng)新型企業(yè)”、“國際科技合作基地”、“國家863成果產(chǎn)業(yè)化基地”、“國家工程機械動員中心”、“院士專家科研工作站”“中國優(yōu)秀民營科技企業(yè)”等稱號。 山河智能裝備集團以“做裝備制造領(lǐng)域世界價值的創(chuàng)造者”為使命和愿景，自主創(chuàng)新成果獲得國內(nèi)外領(lǐng)導和專家的高度認可。黨和國家領(lǐng)導人李克強、溫家寶、劉云山、張高麗、李長春、劉延東等先后來到山河智能視察，對山河智能堅持自主創(chuàng)新給予了高度評價和肯定。 公司注重研發(fā)平臺條件建設，持續(xù)加強研發(fā)投入，確保R&D投入占銷售收入的4%以上，重點加強以主導產(chǎn)品為對象的試驗條件建設，為科研開發(fā)、檢測實驗、中間試驗提供有力支持。同時加強新產(chǎn)品試制車間建設，包括場地、設備、體制與人員等；加強技術(shù)中心信息化建設，構(gòu)建與各產(chǎn)業(yè)園、各分/子公司（無錫、淮北等）的信息網(wǎng)絡通道，實現(xiàn)遠程協(xié)同設計，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，加強信息安全管理，在設計工具、辦公環(huán)境等方面，不斷加大投入力度。 公司的研發(fā)條件優(yōu)越，其中長沙本部的專用技術(shù)中心大樓使用面積近1萬平方米，實現(xiàn)了局域互連；導入了CAD/CAE/CAM高端設計應用工具，特別是Inventor三維設計軟件推進與應用，使設計效率成倍提高，管理效率大幅提升，三維造型、工程分析、動態(tài)模擬、數(shù)字化樣機等走在設計技術(shù)的前沿；通過PLM系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)全生命周期有效管理，結(jié)合PLM分布式部署，使得整個集團研發(fā)數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡化、可視化、流程化和信息化；CAPP系統(tǒng)的實施，解決了設計與制造的孤立問題，使設計與制造有機地連接起來，進一步提升了工藝設計和應用能力，有效地提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品成本；PLM與ERP系統(tǒng)集成，打破了前期數(shù)據(jù)孤島問題，PLM數(shù)據(jù)可直接智能化地提交到ERP系統(tǒng)，集合產(chǎn)品配置管理，確保數(shù)據(jù)的源頭性和一致性，大大提升了PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的使用效率和協(xié)作性能。 4. 實習內(nèi)容 實習的內(nèi)容主要分為兩大部分： 第一部分，培訓。 為了幫助我們更好地適應從學生到一個具備完善職業(yè)技能的工作人員，公司給我們進行了一些專項培訓。公司從九個方位出發(fā)，開展入司培訓、理念提升培訓、管理體系培訓、技能提升培訓、產(chǎn)品知識培訓、營銷培訓、售后培訓、拓展訓練以及資格認證等各類培訓項目。公司擁有能同時容納100余人的現(xiàn)代化多媒體培訓室、各類培訓教材800多套及一支業(yè)務素質(zhì)高的講師隊伍。 第二部分，工作。 為期一個多月的實習是我人生的一個重要轉(zhuǎn)折點。慢慢的熟悉工作環(huán)境和工作同事后，逐漸進入工作狀態(tài)，每天按照分配的任務按時按量的完成。 在為期一周的工作中，我理解了工作的艱辛與不易。即使是一件很平常的小事也不能大意，也讓我明白一個道理：事無巨細。 實習過程如下： 實習第一周： 所有新入司員工必須參加入司培訓，培訓時間為4天，使新員工盡快熟悉公司情況，了解企業(yè)文化，融入公司。內(nèi)容包括公司發(fā)展史、企業(yè)文化、司歌、通用禁令、產(chǎn)品知識、基本制度、財務基礎知識、7S環(huán)境安全知識、質(zhì)量意識、拓展訓練、軍訓、商務禮儀、勵志教育和職場心態(tài)等課程。 實習第二周： 為了更好使我們適應從學生到一個具備完善職業(yè)技能的工作人員的轉(zhuǎn)變，公司首先給我們安排在機房進行一些基礎知識的學習，并安排專門的老師對每個部門的同學進行專項培訓，老師通過講課和帶領(lǐng)我們深入生產(chǎn)第一線參觀學習，了解公司鼓勵我們對于不懂的問題要即使解決，不能因為不懂而放棄學習知識。 實習第三至六周：我們正式進入實習崗位，開始正式的實習生活。 在實習期間，我被安排在綜合傳動事業(yè)部見習，有幸參與了傳動軸的工藝設計與裝配。 傳動軸在各種機械或傳動系統(tǒng)中廣泛使用，用來傳遞動力。在傳力過程中主要承受交變扭轉(zhuǎn)負荷或有沖擊，因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應其工作條件。 圖一傳動軸尺寸參數(shù)圖 如圖一所示，該零件的主要工作表面為E、M、F、N四個階梯軸的外圓表面，它們的精度和表面粗糙度要求很高，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。該傳動軸零件形狀為較簡單的階梯軸，結(jié)構(gòu)簡單。為實現(xiàn)軸的準確傳遞動力和軸與軸之間的精密配合，要求很高的精度等級和表面粗糙度。為了在傳力過程中承受交變扭轉(zhuǎn)負荷和沖擊，傳動軸需要有良好的力學綜合性能，一般要對其進行調(diào)質(zhì)處理，材料可為45號鋼，就可以達到它的使用要求。由于傳動軸配合的表面較多，為了保證各表面間的精密配合，需嚴格保證中心軸線的形位誤差，所以要對重要表面或端面提出形位誤差的要求，在加工時嚴格保證。如：傳動軸的兩個重要端面提出了相對中心軸線的端面圓跳動，保證垂直度在0.02以內(nèi)，此外還保證了M、N兩個重要軸的中心線相對中心軸線的同軸度誤差在0.02以內(nèi)。 表一 傳動軸零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 傳動軸兩端面 215 無 無 無 M軸肩左端面 32 無 無 無 N軸肩右端面 20 無 無 無 F軸肩右端面 58 無 無 無 P面 65 無 0.8 Q面 104 無 0.8 無 G軸外圓面 φ40 無 無 無 F軸外圓面左部 φ30±0.0065 IT6 0.8 無 F軸外圓面右部 IT9 0.8 無 N軸外圓面 IT6 0.8 無 M軸外圓面 φ35±0.008 IT6 0.8 E軸外圓面 φ30±0.0065 IT6 0.8 無 M軸外圓面上鍵槽側(cè)面 IT10 3.2 無 N軸外圓面上鍵槽側(cè)面 IT9 3.2 無 該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，如表二所示： 表二傳動軸鍛造毛坯機械加工總余量及毛坯尺寸 鍛件重量Mt/kg 包容體重量Mo/kg 形狀復雜系數(shù) S 材質(zhì)系數(shù) 公差等級 2.5 3 S1 M1 普通級 毛坯尺寸/mm 機械加工余量余量/mm 鍛件尺寸 兩端面215 7 229 E軸外圓面φ30h6 7±2（取7） φ37 M軸外圓面φ35h6 7±2（取7） φ42 N軸外圓面φ25h6 7±2（取7） φ32 G軸外圓面φ40 7±2（取6.7） φ46.7 φ20螺紋加工軸 7±2（取6.7） φ26.7 F軸φ30h7 7±2（取7） φ37 該傳動軸工序的安排順序為：基準加工—各端面和主要表面粗加工—熱處理—主要表面半精加工—輔助工序—主要表面磨加工和次要表面加工—主要表面精磨加工。根據(jù)傳動軸零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如下表三所示： 表三 傳動軸零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra（um） 加工方法 傳動軸兩端面、M軸肩左端面和F、N軸肩右端面 無 無 粗車 P、Q面 無 0.8 粗車-半精車-磨削 E外圓表面 IT6 0.3 粗車-半精車-磨削 M外圓表面 IT6 0.8 粗車-半精車-磨削 F外圓表面左部 IT6 0.8 粗車-半精車-磨削 F外圓表面右部 IT9 0.8 粗車-半精車-磨削 N外圓表面 IT6 0.8 粗車-半精車-磨削 M面上鍵槽側(cè)面 IT10 3.2 粗銑-半精銑 N面上鍵槽側(cè)面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 傳動軸工藝路線及設備、工裝的選用如表四所示： 表四傳動軸工藝路線及設備、工裝的選用 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車床設備 刀具 量具 1 鍛造 鍛造毛坯 2 熱處理 正火處理 3 粗車、鉆孔 粗車兩端面并鉆中心孔 CA6140 90°刀 游標卡尺 4 粗車 傳動軸各外圓表面 CA6140 75°刀 游標卡尺 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理 220—240HBS 6 研修 研修中心孔 鉗工臺 麻花鉆 游標卡尺 7 半精車 對外圓面及軸肩面半精加工 CA6140 75°刀 游標卡尺 8 車退刀槽 在各端面處車出退刀槽 CA6140 切槽刀 游標卡尺 9 車螺紋 對φ20軸車螺紋， CA6140 螺紋車刀 游標卡尺 10 磨削 對M、F、N、E外圓表面和P、Q軸肩面磨削加工至尺寸 MD1420 砂輪 卡規(guī)深度游標卡尺 11 銑鍵槽 在M、N面上銑鍵槽 至規(guī)定要求 X5032 鍵槽銑刀 卡規(guī)深度游標卡尺 12 去毛刺 鉗工臺 平銼 13 清洗 清洗機 14 終檢 游標卡尺卡規(guī) 然后我參觀了該傳動軸的生產(chǎn)過程，并將它與其他零部件裝配起來。 在實際設計繪圖過程中，我發(fā)現(xiàn)盡管我能比較熟練的操作cad和proe繪圖，但繪圖效率比較低，耗時太大。設計經(jīng)驗不足。 5. 實習心得體會 時光荏苒，轉(zhuǎn)眼間為期四年的大學生涯就馬上結(jié)束了，這次畢業(yè)實習是本科階段最后一個實踐性教學環(huán)節(jié)。接下來完成畢業(yè)論文答辯，我們就將離開學校進入社會。它對于提高和鍛煉我們的社會適應能力、工作能力都非常的重要。今天這個社會，用人單位都傾向于有一定工作經(jīng)驗的人才，以致能盡可能快的上崗工作。 通過這次的實習，我對自己的專業(yè)有了更為詳盡而深刻的了解，也是對這幾年大學里所學知識的鞏固與運用。從這次實習中，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，需要進一步的加深學習。此次實習，不僅培養(yǎng)了我的實際動手能力，增加了實際的操作經(jīng)驗，縮短了抽象的課本知識與實際工作的距離，也對實際工作的有了一個新的認識。 實習是個人綜合能力的鍛煉。作為一名新時代的新青年更應該把學習作為保持工作積極性的重要途徑。“在大學里學的不是知識，而是一種叫做自學的能力”。參加工作后才能深刻體會這句話的含義。課本上學的理論知識用到的很少。在這個信息爆炸的時代，知識更新太快，靠原有的一點知識肯定是不行的。我們必須在工作中勤于動手慢慢琢磨，不斷學習不斷積累。遇到不懂的地方，自己先想方設法解決，實在不行可以虛心請教他人，而沒有自學能力的人遲早要被企業(yè)和社會所淘汰。所以我們還要繼續(xù)學習，不斷提升理論素養(yǎng)。在信息時代，學習是不斷地汲取新信息，獲得事業(yè)進步的動力。 最后，在本次課程設計中，我也認識到了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。了解到了自己的這些長短后，我會更加珍惜擁有的，更加努力的彌補自己的不足。 這次畢業(yè)實習是對我的一種鍛煉，知識的積累，能力的提高，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。畢業(yè)實習給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門辯思課，給了我很多思考的空間。 千里之行，始于足下.這一個多月短暫而又充實的實踐，我認為對我走向社會起到了一個橋梁的作用，過渡的作用，是人生的一段重要的經(jīng)歷，對將來走上工作崗位也有著很大幫助。這次實踐也讓我深刻了解到，在工作中和同事保持良好的關(guān)系是很重要的。做事首先要學做人，要明白做人的道理，如何與人相處是現(xiàn)代社會的做人的一個最基本的問題。對于自己這樣一個即將步入社會的人來說，需要學習的東西很多，他們就是最好的老師，正所謂“三人行，必有我?guī)煛薄? 天下無不散之宴席！實習已經(jīng)結(jié)束了，剎那間短暫而緊張充實的實習生活就那么結(jié)束啦，有種很不舍的感覺，現(xiàn)在還記得和耐心的老師及同事的點點滴滴。感謝山河智能裝備集團給了我這次實習的機會，感謝實習老師以及同事對我在這段時間的關(guān)心照顧，短暫的實習生活學到的東西對我來說卻是終生受益的。 湖 南 科 技 大 學 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 學 院： 機電工程 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 學 號： 姓 名： 指導老師： 日 期： 2015年 1月 5日 湖南科技大學2014屆畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計 作者姓名 學號 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻） 研究意義：隨著路面質(zhì)量和汽車技術(shù)的發(fā)展,汽車的行駛速度越來越高,但隨之而來的交通安全事故也日益嚴重,給人們的生命和財產(chǎn)造成了巨大的損失.雖然汽車安全技術(shù)(如制動防抱死系統(tǒng)(ABS)、安全氣囊)在一定程度上提高了駕駛的安全性,但最基本和根本的問題仍是提高制動器性能。高速行車和車流密度的加大出現(xiàn)了頻繁的交通事故，因此保證行車安全已成為現(xiàn)今汽車設計中一項十分引人關(guān)注的問題。汽車制動器對汽車行駛的安全性和停車的可靠性起著重要的保證作用是汽車上重要的安全部件。制動器的制動效能熱衰退是引發(fā)交通事故的一個很重要的原因特別是裝有鼓式制動器的車輛，一旦制動器負荷大，行駛環(huán)境相對惡劣，摩擦熱不能很快傳到大氣中去，特別是頻繁長時間制動時，制動鼓持續(xù)高溫，更容易產(chǎn)生熱衰退現(xiàn)象使行車的安全受到極大威脅?？梢妼囕v鼓式制動器進行改進對我們的行車安全具有重要意義。 根據(jù)《中國制動器行業(yè)市場需求與投資規(guī)劃分析報告前瞻》顯示我國“十二五”發(fā)展規(guī)范綱要中關(guān)于推動重點領(lǐng)域跨越發(fā)展的相關(guān)部署，高端裝備制造、新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)依然將是我國大力發(fā)展的重點領(lǐng)域。國家對裝備制造業(yè)的規(guī)范，將有利推動我國制動器行業(yè)的發(fā)展。另外，由于2011年經(jīng)濟繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，2011年我國的GDP將為9.5%，汽車產(chǎn)銷情況有望繼續(xù)獲得較大增幅；2011年全國汽車市場總需求有望達到2000萬輛。綜合判斷，2011年中國汽車銷量增速為10%-15%，這將帶動制動器行業(yè)需求市場的發(fā)展。據(jù)預計，我國制動器行業(yè)市場規(guī)模在未來5年內(nèi)，仍將保持15%-25%的年增長率。 隨著裝備制造業(yè)的振興和發(fā)展，國產(chǎn)制動器的產(chǎn)量也有明顯增加，制動器行業(yè)的銷售收入同步增長；由于受制于起步晚、技術(shù)基礎薄弱以及資本投資有限，我國制動器產(chǎn)品以低端產(chǎn)品為主，業(yè)內(nèi)少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)堅持自主創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，正在向科技含量較高的中、高端產(chǎn)品方向發(fā)展，制動器中、高端產(chǎn)品的市場份額逐漸增加，中、高端制動器企業(yè)的利潤率呈上升趨勢；而低端產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)則因廠商眾多，競爭激烈，價格呈下降趨勢，同時鋼材等主要原材料價格有所波動，其利潤增長速度趨緩。 其次，隨著我國汽車工業(yè)的持續(xù)繁榮，我國汽車零部件出口量不斷保持高速增加，但汽車零部件的質(zhì)量受到持續(xù)考驗，整車召回事件時有發(fā)生。對產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)注與日俱增。制動器作為一個重要的汽車零部件，它的質(zhì)量要求也不斷提升。為此，我們有必要加強對制動器方面的研究。 而蹄－鼓式制動器，其突出優(yōu)點是可利用制動蹄的增勢效應而達到很高的制動效能因數(shù)，并具有多種不同性能的可選結(jié)構(gòu)型式，以及其制動性能的可設計性強、制動效能因數(shù)的選擇范圍很寬、對各種汽車的制動性能要求的適應面廣，至今仍然在除部分轎車以外的各種車輛的制動器中占主導地位。我們可以通過對領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的研究為起點，為以后更深入的研究提供理論參考。 制動器研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀： 伴隨汽車的發(fā)明而產(chǎn)生的制動器,在人們對其百年的使用與認識過程中,逐漸開始了制動器的摩擦、接觸、振動、溫度以及噪聲等方面的研究。制動效能因數(shù)是制動器性能的重要指標?，F(xiàn)在普遍旳鼓式制動器仍然存在著制動效能不穩(wěn)定、摩擦副壓力分布不均勻等缺點,因此其制動效能易于發(fā)生熱衰退、水衰退和機械衰退等問題。所以對制動效能因數(shù)的變化特性的深入研究,對提高制動器性能有重要意義。韓文明等分析單自由度和二自由度制動蹄效能因數(shù)隨摩擦片上徑向合力作用點位置和摩擦系數(shù)變化的特性,將制動效能因數(shù)分解為分別取決于制動蹄的杠桿增力作用和摩擦自增勢(或自減勢)作用的兩部分,進而分析每部分制動效能因數(shù)隨摩擦片上徑向力作用點位置和摩擦系數(shù)的‘變化特性,并提出提高制動效能及其穩(wěn)定性的有效途徑,為普通鼓式制動器的改進提供理論基礎。寧曉斌等應用多體動力學仿真軟件ADAMS,通過幵發(fā)柔性體摩擦片與剛體制動蹄連接模塊、柔性體摩擦片與剛體制動鼓接觸模塊,建立了礦用汽車鼓式制動器非線性剛?cè)岱Q合仿真模型,并計算出制動器效能因數(shù)。針對摩擦襯片壓力分布不均勾的問題,呂振華等定義摩擦片壓強的兩種不均勻度指數(shù),推導現(xiàn)有的鼓式制動器的不均勻度指數(shù)計算公式,分析其變化特性,以這兩種壓強不均勻度指數(shù)作為新的評價指標,評價各種型式的鼓式制動器,并提出制動蹄分為相互聯(lián)動的兩部分的結(jié)構(gòu)型式可顯著提高制動效能。摩擦襯片與制動鼓屬于典型摩擦接觸問題,通過有限元仿真分析的方法,可得到試驗較難測得的接觸應力分布狀態(tài)。毛智東等通過利用有限元分析軟件ANSYS建立鼓式制動器的有限元模型,分析了摩擦襯片與制動鼓的接觸應力,得到接觸壓力的分布特性和制動器的應力分布場,結(jié)果表明分析精度較高,為設計提供了理論指導W。楊國俊等利用ANSYS建立凸輪鼓式制動器有限元模型,以實際促動力的加載方式,分析了摩擦襯片與制動鼓之間的接觸應力,分析結(jié)果表明摩擦襯片初始角減小,最大接觸壓力及兩蹄的效能因數(shù)增加。制動器的自激振動一直是研究的熱點和重點。俄延華等在模態(tài)試驗的基礎上,用模態(tài)綜合及模態(tài)方法分析了汽車制動時鼓式制動器的尖叫特性,分析得出制動器的尖叫聲是由于摩擦襯片的稱合作用而產(chǎn)生的高頻振動引起的_。管迪華等給出了鼓式制動器低頻和高頻振動噪聲的實際結(jié)構(gòu)閉環(huán)鍋合模型,模型仿真結(jié)果和試驗結(jié)果吻合較好,說明通過改變結(jié)構(gòu)特性參數(shù)匹配可有效地抑制制動噪聲的發(fā)生。 國外的研究工作者對制動效能因數(shù)同樣展幵了大量的研究。Shan Shih等通過建立鼓式制動器的線性和非線性有限元模型,得出小型制動器的線性模型計算結(jié)果較好,對于大功率的制動器則誤差較大。C. Hohmannd等采用有限元軟件ADINA建立鼓式制動器三維有限元模型,模型包括制動鼓、制動蹄、摩擦片等,通過分析得到變形、應力分布、接觸壓力以及粘結(jié)和滑移情況時的接觸區(qū)域,指出摩擦片壓力分布非正弦函數(shù)分布,而是靠近制動蹄凸輪處壓力較大Rajesh Somnay等提出基于熱結(jié)構(gòu)稱合的鼓式制動器性能的有限元預測方法,制動器發(fā)熱時,通過仿真分析表明,制動器變形使得制動效能因數(shù)降低,制動應力增大?。Daniel Thuresson等隨材料楊氏模量、摩擦系數(shù)等因素對制動效能的影響進行了研究。P. loannidis等采用有限元法分析了鼓式制動器非線性接觸問題,預測了制動器的噪聲與振動特性,結(jié)果表明初始條件對接觸壓力的分布影響較大Ibrahim Ahmed等基于鼓式制動器三維有限元模型對制動器的摩擦接觸噪聲問題進行了研究,驗證了摩擦材料的壓縮性、摩擦系數(shù)以及接觸面上的壓力分布,分析結(jié)果表明接觸剛度對制動器噪聲有較大影響,較大的剛度可降低噪聲J. M. LEE等通過建立鼓式制動器的動力學方程,分析了制動鼓與制動蹄分別為相同圓弧半徑和不同圓弧半徑時的振動特性,并通過試驗測試比較了兩種結(jié)構(gòu)的噪聲現(xiàn)象,最后提出了對原結(jié)構(gòu)的修改方案以降低噪聲。 長期以來，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動器的重要優(yōu)勢，旨在克服其主要缺點的研究工作和技術(shù)改進一直在進行中，尤其是對蹄－鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點在于制動器結(jié)構(gòu)和實際使用因素等對制動器的效能及其穩(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、有效的改進措施，制動器的性能也有了一定程度的提高。 為了適應高速制動條件下制動器表面高溫造成的熱衰退,必須提高制動器的高溫工作性能和抗熱衰退能力及過恢復性能.全球范圍內(nèi)氣溫變暖的溫室效應和不斷發(fā)生的環(huán)境污染惡性事故,給人們的生活環(huán)境造成較大的威脅,迫使人們更加注重環(huán)境保護,也對汽車工業(yè)提出了更高的環(huán)保要求.當今世界能源危機促使人們認識到能源資源有限,增強了對節(jié)能摩擦學的研究,汽車燃油的嚴格控制更加速了這方面的研究.除采取減摩措施提高發(fā)動機效率外,另一有效途徑就是減輕汽車重量.實現(xiàn)汽車輕量化的途徑有兩種:一種是減小汽車整車或零部件的尺寸,另一種是采用輕型材料.對制動器而言,減小其尺寸意味著其熱負荷的加重,因此必須提高材料的高溫性能和熱傳導性能.用能夠滿足使用要求的輕型合金或復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼鐵材料是汽車提高燃油經(jīng)濟性的有效途徑,已經(jīng)為世界范圍內(nèi)的汽車制造商所關(guān)注并在大力研究和開發(fā)因此研究和開發(fā)具有節(jié)能和環(huán)保特征的輕型制動器是未來汽車制動器的一個較具應用潛力的研究方向。 現(xiàn)代汽車普遍采用的摩擦式制動器的實際工作性能是整個制動系中最復雜、最不穩(wěn)定的因素。目前，各類汽車廣泛采用的摩擦制動器根據(jù)旋轉(zhuǎn)元件的不同可分為鼓式和盤式兩大類。長期以來，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動器的重要優(yōu)勢，旨在克服其主要缺點的研究工作和技術(shù)改進一直在進行中，尤其是對蹄－鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點在于制動器結(jié)構(gòu)和實際使用因素等對制動器的效能及其穩(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、有效的改進措施，制動器的性能也有了一定程度的提高。近年來則出現(xiàn)了一些全新的制動器結(jié)構(gòu)形式，如磁粉制動器、濕式多盤制動器、電力液壓制動臂型盤式制動器、濕式盤式彈簧制動器等。對于關(guān)鍵磁性介質(zhì)——磁粉，選用了抗氧化性強、耐磨、耐高溫、流動性好的軍工磁粉；磁轂組件選用了超級電工純鐵DT4，保證了空轉(zhuǎn)力矩小、重復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)帶散熱風扇，設計了散熱風道等，使得該技術(shù)有著極好的應用前景。盡管現(xiàn)在對制動器的設計研究取得了一定的成績，但是對領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的設計仍然有著不可替代的基礎性和研發(fā)性作用，也可為后續(xù)設計提供理論參考。 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器存在問題：其制動效能的穩(wěn)定性較差，其摩擦副的壓力分布均勻性也較差，襯片磨損不均勻；產(chǎn)生的噪音也較大。 2、 研究目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化） 研究目標： 通過合理整和已有的設計，閱讀大量文獻，掌握機械設計的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)的機械制圖的步驟和規(guī)則；掌握鼓式制動器總成的相關(guān)設計方法，以進一步扎實汽車設計基本知識；學會用AUTO CAD,UG ,proe等三維軟件進行基本的二維或三維建模和制圖，同時提高分析問題及解決問題的能力。提出將各種設計方法互相結(jié)合,針對不同的設計內(nèi)容分別應用不同的方法,以促進其設計過程方法優(yōu)化、設計結(jié)果精益求精。 研究內(nèi)容： 根據(jù)設計車型的特點，合理計算該車型制動系統(tǒng)制動力及制動器最大制動力矩、完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的方案設計，結(jié)構(gòu)設計，制動性能分析，領(lǐng)從蹄式鼓式制動器主要參數(shù)的計算與確定、摩擦襯塊的磨損特性計算、制動器熱容量和溫升的核算、制動力矩的計算與校核、在二維cad或三維設計平臺 Proe中完成鼓式制動器零件圖以及裝配圖的繪制并建立三維模型、設計合理性的分析和評價等。 擬解決的關(guān)鍵問題：制動器的最大制動力矩的計算，制動性能分析，主要參數(shù)的確定，三維仿真模型的建立 3、 特色與創(chuàng)新之處 本設計通過現(xiàn)場拆裝制動器，測繪尺寸，計算制動力矩，完成制動性能分析，確定主要參數(shù)，用proe建立三維仿真模型，完成零件圖裝配圖的繪制。在制動鼓鏜削時采用調(diào)整砂輪加工制動鼓的工作表面，在鏜削加工后經(jīng)過磨合處理，以提高加工質(zhì)量，保證制動器具有良好的制動性能。采用組合式制動鼓，質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。用T形型鋼碾壓制成制動蹄，在腹板上開一到兩條徑向槽，減小蹄的彎曲剛度小些，使襯片摩擦較為均勻，并減小制動時的尖叫聲。制動蹄和摩擦片之間采用鉚接，減小噪音。采用半金屬摩阻材料的摩擦襯片；蹄與鼓之間采用間隙自動調(diào)整裝置。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線 研究方法：調(diào)查法 現(xiàn)場拆裝制動器，測繪尺寸 觀察法 觀看制動器拆裝視頻 文獻研究法 查閱網(wǎng)絡文章，閱讀文獻和論文 模擬法 建立Proe三維模型 數(shù)學法 用數(shù)學經(jīng)驗公式對制動器的制動力進行分析 步驟：第一階段，在1月到3月之間利用寒假時間進行知識儲備，技術(shù)儲備。通過查閱網(wǎng)絡文章，閱讀文獻和論文，觀看制動器拆裝視頻，搜索一些圖紙等途徑對制動器的結(jié)構(gòu)初步掌握，確定Satana2000轎車制動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，制動器的主要參數(shù)確定（鼓內(nèi)徑、摩擦襯片寬度和包角）。完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的方案設計。 第二階段，在3月到4月之間進行詳細設計，通過現(xiàn)場測繪，掌握制動器結(jié)構(gòu)，在老師的協(xié)助下完成鼓式制動器壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律;計算蹄片上的制動力矩;襯片磨損特性的計算;前后輪制動器制動力矩的確定;分路系統(tǒng)的選擇;應急制動和駐車制動所需的制動力矩。完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計，制動性能分析，并利用proe建立三維模型仿真，畫出重要零件圖和裝配圖。寫出設計說明書。 第三階段，在5月份，畫出重要零件圖，繪制裝配草圖，繪制裝配圖，寫出設計說明書，查漏補缺，完善畢業(yè)設計。 技術(shù)路線：首先了解本論題的研究狀況，明確研究目的，確定研究方向；其次，進一步搜集閱讀資料并研讀文獻，做好相關(guān)的記錄，形成論題提綱，確定研究方案；再次，實施研究計劃，現(xiàn)場測繪，完成相應計算，建立三維仿真模型，完成零件圖裝配圖的繪制。最后，完成預期成果，編寫設計說明書，反復修改，完成設計。 5、 擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備 Proe應用軟件建模，CAD應用軟件繪圖 6、 參考文獻 A:【1】、朱育權(quán),馬保吉,杜亞勤、制動盤(鼓)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、《西安工業(yè)學院學報》 2001年01期：P76-78 【2】、王庭義、鼓式制動器關(guān)鍵技術(shù)研究、長安大學博士學位論文、P2-6 B:【1】、王望予、汽車設計第四版、北京、機械工業(yè)出版社、2004.8、P257-285 【2】、肖生發(fā)，趙樹鵬、汽車構(gòu)造第二版、北京、北京大學出版社、2012.7、P395-435 【3】、劉惟信、汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設計計算、北京、清華大學出版社、2004.9 、注： 1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。 2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著） A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。 B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。 3、表中各項可加附頁。 6 湖 南 科 技 大 學 畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ） 題目 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計 作者 學院 機電工程學院 專業(yè) 機械設計制造及自動化 學號 指導教師 二〇一五年五月二十日 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）任務書 機電工程 院 機械設計制造及其自動化 系（教研室） 系（教研室）主任: （簽名） 2014 年 12 月 31 日 學生姓名: 學號: 專業(yè): 機械設計 1 設計（論文）題目及專題： 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計 2 學生設計（論文）時間：自 2015 年 3 月 9 日開始至 2015 年 5 月 22 日止 3 設計（論文）所用資源和參考資料： 1） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器：年生產(chǎn)量30萬件； 2） 使用工具：三維軟件操作平臺，制動器拆裝工具； 3） 參考資料：濮良貴 主編.機械設計[M],機械工業(yè)出版社，2012。 陳家瑞 主編.汽車構(gòu)造[M],機械工業(yè)出版社，2011。 王望予 主編.汽車設計[M],機械工業(yè)出版社，2012。 4 設計（論文）應完成的主要內(nèi)容： 1） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的總體方案設計； 2） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的測繪； 3） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)設計及主要零件的強度計算； 4） 利用三維軟件平臺，完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器實體模型的建立； 5） 完成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器裝配圖和零件圖的繪制和畢業(yè)設計說明書一份。 5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求： 1） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器三維模型一份； 2） 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的裝配圖和零件圖（共計A0圖2.0張）； 3） 完成設計說明書一份（不少于八千字）。 6 發(fā)題時間： 2014 年 12 月 31 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）指導人評語 [主要對學生畢業(yè)設計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價] 指導人： （簽名） 年 月 日 指導人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）評閱人評語 [主要對學生畢業(yè)設計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學性，結(jié)論和存在的不足等進行綜合評價] 評閱人： （簽名） 年 月 日 評閱人評定成績： 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）答辯記錄 日期： 學生： 學號： 班級： 題目： 提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料： 1 設計（論文）說明書 共 頁 2 設計（論文）圖 紙 共 頁 3 指導人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語： [主要對學生畢業(yè)設計（論文）的研究思路，設計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價] 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績： 摘要 設計一款制動效能高、工作穩(wěn)定性好的制動器對汽車的汽車在行駛過程中的安全性和可靠性具有重要意義。本文根據(jù)桑塔納2000的性能參數(shù)，設計與開發(fā)了一種能夠滿足使用要求的領(lǐng)從蹄式鼓式制動器。主要內(nèi)容包括領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的總體方案設計、制動器的主要參數(shù)的確定、制動器促動系統(tǒng)的設計、領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的主要零部件的結(jié)構(gòu)強度校核、領(lǐng)從蹄式鼓式制動器三維模型的建立，領(lǐng)從蹄式鼓式制動器裝配圖和零件圖的繪制；總體方案設計內(nèi)容包括分析比較不同類型的鼓式制動器特點，結(jié)合桑塔納2000的性能要求，確定了采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動器作為桑塔納2000后輪制動器的總體方案；制動器的主要參數(shù)包括制動力和制動力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動強度和附著系數(shù)利用率、制動器最大制動力矩、制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)；促動系統(tǒng)的設計包括促動裝置選型、制動管路的回路選型、制動輪缸直徑和工作容積制動踏板力和制動行程、制動力矩、制動器熱容量等結(jié)構(gòu)參數(shù)；分析了制動蹄壓力分布規(guī)律和徑向變形規(guī)律、行車制動效能、摩擦襯片的磨損特性、溫升的核算、駐車制動極限傾角等性能參數(shù)；完成了制動臂、制動凸輪軸、制動蹄支承銷、緊固摩擦片鉚釘?shù)戎饕悴考慕Y(jié)構(gòu)強度校核；通過結(jié)構(gòu)設計、結(jié)構(gòu)強度校核、三維模型建立及工程圖的繪制，最終完成了領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的設計。 關(guān)鍵詞：鼓式制動器；促動系統(tǒng)；制動力矩；三維模型 ABSTRACT Design a high efficiency and good stability brake for auto car is of great significance in the process of driving safety and reliability. A leading trailing shoe?drum drakes that can meet the use?requirements for santana 2000 is designed and developed based on the performance parameters of Santana 2000. it mainly includes the overall scheme design of leading trailing shoe?drum drakes、Determine the main parameters of the brake、The design of brake actuation system、The structural strength check of leading trailing shoe?drum drakes major parts、The establishment three-dimensional model of?leading trailing shoe?drum drakes、The assembly drawing and part drawing of?leading trailing shoe?drum drakes; The overall scheme contains Analysis of drum brake characteristics comparison of different types, combined with the performance requirements of Santana 2000, the leading and trailing shoe brake as the overall design of the design object; the main parameters include brake braking force and braking force distribution coefficient, the synchronous adhesion coefficient, brake strength and attachment structure parameters and coefficient of friction coefficient, utilization rate the maximum brake braking torque, brake design; actuation system including actuating device selection, calculation of loop wheel brake cylinder diameter and the volume of work of brake pedal and the braking distance, braking torque, brake thermal capacity and structure parameters such as brake pipeline, analysis of brake shoe pressure distribution and radial deformation, braking efficiency, friction lining wear characteristics, Wen Sheng's accounting, Parking brake limit angle; Completed the structural strength checking brake arm, brake camshaft, brake shoe anchor pin, fastening lining rivets and other major components; Form the structural design, structural strength check, three-dimensional modeling and rendering drawings, the assigned designing of leading trailing shoe?drum drakes is completed. Keywords: drum brakes；Actuation system；brake torque；three-dimensional model 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 目錄 第一章 緒論…………………………………………………………………………… 1 1.1 本課題的研究意義……………………………………………………………… 1 1.2 鼓式制動器技術(shù)研究進展和現(xiàn)狀……………………………………………… 1 1.3 研究內(nèi)容………………………………………………………………………… 3 第二章 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)方案設計…………………………………………… 4 2.1 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)型式與分類………………………………………………… 4 2.2 鼓式制動器的設計方案確定…………………………………………………… 8 第三章 制動系的主要參數(shù)設計………………………………………………… 11 3.1 預給的整車參數(shù)………………………………………………………………… 11 3.2 制動力與制動力分配系數(shù)……………………………………………………… 11 3.3 同步附著系數(shù)…………………………………………………………………… 14 3.4 制動強度和附著系數(shù)利用率…………………………………………………… 15 3.5 制動器最大制動力矩…………………………………………………………… 15 3.6 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) ………………………………………… 16 第四章 制動器的設計計算………………………………………………………… 19 4.1 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇………………………………………………… 19 4.2 制動管路的多回路系統(tǒng)………………………………………………………… 20 4.3 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設計計算………………………………………………… 21 4.3.1 制動輪缸直徑與工作容積……………………………………………… 21 4.3.2 制動主缸直徑與工作容積……………………………………………… 22 4.3.3 制動踏板力與踏板行程………………………………………………… 22 4.4 制動蹄片上的制動力矩計算…………………………………………………… 23 4.5 制動器因數(shù)的分析計算 …………………………………………………… 27 4.6 制動蹄壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律………………………………………… 29 4.7 行車制動效能計算……………………………………………………………… 31 4.8 摩擦襯片的磨損特性計算……………………………………………………… 32 4.9 制動器熱容量和溫升的核算…………………………………………………… 34 4.10 駐車制動計算…………………………………………………………………… 35 第五章 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設計與強度計算………………………… 37 5.1 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設計………………………………………………… 37 5.1.1 制動鼓…………………………………………………………………… 37 5.1.2 制動蹄…………………………………………………………………… 38 5.1.3 制動底板………………………………………………………………… 38 5.1.4 制動蹄的支承…………………………………………………………… 38 5.1.5 制動輪缸………………………………………………………………… 39 5.1.6 制動摩擦襯片材料……………………………………………………… 39 5.1.7 摩擦材料………………………………………………………………… 39 5.1.8 制動器間隙調(diào)整………………………………………………………… 40 5.2 制動器主要零件的強度計算…………………………………………………… 41 5.2.1制動臂的計算…………………………………………………………… 41 5.2.2 制動凸輪軸的計算……………………………………………………… 42 5.2.3 制動蹄支承銷剪切應力計算…………………………………………… 42 5.2.4 緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘︱炈恪?43 第六章 結(jié)論………………………………………………………………………… 45 參考文獻………………………………………………………………………………… 46 致謝……………………………………………………………………………………… 47 附錄A 主要設計參數(shù)………………………………………………………………… 48 -i- 第一章 緒 論 1.1本課題的研究意義 首先，雖然隨著路面質(zhì)量和汽車技術(shù)的發(fā)展,汽車的行駛速度的不斷提高給人們的生活帶來了許多便利,但隨之而來的交通安全事故也日益嚴重,人們的生命和財產(chǎn)受到了嚴重威脅。雖然汽車安全技術(shù)(如制動防抱死系統(tǒng)(ABS)、安全氣囊)在一定程度上提高了汽車駕駛的安全性,但最根本的問題仍然是如何提高制動器的制動性能。高速行車和車流密度的加大交通事故出現(xiàn)的頻率，因此現(xiàn)代汽車設計中一項十分引人關(guān)注的問題就變成了如何保證行車安全。毫無疑問汽車制動器是汽車上的一個十分關(guān)鍵的部位，它對對汽車行駛的安全性和制動的可靠性的作用是不容忽視的。現(xiàn)代交通事故頻發(fā)的一個十分重要的原因就是制動器的制動效能衰退，這是因為一旦制動器的持續(xù)負荷過大，汽車行駛環(huán)境十分惡劣，制動產(chǎn)生的摩擦熱不能及時的傳遞出去，從而使汽車制動器的制動效能衰退。對于鼓式制動器來說，這種現(xiàn)象尤為嚴重，特別是汽車在高頻率長時間制動時，制動鼓不斷升溫，更容易產(chǎn)生制動效能熱衰退現(xiàn)象，從而使行車的安全性和穩(wěn)定性造成極大威脅?？梢妼囕v鼓式制動器進行改進對我們的行車安全具有重要意義。 其次，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對汽車的需求不斷增大，我國的汽車工業(yè)的持續(xù)繁榮發(fā)展，汽車零部件出口量逐年高速上升。雖然現(xiàn)在情況十分喜人，但是在這繁榮背后仍然隱藏著許多威脅，國產(chǎn)汽車零部件的質(zhì)量受到市場的不斷考驗，整車召回事件時有發(fā)生，買家對于汽車本身質(zhì)量的要求不斷增加。毫無疑問，制動器作為汽車上的十分重要的組件，人們對它的質(zhì)量要求也隨之不斷提升。考慮到目前的形式和將來的發(fā)展，我們有十分必要加強對制動器方面的研究。而蹄－鼓式制動器，它的一個突出優(yōu)點是可利用制動蹄的增勢效應來達到很高的制動效能因數(shù)，并且它具有多種不同性能參數(shù)的可選結(jié)構(gòu)型式，而且它制動性能的可設計性十分強、制動效能因數(shù)的選擇范圍十分寬廣，最重要的一點就是它可以滿足大部分汽車的制動性能要求，適應面十分寬廣。因此，我們可以以領(lǐng)從蹄式鼓式制動器為著手點進行研究，為以后更深入的研究提供理論參考。 1.2鼓式制動器技術(shù)研究進展和現(xiàn)狀 當世界上第一輛汽車出現(xiàn)時，制動器這個名字也隨之出現(xiàn)了,在對汽車進行百年的使用與研究過程中,人們也逐漸開始了對制動器進行摩擦、接觸、振動、溫度以及噪聲等方面的研究。在研究過程中，人們形成了一套十分完善的理論。毫無疑問，制動效能因數(shù)是人們評價制動器性能的一個十分關(guān)鍵的指標?，F(xiàn)在市場上旳鼓式制動器普遍存在著制動效能不穩(wěn)定、摩擦副壓力分布不均勻等一系列缺點,因此現(xiàn)在的鼓式制動器的制動效能十分容易發(fā)生熱衰退、水衰退和機械衰退等現(xiàn)象。 韓文明等分析單自由度和二自由度制動蹄效能因數(shù)隨摩擦片上徑向合力作用點位置和摩擦系數(shù)變化的特性,將制動效能因數(shù)分解為分別取決于制動蹄的杠桿增力作用和摩擦自增勢(或自減勢)作用的兩部分,進而分析每部分制動效能因數(shù)隨摩擦片上徑向力作用點位置和摩擦系數(shù)的變化特性,并提出提高制動效能及其穩(wěn)定性的有效途徑,為普通鼓式制動器的改進提供理論基礎[1]。針對摩擦襯片壓力分布不均勾的問題,呂振華等定義摩擦片壓強的兩種不均勻度指數(shù),推導現(xiàn)有的鼓式制動器的不均勻度指數(shù)計算公式,分析其變化特性,以這兩種壓強不均勻度指數(shù)作為新的評價指標,評價各種型式的鼓式制動器,并提出制動蹄分為相互聯(lián)動的兩部分的結(jié)構(gòu)型式可顯著提高制動效能[2][3]。摩擦襯片與制動鼓屬于典型摩擦接觸問題,通過有限元仿真分析的方法,可得到試驗較難測得的接觸應力分布狀態(tài)。毛智東等通過利用有限元分析軟件ANSYS建立鼓式制動器的有限元模型,分析了摩擦襯片與制動鼓的接觸應力,得到接觸壓力的分布特性和制動器的應力分布場,結(jié)果表明分析精度較高,為設計提供了理論指導[4]。 國外的研究工作者對制動效能因數(shù)同樣展開了大量的研究。Shan Shih等通過建立鼓式制動器的線性和非線性有限元模型,得出小型制動器的線性模型計算結(jié)果較好,對于大功率的制動器則誤差較大[5]。P. loannidis等采用有限元法分析了鼓式制動器非線性接觸問題,預測了制動器的噪聲與振動特性,結(jié)果表明初始條件對接觸壓力的分布影響較大[6]。Ibrahim Ahmed等基于鼓式制動器三維有限元模型對制動器的摩擦接觸噪聲問題進行了研究,驗證了摩擦材料的壓縮性、摩擦系數(shù)以及接觸面上的壓力分布,分析結(jié)果表明接觸剛度對制動器噪聲有較大影響,較大的剛度可降低噪聲[7]。 現(xiàn)在市場上的汽車普遍采用制動器大多是摩擦式制動器，而摩擦式制動器的實際工作性能在制動系中是最復雜、最不穩(wěn)定的一個因素。摩擦制動器根據(jù)它的旋轉(zhuǎn)元件的不同大致可分為鼓式、盤式和帶式三類。長期以來，人們?yōu)榱顺浞职l(fā)揮出蹄－鼓式制動器制動的重要優(yōu)勢，一直在對鼓式制動器進行各種研究工作和技術(shù)改進，想要克服鼓式制動器本身的主要缺點和提高它的制動效能，現(xiàn)在人們十分重視對蹄－鼓式制動器工作過程和性能進行計算和分析方法的研究。這類研究工作的重點往往放在制動器結(jié)構(gòu)和實際工作環(huán)境等因素對鼓式制動器的制動效能和制動穩(wěn)定性的影響。到目前為止，這些研究工作已經(jīng)取得了一些比較重要的研究成果，而且得到了一些具有可行性的改進措施，鼓式制動器的制動性能也有了相應程度的優(yōu)化。有的制動器在熱容量和散熱等方面，采用了雙側(cè)帶散熱風扇結(jié)構(gòu)，并設計了散熱風道等，這些措施使得該制動器有著極好的應用前景[8]。盡管現(xiàn)在對制動器的設計研究已經(jīng)取得了一定的成績，但是與我們?nèi)找骘w速增長的科技相比仍有很大的不足之處。因此我們?nèi)匀恍枰獙︻I(lǐng)從蹄式鼓式鼓式制動器進行設計，這種設計對鼓式制動器的制動效能的提高有著不可替代的基礎性和研發(fā)性作用。 1.3研究內(nèi)容 首先，根據(jù)所選用的設計車型的特點，把所選車型制動系統(tǒng)的制動力和制動器的最大制動力矩計算出來，然后根據(jù)實際情況成領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的方案設計、結(jié)構(gòu)設計以及制動器的制動性能分析，其次，再計算與確定出所設計的領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的主要參數(shù)，完成摩擦襯塊的磨損特性計算以及核算領(lǐng)從蹄式制動器的熱容量和溫升情況，并計算出制動器的制動力矩然后校核其合理性，最后在二維cad或三維設計平臺Proe中完成鼓式制動器零件圖以及裝配圖的繪制并且建立三維模型、對設計合理性的進行分析和評價。 第二章 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)方案設計 現(xiàn)在市場上的汽車制動器幾乎都是摩擦式制動器，而摩擦式制動器根據(jù)其旋轉(zhuǎn)元件可分為鼓式、盤式、帶式三大類?？紤]到所選用設計車型的實際情況，我們主要從鼓式制動器來著手。 鼓式制動器可以大致分為內(nèi)張式和外束式兩種類型，它們都是利用制動器的制動蹄片去擠壓制動鼓從而獲得制動力的。內(nèi)張式的鼓式制動器是以制動鼓的內(nèi)圓柱面為工作表面，現(xiàn)在市場中這種內(nèi)張式的鼓式制動器在現(xiàn)代汽車上運用廣泛；而外束式的鼓式制動器則是以制動鼓的外圓柱面為工作表面，現(xiàn)在市場上很少有車型使用這種制動器來做為行車制動器。 按照鼓式制動器的制動蹄張開裝置形式的不同，鼓式制動器大致可分為輪缸式鼓式制動器和凸輪式鼓式制動器，輪缸式鼓式制動器采用液壓制動輪缸來作為制動器的制動蹄張開裝置，帶有液壓制動系統(tǒng)的車型大多采用這種型式：而凸輪式鼓式制動器則是采用凸輪裝置來作為制動器的張開裝置，這種型式大多運用在帶有氣壓制動系統(tǒng)的車型上。 2.1鼓式制動器的結(jié)構(gòu)型式與分類 毫無疑問，制動蹄片是鼓式制動器上的一個至關(guān)重要的部件，所以我們對鼓式制動器進行分類時要從制動蹄片來著手。制動蹄根據(jù)其制動時在促動裝置作用下蹄片張開的轉(zhuǎn)動方向與制動器的制動鼓的轉(zhuǎn)動方向相比較，可大致分為領(lǐng)蹄和從蹄這兩種類型。 由于市場上凸輪式的鼓式制動器的占有率不高，而且氣壓制動系統(tǒng)的組織機構(gòu)較為復雜。因此，我主要對輪缸式鼓式制動器進行設計。輪缸式鼓式制動器的分類方式有多種，根據(jù)它的主要區(qū)別大體可以按3種分類方法分類。首先，可以按照制動器蹄片的固定支點數(shù)和固定位置來分類，因為隨著制動器制動蹄片的固定支點和它的張開力位置不同，不同形式的鼓式制動器的領(lǐng)、從蹄的數(shù)量不同從而制動器的制動效能也不一樣；其次，可以按照制動器的促動裝置的型式和數(shù)量來分類，最后，還可以按照制動器制動時兩蹄片的受力狀態(tài)來進行分類。 綜合考慮以上三種分類方法，我決定按照第三種方法來進行分類。輪缸式鼓式制動器按照其制動時制動蹄片的受力狀態(tài)不同，大致可分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、自增力式等類型，如圖2.1所示。 a)領(lǐng)從蹄式 b)單向雙領(lǐng)蹄式 c)雙向雙領(lǐng)蹄式 d)雙從蹄式 e)單向自增力式 f)雙向自增力式 圖2.1鼓式制動器簡圖 2.1.1領(lǐng)從蹄式制動器 如圖2.1 a）所示，圖上的旋轉(zhuǎn)箭頭表示汽車前進時的制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向，則按照受力可知蹄1的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓一致，則蹄1為領(lǐng)蹄，同理易知蹄2為從蹄。當汽車倒車時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向隨之而改變，此時蹄1就變成了從蹄，蹄2就成為了領(lǐng)蹄。這種結(jié)構(gòu)的鼓式制動器就稱為領(lǐng)從蹄式鼓式制動器。 它的張開裝置有兩種形式，第一種采用凸輪或楔塊張開裝置，如圖2.2所示： a)非平衡凸輪式 b)平衡凸塊式 c)楔塊式 圖2.2 機械張開裝置 由于平衡式和楔塊式的中心是浮動的，而非平衡式的中心是固定的，因此平衡式和楔塊式的機械張開機構(gòu)產(chǎn)生的張開力大小相等方向相反。而非平衡式產(chǎn)生的張開力不會相等。這對于汽車制動十分不利。第二種則是采用兩個活塞直徑相等的液壓輪缸作為張開裝置，所產(chǎn)生的張開力大小相等方向相反。 根據(jù)制動器的支承結(jié)構(gòu)以及調(diào)整方法的不同，領(lǐng)從蹄鼓式液壓制動器又有不同的結(jié)構(gòu)方案，如圖2.3所示 （a） 一般形式；（b）單固定支點；輪缸上調(diào)整 （c）雙固定支點；偏心軸調(diào)整；（d）浮動蹄片；支點端調(diào)整 圖 2.3 領(lǐng)從蹄式制動器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動） 如采用一般形式的支承和調(diào)整方法，制動器的兩蹄張開力無法保證相等，且調(diào)整不便。如采用單固定支點的形式，它與雙固定支點偏心軸調(diào)整相比調(diào)整不精確，假若采用浮動支承，則可使制動蹄具有一定的浮動量從而使制動蹄能夠自動定心，但它的安裝精度要求過高。 領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于制動器的中等水平之中，但由于領(lǐng)從蹄式鼓式制動器在汽車前進和倒車時的制動性能不會發(fā)生改變，而且制動器的結(jié)構(gòu)較為簡單，裝配方便，而且便于改裝。 2.1.2雙領(lǐng)蹄式制動器 雙領(lǐng)蹄式制動器按照汽車制動效能的變化可分為單向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器（如圖2.1 b)）和雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器（如圖2.1 c)）兩種類型。制動效能在汽車前進和汽車后退時發(fā)生改變的為單向雙領(lǐng)蹄式制動器，制動效能不變的為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器。 因此，在當前的汽車市場上，雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器應用的遠比單向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器廣泛。雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)形式如2.1 c)及圖2.4所示。該制動器的制動蹄的兩端均為浮式支承，因此，雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器兩制動蹄所受到的張開力大小相等。 （a） 一般形式；（b）偏心機構(gòu)調(diào)整；（c）輪缸上調(diào)整 圖2.4 雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動） 2.1.3雙從蹄式制動器 雙從蹄式鼓式制動器的結(jié)構(gòu)形式如圖2.1 d)所示，由于該制動器的制動蹄固定在兩個不同端，因此，雙從蹄式鼓式制動器的制動蹄相互之間幾何沒有影響，從而其制動效能穩(wěn)定性和工作穩(wěn)定性非常好，但因此導致制動效能及其低下，近年來，該種結(jié)構(gòu)的制動器已經(jīng)被市場淘汰。 2.1.4增力式制動器 増力式鼓式制動器按照制動輪缸的活塞數(shù)目不同可分為單向増力式鼓式制動器（如圖2.1 e所示））和雙向増力式鼓式制動器（如圖2.1 f所示））兩種類型。從制動器效能方面比較，單向増力式鼓式制動器與雙向増力式鼓式制動器相比的不足之處在于，單向増力式鼓式制動器在汽車前進的時候可以保持較高的制動效能，但是在汽車后退時它的制動效能急劇下降。這大大限制了它的使用范圍。因此，現(xiàn)在市場上的一些汽車只把它前輪制動器使用。 雙向増力式鼓式制動器也有固定和浮動支撐兩大類型，具體結(jié)構(gòu)如圖2.5和圖2.6所示： （a） 一般形式；（b）支承上調(diào)整；（c）輪缸上調(diào)整 圖 2.5 雙向増力式制動器（浮動支承）的結(jié)構(gòu)方案 （a） 一般形式；（b）浮動調(diào)整；（c）中心調(diào)整 圖 2.6 雙向増力式制動器（固定支點）的結(jié)構(gòu)方案 雖然雙向増力式鼓式制動器在汽車行駛過程中，它的制動效能不會改變，而且還可以比較容易的獲得較大的制動力矩，但是它的工作穩(wěn)定性比較差，而且造價十分昂貴。因此在市場上這種制動器常常被安裝在一些高檔汽車上。 2.2鼓式制動器的設計方案確定 制動器的制動效能不僅與制動器的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù)有關(guān)，而且也受到其他因素的影響[10]。制動器的制動效能常用制動器效能因數(shù)或簡稱為制動器因數(shù)BF來衡量[10]。 基本尺寸比例相同的各種內(nèi)張型鼓式制動器的制動因數(shù)BF與摩擦系數(shù)f之間的關(guān)系如圖2.7所示。 上述各種制動器的共同特點是通過制動器的制動效能、制動效能穩(wěn)定性以及摩擦襯片的磨損均勻程度來評價優(yōu)劣的。増力式制動器的制動效能最高，雙領(lǐng)蹄式制動器次之，領(lǐng)從蹄式制動器更次之，雙從蹄式制動蹄的效能最低，故在市場極少采用這種制動器[8]。而就單獨考慮工作穩(wěn)定性來看，制動器名次排列正好與制動器的制動效能排列相反，雙從蹄式制動器工作穩(wěn)定性最好，増力式制動器的工作穩(wěn)定性最差[8]。通過大量研究理論可知，影響制動器工作效能穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素就是摩擦系數(shù)的變化[8]。一般來說制動器因數(shù)的值越大，則制動器的制動效能越好。但是制動器在制動過程中由于熱衰退等現(xiàn)象，鼓式制動器的摩擦系數(shù)通常不是一個確定的值，因此在摩擦系數(shù)變化過程中。制動器因數(shù)的值波動小的制動器，它的制動效能穩(wěn)定性就好。 1増力式制動器；2雙領(lǐng)蹄式制動器；3領(lǐng)從蹄式制動器； 4盤式制動器；5雙從蹄式制動器 圖 2.7 制動器因數(shù)BF與摩擦系數(shù)f的關(guān)系曲線 結(jié)合本次設計車輛桑塔納2000后輪鼓式制動器的相關(guān)要求，我得出以下結(jié)論：雖然領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的制動效能和制動穩(wěn)定性在各鼓式制動器中均處于中等水平，但由于領(lǐng)從蹄式制動器在汽車前進和倒車時的制動性能不會發(fā)生改變，而且制動器結(jié)構(gòu)簡單，造價也比較較低符合經(jīng)濟性原則，在加上領(lǐng)從蹄式鼓式制動器附裝駐車制動機構(gòu)比較容易，而且調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙也比較方便。故現(xiàn)在市場上仍廣泛采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動器作為載貨汽車的前、后輪制動器和轎車的后輪制動器。根據(jù)本設計車型的結(jié)構(gòu)特點、經(jīng)濟性要求和制動要求，并且考慮到制動器的結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，附裝駐車制動機構(gòu)較為容易等特點，這次設計我選用領(lǐng)從蹄式鼓式制動器來作為桑塔納2000的后輪制動器，該制動器的促動裝置我采用液壓輪缸作為張開裝置，而支撐結(jié)構(gòu)型式我選用雙固定支點支撐，并且加一個偏心軸調(diào)整。最后為了滿足駐車制動要求，我在領(lǐng)從蹄式制動器內(nèi)部集成一個駐車制動機構(gòu)。如圖2.8所示，在領(lǐng)從蹄式鼓制動器內(nèi)附加一個駐車制動推桿和一個駐車杠桿，在行駛過程中需要使用駐車制動時，由駕駛員挪動汽車上的駐車制動操縱桿，并通過操縱制動臂和制動拉線4拉動駐車制動杠桿1以及制動杠桿2使兩蹄3張開與制動鼓內(nèi)表面作用，達到汽車的制動效果。 圖2.8 集成在鼓式制動器中的駐車制動 第三章 制動系的主要參數(shù)設計 3.1預給的整車參數(shù) 相關(guān)主要技術(shù)參數(shù) 整車質(zhì)量：空載：1550kg 滿載：2000kg 質(zhì)心位置：空載：a=1.35m b=1.25m 滿載： 質(zhì)心高度：空載： 滿載： 軸 距：L=2.6m 輪 距: 前輪: 后輪： 最高車速：215km/h 車輪工作半徑：370mm 輪 胎：195/60R13 85H 同步附著系數(shù)： 3.2 制動力與制動力分配系數(shù) 如圖3.1所示為汽車水平路面上制動時的受力情況。 圖3.1 制動時的汽車受力圖 對后軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為： 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為： 式中,-汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力,N: -汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力,N； -汽車軸距,mm； -汽車質(zhì)心離前軸距離,mm； -汽車質(zhì)心離后軸距離,mm； -汽車質(zhì)心高度,mm； -汽車所受重力,N， -汽車質(zhì)量,kg； -汽車制動減速度,。 根據(jù)上述汽車制動時的整車受力分析，考慮到汽車制動時的軸荷轉(zhuǎn)移及，式中g(shù)為重力加速度()，則可求得汽車制動時水平地面對前、后鈾車輪的法向反力,分別為 (3.1) 查相關(guān)文獻知： 代入(3.1)中，得： (3.2) 根據(jù)式（3.2）可得： 滿載時： 空載時： 汽車總的地面制動力為： (3.3) 代入數(shù)據(jù)由式（3.3）得： 滿載時： 空載時： 前、后軸車輪的附著力為： (3.4) 根據(jù)式（3.4）可得： 滿載時； 空載時： 此時，前后輪同時抱死。 由式(3.3)，(3.4)不難求得在任何附著系數(shù)的路面上，前，后車輪同時抱死即前，后軸車輪附著力同時被充分利用的條件是 (3.5) 式中,-前軸車輪的制動器制動力,N,； -后軸車輪的制動器制動力,N,； -前軸車輪的地面制動力,N； -后軸車輪的地面制動力,N； -地面對前，后軸車輪的法向反力,N； -汽車重力,N； -汽車質(zhì)心離前，后軸距離,m； -汽車質(zhì)心高度,m。 由式(3.5)可知，前，后車輪同時抱死時，前，后制動器的制動力，是的函數(shù)。 由式(3.5)中消去，得 (3.6) 目前大多數(shù)兩軸汽車由其是貨車的前后制動力之比為一定值，并以前制動與總制動力之比來表明分配的比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù)，即 (3.7) 聯(lián)立式(3.5)，(3.6)和式(3.7)可得： (3.8) 根據(jù)式（3.8）得： 滿載時： 空載時： 3.3 同步附著系數(shù) 查相關(guān)文獻知同步附著系數(shù)的計算公式是： (3.9) 根據(jù)式（3.9）可得：滿載時： 空載時： 根據(jù)設計經(jīng)驗，空滿載的同步附著系數(shù)應在下列范圍內(nèi)：轎車：0.65～0.80；輕型客車、輕型貨車：0.55～0.70；大型客車及中重型貨車：0.45～0.65。 故滿足要求。 3.4制動強度和附著系數(shù)利用率 由式(3.8)得， (3.10) 進而求得： (3.11) (3.12) 當時， 故 。 3.5制動器最大制動力矩 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，這時制動力與地面作用于車輪的法向力,成正比[13]。由式（3.5）可知，雙軸汽車前，后車輪附著力同時被充分利用或前，后同時抱死時的制動力之比為 (3.13) 制動器所能產(chǎn)生的制動力矩，受車輪的計算力矩所制約，即 (3.14) (3.15) 前、后軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的最大制動力矩為 (3.16) (3.17) 由式（3.16）、（3.17）可得： 3.6 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 3.6.1 制動鼓內(nèi)徑 在制動鼓與輪輞之間通常應保持足夠的間隙，否則容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。制動鼓還應有足夠的壁厚來保證具有較大的剛度。由于桑塔納2000的后輪輪胎規(guī)格為195/60R13 85H，輪輞為13in，如表3.1所示 表3.1 制動鼓工作直徑及制動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 制動鼓最大內(nèi)徑/mm 轎車 180 200 240 260 — — 貨車 220 240 260 300 320 420 取得制動鼓內(nèi)徑為D=200mm。滿足設計要求。 3.6.2 摩擦襯片寬度和包角 經(jīng)過大量試驗表明，當摩擦襯片的包角在90o～100o范圍內(nèi)時，襯片的磨損量最小。雖然摩擦襯片包角的減小對散熱有利，但是這會導致制動蹄單位壓力增加，而制動蹄單位壓力過高則會加速襯片的磨損。并且在實際工作中包角兩端的單位壓力最小，因此通過延伸摩擦襯片的兩端來加大包角，這樣實際上對減小制動蹄單位壓力的作用并不大。考慮到以上情況，本設計中初選摩擦襯片的包角。 摩擦襯片的摩擦面積如表3.2所示。 表3.2 襯片摩擦面積 汽車類別 汽車總質(zhì)量m/t 單個制動器總的襯片摩擦面積∑A/cm2 轎車 0.9-1.5 100-200 1.5-2.5 200-300 客車與貨車 1.0-1.5 120-200 1.5-2.5 150-250 2.5-3.5 250-400 3.5-7.0 300-650 7.0-12.0 550-1000 12.0-17.0 650-1500 并且當制動器各增大蹄片的摩擦襯片總摩擦面積增大時，汽車制動時制動器的制動鼓內(nèi)表面對制動蹄產(chǎn)生的正壓力就會減小，從而使得摩擦襯片的磨損也會跟著減小。而單個摩擦襯片的摩擦面積A取決于制動鼓半徑R、襯片寬度b及包角等因素，即 (3.18) 由式（3.18）可得： 則， 。 又由于桑塔納2000的總質(zhì)量為1.55t~2t. 由表3.2得， 單個制動器總的襯片摩擦面積200~300 則57.3~85.96mm 故取b=70mm, 則 滿足設計要求。 3.6.3 摩擦襯片起始角 摩擦襯片起始角如圖3.2所示。將摩擦襯片對稱布置在制動蹄外緣的中央。 圖3.2 鼓式制動器的主要幾何參數(shù) 3.6.4 制動器中心到張開力作用線的距離 現(xiàn)在理論要求應在保證輪缸能夠布置于制動鼓內(nèi)的情況下，應使距離a(見圖3.2)盡可能大，以提高制動器的制動效能?，F(xiàn)在初取a=0.8R左右，則a=80mm 3.6.5 制動蹄支承點位置坐標 現(xiàn)在理論要求應在保證兩蹄支承端毛面不致發(fā)生互相干涉的情況下，使k盡可能小而c盡可能大(見圖3.2)。初取k=0.2R=20mm，c=0.8R=80mm。 3.6.6 襯片摩擦系數(shù) 在選用摩擦襯片時不僅要求它的摩擦系數(shù)要足夠高，而且希望它的熱穩(wěn)定性要滿足要求。但是我們也不應片面地過分追求高摩擦系數(shù)的摩擦材料，對于領(lǐng)從蹄式鼓式制動器來說，非常關(guān)鍵的是如何提高襯片摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和怎樣降低鼓式制動器對摩擦襯片的摩擦系數(shù)偏離正常值的靈敏度。因此，我們對領(lǐng)從蹄式鼓式制動器進行設計計算時，一般取襯片摩擦系數(shù)f=0.38。 第四章制動器的設計計算 4.1制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式如表4.1所示； 表4.1 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 制動力源 力的傳遞方式 用途 型式 制動力源 工作介質(zhì) 型式 工作介質(zhì) 簡單制動系 司機體力 機械式 桿系或鋼絲繩 僅用于駐車制動 液壓式 制動液 部分微型汽車的行車制動 動力制動系 氣壓動力制動系 發(fā)動機動力 空氣 氣壓式 空氣 中、重型汽車的行車制動 氣壓-液壓式 空氣、制動液 液壓動力制動系 制動液 液壓式 制動液 伺服制動系 真空伺服制動系 司機體力與發(fā)動機體力 空氣 液壓式 制動液 轎車，微、輕、中型汽車的行車制動 氣壓伺服制動系 空氣 液壓伺服制動系 制動液 結(jié)合桑塔納2000的車型特點，制動驅(qū)動機構(gòu)采用液壓式的簡單制動系（如圖4.1所示）。 圖4.1 液壓簡單制動系示意圖[13] 液壓制動系的優(yōu)點是制動作用的滯后時間很短，能產(chǎn)生的工作壓力比較大，而且制動缸的尺寸比較小，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。選這種結(jié)構(gòu)可以大大減輕制動器的質(zhì)量，降低制動器的造價。另外，液壓制動系的液壓管路在過度受熱時會形成氣泡，這些氣泡會影響力的傳遞，還會使制動器的制動效能下降，嚴重時甚至會使制動器制動失效；并且當工作溫度過低時(一25℃和更低時)，由于制動液的粘度會隨溫度的降低而增大，這會使制動的可靠性降低，甚至會造成局部損壞，而局部損壞存在時，汽車行駛的安全性就會受到嚴重考驗。 制動輪缸是一個制動器促動裝置，它將管路中的油液的液體壓力轉(zhuǎn)換成張開力。制動輪缸主要分為單活塞式輪缸(單向輪缸)和雙活塞式輪缸(雙向輪缸)兩種類型。單活塞式制動輪缸主要用于雙領(lǐng)蹄式鼓式制動器和單向增力式鼓式制動器；雙活塞式制動輪缸的運用范圍比單活塞的要寬廣，并且。故雙活塞式輪缸產(chǎn)生的張開力大小相等方向相反，對制動有利。 綜合考慮以上情況，本設計采用雙活塞式制動輪缸作為領(lǐng)從蹄式鼓式制動器的促動裝置。 4.2制動管路的多回路系統(tǒng) 為了進一步提高制動驅(qū)動機構(gòu)的工作可靠性以及保證行車安全，制動驅(qū)動機構(gòu)至少需要設有兩套獨立的回路系統(tǒng)，也就是雙回路系統(tǒng)，雙回路系統(tǒng)就是將汽車的全部行車制動器的液壓或氣壓管路分為兩個或更多個相互獨立的回路，不至于導致制動驅(qū)動機構(gòu)無法正常工作的情況。 如圖4.2所示為制動管路的5種分路方案圖。它們的區(qū)別之處在于回路系統(tǒng)的復雜程度、工作穩(wěn)定性、制動效能的差異、制動力的分配等。 1-雙腔制動主缸;2-雙回路系統(tǒng)的一個分路；3-雙回路系統(tǒng)的另一分路 圖4.2 雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的5種分路方案 如圖4.2(a)所示為II型回路。它的特點是管路的布置與其他回路相比最為簡單，制造成本非常低符合經(jīng)濟性要求，在貨車上應用的最為廣泛。但是這一種分路方案大大提高了行駛危險。對于后輪驅(qū)動的汽車來說，當制動管路失效時，如果前輪出現(xiàn)問題，汽車就會方向盤失靈無法轉(zhuǎn)彎制動。對于前輪驅(qū)動的轎車而言，當制動管路失效時，汽車的制動效能將會明顯下降，這樣極大可能會導致汽車甩尾的情況出現(xiàn)。 如圖4.2(b)所示X型回路。它的特點是結(jié)構(gòu)也非常簡單，確保了汽車制動時的適應性。但是由于前、后軸各有一側(cè)的車輪具有制動作用，將會使汽車的方向穩(wěn)定性急劇降低。 剩下三種回路系統(tǒng)分別為HI型，LL型。HH型。這三種的回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然均比較復雜，但是與其他幾種回路系統(tǒng)相比它們的制動效能較好。其中HH型的制動效能最好并且工作可靠性最好。而LL型與HH型回路系統(tǒng)在汽車緊急制動的時候容易抱死，造成安全事故的發(fā)生。 綜上所述，制動管路的多回路系統(tǒng)選用回路5（HH型）比較好。 4.3液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設計計算 4.3.1制動輪缸直徑與工作容積 制動輪缸對制動蹄的作用力與制動輪缸的直徑及制動輪缸中的液壓之間有如下關(guān)系式： (4.1) 式中,-考慮制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液體壓力，的取值范圍為8MPa~12MPa，故=12MPa。 查Santana2000轎車使用與維護手冊得=7065N 由式（4.1）得， 故滿足輪缸直徑的尺寸系列。 一個輪缸的工作容積 (4.2) 式中,- 一個輪缸活塞的直徑,mm； - 輪缸活塞的數(shù)目； - 一個輪缸完全制動時的行程,mm： 初步設計時，對鼓式制動器可取2mm-2.5mm 故取=2.5mm -消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程,mm; -由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞,mm; ，-分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程,mm。 由式（4.1）可得一個輪缸的工作容積 故后輪輪缸的總的工作容積為 4.3.2制動主缸直徑與工作容積 查相關(guān)文獻，知桑塔納2000前輪盤式制動器的一個制動輪缸的工作容積，故全部輪缸總的工作容積為 則制動主缸的工作容積 主缸活塞直徑和活塞行程可由下式確定： (4.3) 式中，一般活塞行程=（0.8~1.2），故取= 由式（4.3）得=25.88mm 根據(jù)GB7524-87標準規(guī)定的尺寸,主缸直徑圓整為26mm。 4.3.3制動踏板力與踏板行程 制動踏板力為 (4.4) 式中，-制動主缸活塞直徑，mm； -制動管路的液體壓力,pa； -制動踏板機構(gòu)傳動比,取=4; -制動踏板機構(gòu)及制動主缸的機械效率，=0.85～0.95，故取=0.85。 由式（4.4）得 又由于制動踏板力的一般取值范圍為500~700N； 而所得結(jié)果大于制動踏板力的一般范圍； 故需加裝真空助力器。 (4.5) 式中，為真空助力比，取。 由式（4.5）得： 工作行程: (4.6) 式中：-主缸中推桿與活塞的間隙，一般取1.5mm~2mm,取 -主缸活塞的空行程。取。 由式（4.6）得： 而主缸的工作行程一般取值范圍為100~150mm 故所得工作行程滿足設計要求。 4.4制動蹄片上的制動力矩計算 為了計算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，如圖4.3所示。若令摩擦襯片的寬度為b，則單元面積為，其中R為制動鼓半徑，為單元面積包角。 圖4.3 制動力矩計算簡圖 制動鼓作用在摩擦襯片單元面積的法向力為 (4.7) 而摩擦力產(chǎn)生的制動力矩為 (4.8) 在至區(qū)段積分上式，得 (4.9) 如圖4.4所示，分析制動蹄的受力 圖4.4 張開力計算簡圖 蹄的幾何參數(shù)如下： 將（見圖4.4）看作是它投影在軸和軸上分量和的合力， 則根據(jù)式（4.7）有