車架、制動(dòng)系設(shè)計(jì)-5,車架,制動(dòng),設(shè)計(jì) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 （學(xué)生填表） 院系： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院 年 月 日 課題名稱 4座客貨兩用車設(shè)計(jì)—車架、制動(dòng)系設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 方耀 專業(yè)班級(jí) 車輛工程041 課題類型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 李水良 馬心坦 職稱 課題來源 生產(chǎn) 1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 1、汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使停駛的汽車在原地（包括在斜面上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。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，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益嚴(yán)重。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮動(dòng)力性能。 2、工作可靠，汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)應(yīng)該是各自對(duì)立的。行車制動(dòng)應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車制動(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、汽車整體性能能滿足一般要求，且價(jià)格能為廣大消費(fèi)者所接受。 2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述 1、目前，車輛防抱制動(dòng)控制系統(tǒng)(ABS)已發(fā)展成為成熟的產(chǎn)品，并在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些產(chǎn)品基本都是基于車輪加、減速門限及參考滑移率方法設(shè)計(jì)的。方法雖然簡(jiǎn)單實(shí)用，但是其調(diào)試比較困難，不同的車輛需要不同的匹配技術(shù)，在許多不同的道路上加以驗(yàn)證；從理論上來說，整個(gè)控制過程車輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未達(dá)到最佳的制動(dòng)效果。另外，由于編制邏輯門限ABS有許多局限性，所以近年來在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)(VDC)。結(jié)合動(dòng)力學(xué)控制的最佳ABS是以滑移率為控制目標(biāo)的ABS，它是以連續(xù)量控制形式，使制動(dòng)過程中保持最佳的、穩(wěn)定的滑移率，理論上是一種理想的ABS控制系統(tǒng)。 2、現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。 3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容 4座客貨兩用車的基本參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)擬選為JL462Q或相近系列，最高車速為95Km/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑≤4.5米，乘員人數(shù)4人，載重量0.5噸，檔位數(shù)4+1。 參照上述基本參數(shù)，查閱汽車設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參照現(xiàn)有車型的整體布局參數(shù)（網(wǎng)上可以查到，如昌河CH10011AXEi廂貨、長(zhǎng)安火車系列等）、亞洲牌客貨兩用車底盤實(shí)物、長(zhǎng)劍牌轎車實(shí)物（車輛實(shí)驗(yàn)室整車陳列室內(nèi)），進(jìn)行必要的調(diào)研和資料查閱，設(shè)計(jì)出合適現(xiàn)代社會(huì)需要的客貨兩用車。 4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法 通過查閱收集參考車型的相關(guān)資料，依據(jù)所學(xué)的《汽車?yán)碚摗?，《汽車設(shè)計(jì)》，《汽車構(gòu)造》等課程的知識(shí)，創(chuàng)新的完成4座客貨兩用車的總體設(shè)計(jì)。 5. 實(shí)施計(jì)劃 （6~7周）全組集體討論，確定總體方案。每個(gè)學(xué)生確定自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容與繪圖數(shù)量。在進(jìn)行調(diào)研、搜集、分析資料的基礎(chǔ)上，完成開題報(bào)告（4月14交）。 （8~9周）整理本設(shè)計(jì)內(nèi)容的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行必要id理論計(jì)算，擬出說明書草稿，搜集相關(guān)外文資料并翻譯。 （10~11周）完成主要總圖設(shè)計(jì)。（5月5日下午至少完成一張零號(hào)圖紙）。 （12~13周）完成零、部件圖設(shè)計(jì)，并完成機(jī)繪圖。（5月23下午之前完成）。 （14~15周）要求整理、編寫設(shè)計(jì)說明書。 （ 16周 ）整理圖紙及全部設(shè)計(jì)文件，準(zhǔn)備上交。（6月6日下午四點(diǎn)交全部設(shè)計(jì)資料）。 （ 17周 ）審閱、評(píng)閱設(shè)計(jì)資料，答辯，評(píng)定成績(jī)。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 研究所（教研室）意見 研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 年 月 日 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 前言 20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的實(shí)用和推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動(dòng)安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計(jì)算機(jī))與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進(jìn)行計(jì)算并與規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。 當(dāng)考慮基本的制動(dòng)功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經(jīng)濟(jì)的方法。即使增加了防抱制動(dòng)(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動(dòng)系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢(shì)地位。但是就復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術(shù)使基本的制動(dòng)器顯得微不足道。 傳統(tǒng)的制動(dòng)控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)制動(dòng)踏板踏下時(shí)，主缸就將等量的油液送到通往每個(gè)制動(dòng)器的管路，并通過一個(gè)比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動(dòng)干預(yù)系統(tǒng)則按照每個(gè)制動(dòng)器的需要時(shí)對(duì)油液壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 目前，車輛防抱制動(dòng)控制系統(tǒng)(ABS)已發(fā)展成為成熟的產(chǎn)品，并在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些產(chǎn)品基本都是基于車輪加、減速門限及參考滑移率方法設(shè)計(jì)的。方法雖然簡(jiǎn)單實(shí)用，但是其調(diào)試比較困難，不同的車輛需要不同的匹配技術(shù)，在許多不同的道路上加以驗(yàn)證；從理論上來說，整個(gè)控制過程車輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未達(dá)到最佳的制動(dòng)效果。另外，由于編制邏輯門限ABS有許多局限性，所以近年來在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)(VDC)。結(jié)合動(dòng)力學(xué)控制的最佳ABS是以滑移率為控制目標(biāo)的ABS，它是以連續(xù)量控制形式，使制動(dòng)過程中保持最佳的、穩(wěn)定的滑移率，理論上是一種理想的ABS控制系統(tǒng)。滑移率控制的難點(diǎn)在于確定各種路況下的最佳滑移率，另一個(gè)難點(diǎn)是車輛速度的測(cè)量問題，它應(yīng)是低成本可靠的技術(shù)，并最終能發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。對(duì)以滑移率為目標(biāo)的ABS而言，控制精度并不是十分突出的問題，并且達(dá)到高精度的控制也比較困難；因?yàn)槁访婕败囕v運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化很大，多種干擾影響較大，所以重要的問題在于控制的穩(wěn)定性，即系統(tǒng)魯棒性，應(yīng)保持在各種條件下不失控。防抱系統(tǒng)要求高可靠性，否則會(huì)導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。因此，發(fā)展魯棒性的ABS控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵。現(xiàn)在，多種魯棒控制系統(tǒng)應(yīng)用到ABS的控制邏輯中來。除傳統(tǒng)的邏輯門限方法是以比較為目的外，增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)，是目前所采用的以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制系統(tǒng)。模糊控制法是基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的控制，與系統(tǒng)的模型無關(guān)，具有很好的魯棒性和控制規(guī)則的靈活性，但調(diào)整控制參數(shù)比較困難，無理論而言，基本上是靠試湊的方法。然而對(duì)大多數(shù)基于目標(biāo)值的控制而言，控制規(guī)律有一定的規(guī)律。 另外，也有采用其它的控制方法，如基于狀態(tài)空門及線性反饋理論的方法，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。各種控制方法并不是單獨(dú)應(yīng)用在汽車上，通常是幾種控制方法組合起來實(shí)施。如可以將模糊控制和PID結(jié)合起來，兼顧模糊控制的魯棒性和PID控制的高精度，能達(dá)到很好的控制效果。 綜上所述，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動(dòng)控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動(dòng)式方向擺動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動(dòng)控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。 但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車量生產(chǎn)中?，F(xiàn)有及潛在的市場(chǎng)的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)中來。同時(shí)需要各種國(guó)際及國(guó)內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。 第二章 制動(dòng)系概況 制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使駛時(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。 制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者則用來保證第三項(xiàng)功能。行車制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路，以保證其工作可靠，駐車制動(dòng)裝置則采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓以防止產(chǎn)生故障。 除此以外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)、輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。 應(yīng)急制動(dòng)裝置利用機(jī)械力源進(jìn)行制動(dòng)，在某些采用動(dòng)力制動(dòng)或伺服制動(dòng)的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時(shí)，可用應(yīng)急制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。同時(shí)，在人力控制下它還能兼作駐車制動(dòng)。 輔助制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)汽車下長(zhǎng)坡時(shí)，持續(xù)地減速或保持穩(wěn)定的車速，并減輕或解除行車制動(dòng)裝置的負(fù)荷。 自動(dòng)制動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)當(dāng)掛車與牽引車連接的制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，使掛車自動(dòng)制動(dòng)。 任何一套制動(dòng)裝置都由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。 設(shè)計(jì)制動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足如下基本要求： 1）具有足夠的制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評(píng)定的。 2）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí) 規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱。 3）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。 4）防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面。 5）制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好。 6）操縱輕便，并具有良好的隨動(dòng)性。 7）制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。 8）作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動(dòng)反映時(shí)間，以制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所需的時(shí)間來評(píng)價(jià)。氣制動(dòng)汽車的反映時(shí)間較長(zhǎng)，要求不得超過0.6s；對(duì)于汽車列車，不得超過0.8s。 9）摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命。 10）摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 11）當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時(shí)，汽車制動(dòng)系應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警提示。 防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有致癌公害問題已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。 第三章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)類型及選擇 制動(dòng)器是制動(dòng)系中用于以產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件。后一種提法適用與駐車制動(dòng)器。除了競(jìng)賽汽車上才裝設(shè)的、通過張開活動(dòng)翼板以增加空氣動(dòng)力的空氣動(dòng)力緩速裝置以外，一般制動(dòng)器都是通過其中的固定元件對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加制動(dòng)力矩，使后者的旋轉(zhuǎn)角速度降低，同時(shí)依靠車輪與地面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車輪的制動(dòng)力以使汽車減速。 凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器，都成為摩擦制動(dòng)器，除各種緩速裝置以外，行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)及第二制動(dòng)系統(tǒng)所用的制動(dòng)器，幾乎都屬于摩擦制動(dòng)器。 目前，各類汽車所用的摩擦制動(dòng)器可分為鼓式合盤式兩大類。前者摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其工作表面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件則為圓盤狀的制動(dòng)盤，以端面為工作表面。 旋轉(zhuǎn)元件固裝在車輪或半軸上，即制動(dòng)力矩分別直接作用于兩側(cè)車輪上的制動(dòng)器，稱為車輪制動(dòng)器。旋轉(zhuǎn)元件固裝在傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸上，其制動(dòng)力矩須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋再分配到兩側(cè)車輪上的制動(dòng)器，則稱為中央制動(dòng)器。車輪制動(dòng)器一般用于行車制動(dòng)，也有兼用于第二制動(dòng)和駐車制動(dòng)。中央制動(dòng)器一般只用于駐車制動(dòng)和緩速制動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)的題目是四座客貨兩用微型車的制動(dòng)系，故采用的制動(dòng)系方案為：行車制動(dòng)的制動(dòng)器前、后輪為鼓式制動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為人力液壓驅(qū)動(dòng)。 鼓式制動(dòng)器按其制動(dòng)蹄的受力分為：領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、單向增力式和雙向增力式。 1、 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 制動(dòng)蹄按其張開的方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致分為領(lǐng)蹄和從蹄，制動(dòng)蹄張開旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致則該制動(dòng)蹄就稱為領(lǐng)蹄；相反，制動(dòng)蹄的張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反則該制動(dòng)蹄就稱為從蹄。在制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)都有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄制動(dòng)器成為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。 領(lǐng)蹄和從蹄的受力情況：領(lǐng)蹄的摩擦力矩使蹄壓的更緊，即摩擦力矩具有“增式”作用故稱為增式蹄；而從蹄受的摩擦力矩使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減式”作用，故稱為減式蹄。 圖3-1 鼓式制動(dòng)器示意圖 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端（圖3-1a）。張開裝置有兩種形式,第一種用凸輪或楔塊式張開裝置(圖3-1)。其中，平衡凸塊式（3-1b）和楔塊式（圖3-1c）張開裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)楔塊是浮動(dòng)的，故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。非平衡式的制動(dòng)凸輪（圖3-1a）的中心是固定的，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個(gè)活塞直徑相等的輪缸，可保證作用在兩蹄上的張開力相等。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓間的間隙。但領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片上單位壓力不等，因而兩蹄襯片磨損不均勻、壽命不同的缺點(diǎn)。此外，因只有一個(gè)輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路下工作。為使摩擦襯片磨損壽命均衡，可將從蹄的摩擦片包角適當(dāng)減小，但是這樣會(huì)使得兩蹄的摩擦不能互換，從而增加了零件總數(shù)和制造成本，故本設(shè)計(jì)選擇兩蹄的摩擦片包角相等。 2、單向雙領(lǐng)蹄式 單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于梁體的不同端，如圖3-1b所示：領(lǐng)蹄的固定端在下方，從蹄的固定端在下方。每塊蹄片有各自獨(dú)立的張開裝置，且位于與固定支點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的一方。 汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，這種制動(dòng)器的制動(dòng)效能相當(dāng)高。由于有兩個(gè)輪缸，故可以用兩個(gè)各自獨(dú)立的回路分別驅(qū)動(dòng)兩蹄片。除此以外，這種制動(dòng)器還有易于調(diào)整蹄片與兩制動(dòng)鼓之間的間隙，兩蹄片上的單位壓力相等，使其磨損程度相近、壽命相同等優(yōu)點(diǎn)。單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，僅強(qiáng)于增力式制動(dòng)器。當(dāng)?shù)管囍苿?dòng)時(shí)，由于兩蹄片皆為雙從蹄，使制動(dòng)效能明顯下降。與領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器比較，由于多了一個(gè)輪缸，使結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。 這種制動(dòng)器適用于前進(jìn)制動(dòng)時(shí)前軸動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車制動(dòng)時(shí)則相反的汽車前輪上。它之所以不用于后輪，還因?yàn)閮蓚€(gè)互相成中心對(duì)稱的輪缸，難于附加駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3、雙向雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩蹄片浮動(dòng)，用各有兩個(gè)活塞的兩輪缸張開蹄片（圖3-1c）。 無論是前進(jìn)或者是倒退制動(dòng)，這種制動(dòng)器的兩塊蹄片始終為領(lǐng)蹄，所以制動(dòng)效能相當(dāng)高，而且不變。由于制動(dòng)器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)輪缸，所以適用于雙回路驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)一套管路失效后，制動(dòng)器轉(zhuǎn)變?yōu)轭I(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。除此以外，雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的兩蹄片上單位壓力相等，因而磨損程度相近，壽命相同。雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器因有兩個(gè)輪缸，故結(jié)構(gòu)上復(fù)雜，且蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙調(diào)整困難是它的缺點(diǎn)。 這種制動(dòng)器得到比較廣泛的應(yīng)用。如用于后輪，則需另設(shè)中央駐車制動(dòng)器。 4、雙從蹄式 雙從蹄式制動(dòng)器的兩蹄片只有一個(gè)固定支點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄片的不同端，并用各有一個(gè)活塞的兩輪缸張開蹄片（圖3-1d） 綜上采用雙管路液壓控制前后蹄式制動(dòng)器。前輪采用雙制動(dòng)輪缸雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器；后輪采用單制動(dòng)輪缸領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。駐車制動(dòng)采用收操縱機(jī)械鋼索式后輪制動(dòng)。 32 第四章 制動(dòng)參數(shù)選擇及計(jì)算 制動(dòng)器設(shè)計(jì)中需要的重要參量： 汽車軸距： L=2500mm 車輪滾動(dòng)半徑： R r =268 mm 汽車滿載質(zhì)量： m=1640Kg 汽車空載質(zhì)量： m＇=880Kg 滿載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷37.5%，后軸負(fù)荷62.5% 空載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷54.6%，后軸負(fù)荷45.4% 滿載時(shí)質(zhì)心高度： hg=589.9mm 空載時(shí)質(zhì)心高度： hg＇=535.5mm 質(zhì)心距前軸的距離： a=1562mm a＇=1135.2mm 質(zhì)心距后軸的距離： b=938mm b＇=1364.8mm 對(duì)汽車制動(dòng)性有影響的重要參數(shù)還有：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)因數(shù)等。 §4.1 制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 鼓式制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括制動(dòng)鼓內(nèi)徑D、摩擦襯片寬度b和包角β、摩擦襯片起始角β0、制動(dòng)器中心到張開力Fo作用線的距離e、制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和k等參數(shù)。 1、制動(dòng)鼓內(nèi)徑D 輸入力Fo一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但增大D要受到輪輞內(nèi)徑的限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間要保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm,否則不僅制動(dòng)器的散熱條件條件差，而且輪輞受熱后可能沾住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)該有足夠的壁厚，用來保證有足夠的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利保證制動(dòng)鼓的加工精度。 制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比D/Dr的范圍如下： 轎車：D/Dr=0.64~0.74 貨車：D/Dr=0.70~0.83 轎車制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小125~150mm，載貨汽車和客車的制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小80~100mm，對(duì)于深槽輪輞，由于其中間深陷部分的尺寸比輪輞名義直徑小的多，所以其制動(dòng)鼓與輪輞之間的間隙有所減小，設(shè)計(jì)時(shí)可按輪輞直徑初步確定制動(dòng)鼓內(nèi)徑。 輪輞直徑 304mm 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 220mm 取制動(dòng)鼓內(nèi)徑D=220mm 即R=110mm 圖4-1 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù) 2、摩擦襯片寬度b和包角β 摩擦襯片寬度磨損尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片的寬度尺寸去窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；襯片寬度取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，且加工成本增加。 實(shí)驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β=90o~100o時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片兩端以增加包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖，因此這里取包角為100o。 襯片的磨損面積為Ap=Rβb。制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。對(duì)于（1.5~2.5）t的微型客車，單個(gè)制動(dòng)器總的摩擦面積Ap為（150~250）cm2,這里取Ap=150cm2?？汕蟮胋=75mm。 3、摩擦襯片起始角β0 一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，令β0=90o—β/2。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。由以上可知β0=90o-100o/2=40o。 4、制動(dòng)器中心到張開力Fo作用線的距離e 在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離e盡可能大，以提高制動(dòng)效能，設(shè)計(jì)時(shí)定e=0.8R左右，根據(jù)圖樣取得e=88mm。 5、制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)位置坐標(biāo)a和k 應(yīng)在保持兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的情況下，使a盡可能大而c盡可能小，這里定a=0.8R左右，實(shí)際取值為a=88mm,k=15mm。 §4.2 制動(dòng)力與制動(dòng)力矩分配系數(shù) 1、同步附著系數(shù)參照其他同類車型取0=0.5 2、制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)β （4－1） 3、最大制動(dòng)力矩 Φmax=0.83 Φmax 該車所能遇到的最大附著系數(shù)（汽車制動(dòng)系統(tǒng)的使用與維修） （4－2） =1886830N.mm =1886.8N.m =2068.76N.m 則單個(gè)車輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩 Tf1max=943.4N.m Tf2max=1034.38N.m 式中 ： G--汽車所受重力； L--汽車軸距； L2--汽車質(zhì)心離后軸距離； hg--汽車質(zhì)心高度； rr--汽車滾動(dòng)半徑； --地面附著系數(shù)。 §4.3 制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 1制動(dòng)器因數(shù)分析計(jì)算 （1）前輪雙領(lǐng)蹄式 （BF 制動(dòng)因數(shù)） f=0.3 r=110mm h=176mm α0=1000α1=400α3=1800 （4－3） B=1 （4－4） （4－5） （4－6） (2)后輪 浮式領(lǐng)－從蹄制動(dòng)因數(shù)計(jì)算 單個(gè)領(lǐng)蹄 （4－7） 單個(gè)從蹄 （4－8） 式中fs－蹄片端部與支座間的摩擦系數(shù) 鋼對(duì)鋼 fs＝0.2~0.3 取0.25 ＝40° a＝c＝0.8R=88mm k=15mm β=0 α0=100° （4－9） （4－10） （4－11） （4－12） （4－13） （4－14） =1.348 （4－15） 2摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 （1）比能量耗散率 v1=22.2m/s j=0.6g t=3.78s A1=A2=2Rβb=29858.4mm2 （4－16） （2）比摩擦功 均合格 （3）平均壓力qp qp1=N1/A =0.957Mpa （4－17） qp2=N2/A =1.05Mpa 均合格 N－摩擦襯片與制動(dòng)鼓間的法向力 A－摩擦襯片的摩擦面積 （4）比滑摩功Lf （4－18） 第五章 駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)計(jì)算 §5.1駐車制動(dòng)計(jì)算 滿載時(shí)汽車在上坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為 =mag ( cosa+ sina) （5－1） 汽車在下坡路上停駐時(shí)的后橋附著力為 ＇=mag ( cosa－ sina) （5－2） 汽車可能停駐的極限上坡路傾角 a ，可根據(jù)后橋上的附著力與制動(dòng)力相等的條件求得 即 mag ( cosa+ sina)= mag sina （5－3） 得到 a=tg-1 （5－4） = tg-1 同理，可推導(dǎo)汽車可能停駐的極限下坡路傾角為 =tg-1 =21.71o 空載時(shí)分析同上把參數(shù)代入得到汽車上坡時(shí)能停駐的極限傾角為 = tg-1 汽車在下坡時(shí)能停駐的極限傾角為 = 16.35o §5.2應(yīng)急制動(dòng)計(jì)算 應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，后輪一般都將抱死滑移，故后橋制動(dòng)力為 == （5－5） 單個(gè)后輪駐車制動(dòng)器的制動(dòng)里上限為 （5－6） 第六章 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓應(yīng)具有較高的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)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。 制動(dòng)鼓有鑄造的和組合兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大的優(yōu)點(diǎn)。組合式制動(dòng)鼓的特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。 綜上所述，故選用鑄鐵制動(dòng)鼓，并且制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。 制動(dòng)鼓壁厚的選擇主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但實(shí)驗(yàn)表明，壁厚從11mm增至20mm，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：轎車為7～12mm，中、重型貨車為13～18mm。 故取壁厚為8mm。 二、 制動(dòng)蹄 轎車和輕型貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或用鋼板焊接制成，其腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，其目的是襯片磨損較為均勻，并減小制動(dòng)時(shí)的尖叫聲，制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車為3~5mm，貨車為5~8mm。本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)蹄腹板厚度取5mm，翼緣的厚度取6mm。 三、 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。 四、 制動(dòng)輪缸 采用活塞式制動(dòng)蹄張開結(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_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)端面處的橡膠密封圈密封。 五、摩擦材料 應(yīng)該具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)，在溫度升高時(shí)其摩擦因數(shù)變化不大；應(yīng)該具有良好的耐磨性；應(yīng)有盡可能小的壓縮率和膨脹率且制動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪聲。以前制動(dòng)摩擦襯片的材料是由增強(qiáng)材料、粘合劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩擦材料，但是其耐熱性差，摩擦因數(shù)隨溫度的變化大，磨耗高和對(duì)環(huán)境有污染，特別是石棉能致癌，所以已經(jīng)遭淘汰。 由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩擦材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆]有石棉粉塵公害，得到廣泛應(yīng)用。 第七章 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及計(jì)算 §7.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的選擇 　　制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來自駕駛員或其它力源的力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。 １、 簡(jiǎn)單制動(dòng) 　　簡(jiǎn)單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為力源，也稱為人力制動(dòng)。其中又分為機(jī)械式和液壓式。機(jī)械式由于效率低、傳動(dòng)比小、潤(rùn)滑點(diǎn)多且難以保證前后軸制動(dòng)力的正確比例和左右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車制動(dòng)裝置中已被淘汰，但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、故障少還廣泛用于中小型汽車的駐車制動(dòng)中。 ２、 動(dòng)力制動(dòng) 　　動(dòng)力制動(dòng)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成，并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源。駕駛員施加于踏板或手柄上的力，僅用于回路中控制元件的操縱。因此簡(jiǎn)單制動(dòng)中的踏板力和踏板行程之間的反比關(guān)系，在動(dòng)力制動(dòng)中便不存在了，從而使踏板力較小，同時(shí)又有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭? ３、 伺服制動(dòng) 　伺服制動(dòng)是在人力液壓制動(dòng)系中增加由其它能源提供的助力裝置，使人力與動(dòng)力并用。在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客車、貨車上得到廣泛的應(yīng)用。 綜上所述，故選用簡(jiǎn)單制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 §7.2 制動(dòng)管路的分路系統(tǒng) 為了提高工作的可靠性，制動(dòng)油路應(yīng)該采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的回路，其中一個(gè)回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制動(dòng)作用。 雙軸汽車的雙回路制動(dòng)系統(tǒng)主要有以下五種分路形式： １、 一軸對(duì)一軸型（型），前軸制動(dòng)器與后橋制動(dòng)器各用一條回路。 ２、 交叉型（型），前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬一條回路。 ３、 一軸半對(duì)半軸型，兩側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和全部后制動(dòng)器的輪缸屬于一條回路，其余的前輪缸屬于一條回路。 ４、 雙半軸對(duì)雙半軸型，每個(gè)回路均只對(duì)每個(gè)前后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。 型的管路布置較為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸鼓式制動(dòng)器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用汽車上用的最廣泛。對(duì)于這種形式，若后制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死則極喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于采用前輪制動(dòng)，因而，前制動(dòng)器強(qiáng)于后制動(dòng)器的汽車，當(dāng)前制動(dòng)回路失效而單用后橋制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力將嚴(yán)重不足（小于正常情況的一半），并且若后橋負(fù)荷小于前軸負(fù)荷，則踏板力過大時(shí)易使后橋車輪抱死而汽車側(cè)滑。 本設(shè)計(jì)采用型制動(dòng)回路。 §7.3 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）施加的張開力F0與輪剛直徑d和制動(dòng)管路壓力p的關(guān)系為 d= （7－1） 制動(dòng)管路壓力不超過10～12Mpa。 取p=11 Mpa 由以前所得數(shù)據(jù)可以求得前后制動(dòng)輪缸直徑為 d前=22mm d后=22mm 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 （7－2） 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；為第i個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程。 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鼓式制動(dòng)器可取=2～2.5mm。 所有輪缸的總工作容積為 （7－3） ＝5472mm3 式中： m--輪缸的數(shù)目。 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為 （7－4） 主缸活塞行程S0和活塞直徑d0可用下式確定 （7－5） 一般S0=（0.8～1.2）d0 ?。? S0=1.045d0 d0=20 mm 又因?yàn)橹鞲椎闹睆絛0應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸系列中選取， 故取d0=20 mm S0=20.9mm 3、制動(dòng)踏板力Fp 制動(dòng)踏板力Fp用下式計(jì)算 = （7－6） 將d0=20mm p=11MPa ip =7 =0.9代入上式得到制動(dòng)踏力為= 式中：ip--踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； --踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)構(gòu)效率。 4、制動(dòng)踏板工作行程 踏板行程（計(jì)入襯片或襯片的允許磨損量）對(duì)轎車最大不應(yīng)大于100-150mm, 對(duì)商用車不大于180mm，在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)本車的特點(diǎn)，故取。 5、制動(dòng)距離 初速度=30Km/h =g=0.759.8=7.35 =2S S=4.72m＜7m 所以符合要求。 第八章 車架 §8.1 車架的功用與要求 車架實(shí)際上是汽車的骨架，汽車的主要總成、部件和貨物等都要安裝在它上面，因此它是個(gè)重要的承載總成。同時(shí)，它還要承受由懸架機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的各種反作用力和行駛中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，因此，車架又是個(gè)受力很大的部件。 車架應(yīng)滿足下列要求： 1、足夠的強(qiáng)度，保證在各種復(fù)雜的工況下長(zhǎng)期使用不致發(fā)生嚴(yán)重的損壞。 2、有合適的剛度，車架應(yīng)保證車輛在各種使用條件下，固定在車架上的個(gè)總成和部件的相對(duì)位置變化較小，是它們能正常工作。另一方面，當(dāng)車輛在不平路面上行駛時(shí)，為提高其平順性和通過能力，又要求車架具有一定的柔度，即扭轉(zhuǎn)剛度不宜過高。 3、質(zhì)量要小，在保證強(qiáng)度的情況下盡量減小車架質(zhì)量，以降低材料消耗、制造成本和提高使用的經(jīng)濟(jì)性。 4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維修。此外，車架結(jié)構(gòu)應(yīng)能使車輛的質(zhì)心高度盡量降低。 §8.2車架類型方案對(duì)比與分析 車架是用鋼板沖壓成各種形狀的構(gòu)件后裝配而成的。微型客車的車架大多采用矩形鋼管作為構(gòu)件。車架的裝配可用鉚接，也可用電焊焊接，鉚接工藝耗費(fèi)的工時(shí)多，但車架變形小，焊接工藝性好但車架容易產(chǎn)生變形或焊接應(yīng)力。車架按其結(jié)構(gòu)形狀可分為五類。 1、邊梁式車架 邊梁式車架又稱梯形車架，它有兩根位于兩側(cè)的縱梁和若干根橫梁組成。邊梁式車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，各總成安裝方便，易于變形。車架寬度可以有三種型式： （1） 前窄后寬 為了給前輪轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向拉桿留出足夠的空間，往往采用這種型式。 （2） 前寬后窄 由于重型載貨車輛后軸載荷大，輪胎和鋼板彈簧都要加寬，同時(shí)又要安裝外形尺寸大的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以只好減少前輪的轉(zhuǎn)向角，使車架成為前寬后窄的形式。 （3） 前后等寬 只要總布置允許，應(yīng)盡量采用這種型式，因?yàn)樵跊_壓不等寬車架縱梁時(shí)，容易在轉(zhuǎn)折處的上、下翼面上產(chǎn)生“波紋區(qū)”，引起應(yīng)力集中致使早期出現(xiàn)裂紋或斷裂。同時(shí)前后等寬車架制造簡(jiǎn)單。 2、X型車架 X型車架是改進(jìn)的邊梁式車架，它由兩根縱梁和X型橫梁組成，其目的是為了提高車架的抗扭剛度，但狹長(zhǎng)的車架采用X型橫梁并無明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閄型橫梁太長(zhǎng)時(shí)，受壓的一根可能喪失穩(wěn)定。因此，X型橫梁僅對(duì)于短而寬的車架較為有效。 3、中梁式車架 中梁式車架又稱脊骨式車架，它只有一根位于中央貫穿車輛全長(zhǎng)的縱梁，中央縱梁可以是圓管形截面，也可以是箱形截面。中梁前端做出支架，用于固定發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸在中梁內(nèi)通過。主減速器通常固定在中梁的末端而形成斷開式驅(qū)動(dòng)橋。在中梁上固定有橫梁用于支撐車廂和駕駛室。 4、綜合式車架 綜合式車架一部分為管式梁，其余部分制成叉形，可認(rèn)為它是中梁式車架的變形。 中梁式和綜合式車架，可以較大地提高扭轉(zhuǎn)剛度，但駕駛室、車廂等總成在車架上安裝比較復(fù)雜，橫梁懸臂較長(zhǎng)，彎曲應(yīng)力大。這類車架一般都要用斷開式驅(qū)動(dòng)橋，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 根據(jù)以上分析，又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是微型客貨兩用車車架，應(yīng)力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，各總成安裝方便，可采用前窄后寬的邊梁式車架。 §8.3 橫梁和縱梁的連接 1、橫梁和縱梁的連接型式 橫梁和縱梁的連接型式主要有：a)橫梁固定在縱梁的上下翼面上；b)橫梁同時(shí)固定在縱梁的腹板與上或下翼面上；c)橫梁僅固定在縱梁的腹板上。 第一種連接型式雖然有利于提高車架的整體剛度，但當(dāng)車架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形或縱梁承受較大的局部扭轉(zhuǎn)時(shí)，縱梁上下翼面的應(yīng)力將大幅度增加。 第二種連接型式的缺點(diǎn)是：作用在縱梁上的力直接傳到橫梁上，使橫梁承受較大的載荷，從而易于發(fā)生早期破壞，很早就出現(xiàn)質(zhì)量問題。 第三種連接型式的車架整體剛度雖然小些，但可避免縱梁上下翼面和橫梁的早期破壞。 本車架橫梁與縱梁的連接即是第三種型式。 2、橫梁在縱梁上的固定方法 A、鉚接 采用搭接板鉚接，適用于大量生產(chǎn)，制造成本低。改變鉚釘數(shù)目或位置即可改變縱梁的抗扭剛度。 B、焊接 焊接能保證縱梁有較高的抗扭剛度，連接牢固，不易松動(dòng)，但要求較高的焊接質(zhì)量和合理的焊接夾具，適用于小批量生產(chǎn)和閉口截面車架。 C、螺栓連接 當(dāng)橫梁位置受總布置限制，為了便于拆裝車架上的某些部件時(shí)，可采用這種固定方法，其缺點(diǎn)是在長(zhǎng)期使用中，容易松動(dòng)。 本車架縱橫梁之間的固定方式為鉚接。 §8.4 車架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 車架是一個(gè)復(fù)雜的薄壁框架結(jié)構(gòu)，在車架設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，可對(duì)縱梁進(jìn)行簡(jiǎn)單的彎曲強(qiáng)度計(jì)算，以此來確定車架的斷面尺寸。下面是這種簡(jiǎn)化計(jì)算的方法和步驟。 1、彎曲強(qiáng)度計(jì)算的基本假設(shè) （1）因?yàn)檐嚰芙Y(jié)構(gòu)是左右對(duì)稱的，左右縱梁的受力相差不大，故可認(rèn)為縱梁是支撐在汽車前后軸上的簡(jiǎn)支梁。 （2）空車時(shí)的簧上質(zhì)量（包括車架質(zhì)量在內(nèi)）均勻分布在左右二縱梁的全長(zhǎng)上，其值可根據(jù)汽車底盤結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)大致估計(jì)。一般，對(duì)于輕型和中型載貨汽車來說，簧上質(zhì)量約為空車質(zhì)量的2/3；汽車的有效載荷均勻分布在車廂全長(zhǎng)上。 （3）所有的作用力均通過縱梁截面的彎曲中心。實(shí)際上，縱梁的某些部位會(huì)由于安裝外伸部件（如油箱、蓄電池等）而產(chǎn)生局部扭轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)通常在此安裝一根橫梁，使得這種對(duì)縱梁的扭轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)橫梁的彎矩。故這種假設(shè)不會(huì)造成明顯的錯(cuò)誤。 通過上述假設(shè)，將車架由一個(gè)靜不定的平面框架結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化成為一個(gè)位于支架上的靜定結(jié)構(gòu)。 2、縱梁的彎矩計(jì)算 要計(jì)算車架縱梁的彎矩，先計(jì)算車架前支座反作用力，向后輪中心支座處求矩，可得 （8－1） 式中：--前輪中心支座對(duì)任一縱梁的反作用力，N ； L--縱梁的總長(zhǎng)，mm ； l--汽車軸距，mm ； b--縱梁后端到后軸之間的距離，mm ； --滿載時(shí)的簧上質(zhì)量（含車架自身質(zhì)量），Kg ； g--重力加速度，9.8 m/s2 在計(jì)算縱梁彎矩時(shí),將縱梁分成兩段區(qū)域,每一區(qū)段的均布載荷可簡(jiǎn)化為作用于區(qū)段中點(diǎn)的集中力.縱梁各端面上的彎矩計(jì)算采用彎矩差法,可使計(jì)算工作量大大減少.彎矩差法認(rèn)為:縱梁上某一端面上的彎矩為該斷面之前所有力對(duì)這點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩之和. 1)駕駛室長(zhǎng)度段縱梁彎矩的計(jì)算 在該區(qū)段內(nèi),根據(jù)彎矩差法,則有: （8－2） 式中:--縱梁上某一截面的彎矩, N.mm ； --截面到前輪中心的距離,mm ； a--車架縱梁前端到前輪中心的距離，mm ； 2）駕駛室后端到后軸段縱梁的彎矩計(jì)算 縱梁某一斷面上的剪力為該斷面之前所有力的和 （8－3） 式中：--縱梁某斷面上的剪力，N。 由上可知，縱梁的最大彎矩一定發(fā)生在該段縱梁內(nèi)。其位置可采用求對(duì)的導(dǎo)數(shù)并令其為零的辦法得到。 =1179.64mm 由上式求得縱梁發(fā)生最大彎矩的位置，將該值代入彎矩計(jì)算公式，則可求得縱梁受到的最大彎矩為 =894991.92N.mm 縱梁受到的最大剪力則發(fā)生在汽車后軸附近。當(dāng)時(shí)，剪應(yīng)力最大，其最大剪應(yīng)力為 =-1893.5N 以上是僅考慮汽車靜載工況下，縱梁斷面彎矩和剪力的計(jì)算。實(shí)際上，汽車行駛時(shí)還受到各種動(dòng)載荷的作用。因此，汽車行駛時(shí)實(shí)際受到的最大彎矩和最大剪力為 （8－4） （8－5） 式中：--動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于轎車、客車=1.75，載貨汽車=2.5,越野汽車=3.0。 客貨兩用車取＝2 （8－6） =2894991.92 =1790929.4N.mm （8－7） =2(-1893.5) =-3787N 3、縱梁截面特性計(jì)算 車架縱梁和橫梁截面系數(shù)W按材料力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算。 （8－8） 4、彎曲應(yīng)力計(jì)算 縱梁斷面的最大彎曲應(yīng)力為： （8－9） 按上式求得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于材料的許用應(yīng)力[]。許用應(yīng)力可按下式計(jì)算： （8－10） 式中：--材料的屈服極限，對(duì)于16Mn材料，=340-360MPa； n --安全系數(shù)，一般安全系數(shù)取1.15-1.40。 取n=1.30,則 []= （8－11） 所以滿足要求。 5、車架的剛度校核 1）車架縱梁抗彎剛度校核 為了保證汽車整車及其有關(guān)部件的正常工作，應(yīng)對(duì)縱梁的最大撓度予以限制。這就要求對(duì)縱梁的抗彎剛度進(jìn)行校核。 由材料力學(xué)可知，對(duì)于簡(jiǎn)支梁來說，其跨距中間受集中載荷F作用時(shí)，梁的撓度最大值按下式計(jì)算 （8－12） 式中： --梁的截面慣性矩，cm4； --汽車軸距，m。 （8－13） 根據(jù)使用要求和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)車架縱梁中間受1000N集中載荷作用時(shí)，縱梁的最大撓度不得超過0.085cm，即 因此要求 （8-14） >12 所以滿足要求。 第九章 總結(jié) 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，4座微型客貨兩用車已逐漸地被廣泛使用，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，4座微型客貨兩用車的銷量以驚人的速度增加，所以進(jìn)行4座微型客貨兩用車的設(shè)計(jì)是很必要的。 這次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是4座微型客貨兩用車設(shè)計(jì)（車架、制動(dòng)系設(shè)計(jì)）。在第二章我主要介紹了制動(dòng)系的概況和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求。第三章主要是制動(dòng)系的類型及最后確定的方案，其中列出了幾種可供選擇的類型并進(jìn)行了分析、比較最后確定的方案如下：行車制動(dòng)器：前鼓后鼓，前制動(dòng)器為單向雙領(lǐng)蹄，后制動(dòng)器為單向領(lǐng)從蹄。第四章主要介紹了制動(dòng)系主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算，是本設(shè)計(jì)說明書的核心部分，其中包括鼓式制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇，例如：制動(dòng)鼓內(nèi)徑、摩擦襯片寬度和包角、摩擦襯片起始角等，同時(shí)對(duì)制動(dòng)力和制動(dòng)力矩分配系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。第五章主要對(duì)駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算。第六章介紹的是制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、制動(dòng)底板和制動(dòng)輪缸等。第七章包括制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇和計(jì)算，制動(dòng)管路的分路系統(tǒng)和液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。第八章列出了車架的幾種類型，分析比較之后，最后確定選用前窄后寬的邊梁式車架，并且在這一章中對(duì)車架的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)車架的剛度進(jìn)行了校核。通過這一系列的分析、計(jì)算、校核等，這套設(shè)計(jì)方案是可行的。 總之，在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于我的能力和經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過程中不免有許多不足之處。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)自己在以后的工作中有著重要的指導(dǎo)作用。 參考文獻(xiàn) [1] 王望予. 汽車設(shè)計(jì).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.01 [2] 余志生. 汽車?yán)碚?第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.03 [3] 劉惟信. 汽車設(shè)計(jì).第一版.北京：清華大學(xué)出版社，2006.01 [4] 彭文生，李志明，黃華梁.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2002.08 [5] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.01 [6] 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè)).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.01 [7] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [8] 諸文農(nóng).底盤設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [9] [美]L.埃克霍恩，張書元.汽車制動(dòng)系.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [10] 林寧.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [11] 張則曹.汽車構(gòu)造圖冊(cè)（底盤）.北京人民交通出版社，1998 [12] 金國(guó)棟.汽車概論.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [13] 張洪圖.汽車構(gòu)造（底盤部分）.北京：北京理工大學(xué)出版社，1996 [14] 莊繼德.汽車輪胎學(xué).北京：北京理工大學(xué)出版社，1996 [15] 吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [16] [美]L.魯?shù)婪颍惷?汽車制動(dòng)系的分析計(jì)算.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985 致謝 短暫而又緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)在今天已經(jīng)圓滿完成了，這也標(biāo)志著我的大學(xué)生活也即將結(jié)束。在本次的設(shè)計(jì)過程中，我的任務(wù)是4座微型客貨兩用車車架和制動(dòng)系的設(shè)計(jì)。這是我們即將步入以后的工作前的最后一次練兵，使我學(xué)到了許多以前在課堂上學(xué)不到的知識(shí)和方法，使自己有了一定程度的提高，增長(zhǎng)了見識(shí)，同時(shí)也為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。剛開始設(shè)計(jì)的一段時(shí)間不知從何入手，由于以前從來沒有接觸過這樣的整車的設(shè)計(jì)，我們六個(gè)人一組，不斷地展開討論，參閱了很多資料，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的努力，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，終于制定了設(shè)計(jì)方案。 在本次設(shè)計(jì)的過程中我得到多位老師和同學(xué)的幫助，特別是帶我們小組的李水良 馬心坦老師的精心幫助，在此表示由衷的感謝。李老師豐富的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，還有他認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度，耐心的指導(dǎo)，深深的影響了我，使我受益匪淺。同時(shí)我也很感謝同組的幾位同學(xué)，因?yàn)槲覀儙讉€(gè)好像是一個(gè)整體，每個(gè)人的設(shè)計(jì)，每個(gè)人的決定都影響著其他成員的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，他們給了我很大的幫助，沒有老師和同學(xué)的大力支持我的設(shè)計(jì)不可能順利地完成。 最后，再次向幫助、指導(dǎo)我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝！ 方耀 2008年6月