輕型載貨汽車制動器設(shè)計(jì)（浮動鉗盤式+領(lǐng)從蹄式鼓式）（前盤后鼓式）（含8張CAD圖紙）,輕型,載貨,汽車,制動器,設(shè)計(jì),浮動,鉗盤式,蹄式鼓式,前盤后鼓式,CAD,圖紙 SY-025-BY-6 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評分表 學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 □是□否 題目名稱 序號 評 價(jià) 項(xiàng) 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度 10 3 綜合運(yùn)用知識能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力 15 4 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 20 5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說明書撰寫水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價(jià)項(xiàng)目給出評語，注意反映該論文的特點(diǎn)） 　 　 　 　 　 　 　　 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 李正彬 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛07-7班 指導(dǎo)教師姓名 田芳 職稱 實(shí)驗(yàn)員 從事 專業(yè) 汽車運(yùn)用技術(shù) 是否外聘 □是■否 題目名稱 輕型載貨汽車制動器設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀： 在汽車技術(shù)飛速發(fā)展的今天，汽車制動系統(tǒng)直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。汽車制動系是用以強(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)定以及使已停駛的汽車在原地（包括在斜坡上）駐留不動的機(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、停車可靠，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系統(tǒng)工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能作為制動系重要組成部分之一的制動器在我國發(fā)展前景廣闊，目前乘用車主要采用前盤后鼓式和全盤式制動器，20%的乘用車采用前盤后鼓式制動器，商用車主要采用全鼓式制動器，只有高檔客車和有特殊需求的車輛才采用前盤后鼓式制動器和全盤式制動器。隨著對汽車制動性能的提高，越來越多的先進(jìn)電子制動技術(shù)得到采用。從中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)的情況來看，2008年汽車鼓式制動器總成需求規(guī)模達(dá)到2046萬臺，其中乘用車鼓式制動器總成市場377萬臺，商用車鼓式制動器總成市場1669萬臺，預(yù)計(jì)2013年乘用車鼓式制動器總成市場928萬臺，商用車鼓式制動器總成市場2937萬臺。 制動器作為制動系中直接作用制約汽車運(yùn)動的一個(gè)關(guān)健裝置，車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用，而中央制動器則僅用于駐車制動，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動的作用。汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動系的某軸上。制動器是將汽車的動能以摩擦方式轉(zhuǎn)化為熱能并加以吸收的機(jī)構(gòu)，不僅要按產(chǎn)生足夠的制動力的條件，還要按能量容量和磨損壽命足夠的條件來確定制動器。為確保制動穩(wěn)定性可靠，熱穩(wěn)定性好，壽命長，造價(jià)低，現(xiàn)今的制動器產(chǎn)品無論從性能、結(jié)構(gòu)方面，還是生產(chǎn)制造方式和操縱控制方面，都在發(fā)生著諸多的變化。它們大大地優(yōu)化了制動器各方面的性能，從某種程度上看,這些變化也反映了汽車制動器的發(fā)展方向。制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動器雖有作用滯后性好、易于連接而且街頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車用車輪制動器或緩速器；液力式制動器一般只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。在國內(nèi)主要從事鼓式制動器總成的企業(yè)有萬向錢潮、亞太機(jī)電、重慶紅宇等一些企業(yè)。2004年前八家企業(yè)產(chǎn)量集中度達(dá)到85.4%。隨著近幾年汽車盤式制動器的發(fā)展，液壓鼓式制動器目前只在一些比較低檔的經(jīng)濟(jì)型轎車上在使用。根據(jù)慧聰汽車市場研究所最新的統(tǒng)計(jì)表明，2008年1～7月，我國乘用車中剎車制動器用鼓式制動器只占20%，并且鼓式制動器目前已經(jīng)徹底退出前輪制動。自2000年以來，我國盤式制動器市場需求增長速度發(fā)展非?？?。從中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)的情況來看，2000年我國盤式制動器的產(chǎn)量只有57.58萬套，到2004年迅速增長到468.72萬套，增長7倍多，年平均增長率高達(dá)68.9%，2007年增長至1000萬套。過去5年里，我國盤式制動器應(yīng)用的增長非常迅速。 目前汽車制動器基本都是摩擦制動器按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同分為鼓式制動器和盤式制動器兩大類。鼓式制動器又有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式 、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動器等結(jié)構(gòu)型式。盤式制動器有固定鉗式，浮動鉗式，浮動鉗式包括滑動鉗式和擺動鉗盤式兩種型式?；瑒鱼Q式是目前使用廣泛的一種盤式制動器 。由于盤式制動器熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好，可靠 性和安全性也好，而得到廣泛應(yīng)用但是盤式制動器效能低，無法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動時(shí)需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制，很多車是采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)組成。鼓式制動器可按其制動蹄的受力情況分類，它們的制動效能、制動鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿有艿挠绊懢煌?。制動蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動方向和制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分，制動蹄張開的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動蹄，成為領(lǐng)蹄；反之，則成為從蹄。此次鼓式制動器我采用領(lǐng)從蹄式制動器，領(lǐng)從蹄式制動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。領(lǐng)從蹄式制動器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙。此次盤式制動器我采用鉗盤式制動器，它的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面很小，故又稱點(diǎn)盤式制動器。此次設(shè)計(jì)我將對其兩種制動器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.選題的目的依據(jù)和意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動的裝置。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全，必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。 雖然近幾年從德國大眾、法國雷諾、美國通用等國外汽車引進(jìn)了轎車，不少零配件的國產(chǎn)率也比較高，但引進(jìn)的主要是總成和零配件，沒有引進(jìn)開發(fā)技術(shù)，至于輕型客貨車的開發(fā)技術(shù)引進(jìn)就更少了，所以我國自行開發(fā)輕型客貨車及其轎車的能力，跟汽車發(fā)達(dá)國家相比差距還是很大。近年來我國出版過很多汽車制動方面的著作，但是從數(shù)量上還是不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車制動器的開發(fā)和設(shè)計(jì)方面與發(fā)達(dá)國家相差很大，許多尖端技術(shù)還不能了解。所以對于研究設(shè)計(jì)制動器來說，在我國有著非常重要的影響。 輕型載貨汽車制動器設(shè)計(jì)是通過合理整合已有的設(shè)計(jì)，通過努力，閱讀大量的文獻(xiàn)，掌握制動器設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，以及制圖的步驟和規(guī)則，掌握制動器總成的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，以及進(jìn)一步更扎實(shí)汽車設(shè)計(jì)基本知識，學(xué)會使用CAD進(jìn)行基本二維制圖，同時(shí)提高分析問題和解決問題的能力。制動器的設(shè)計(jì)有利于提高汽車的整體性能，同時(shí)綜合運(yùn)用知識的能力和技能得以提高，通過課題的設(shè)計(jì)，積累制動器制動過程的理論知識，通過設(shè)計(jì)還可以系統(tǒng)的培養(yǎng)工程文化素養(yǎng)，有利于未來的發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)是通過查閱相關(guān)資料，掌握制動器設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，及制動器總成的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用汽車設(shè)計(jì)和汽車構(gòu)造的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)和利用CAD繪圖軟件對CA6780中型客車的制動器進(jìn)行設(shè)計(jì)使其具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對人體無害的材料。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 （一）基本內(nèi)容： 本設(shè)計(jì)題目要求利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件完成汽車底盤中制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括制動盤、制動鉗、制動鼓、制動蹄等零件的設(shè)計(jì)以及部分零件的計(jì)算、校核。 掌握盤式制動器、鼓式制動器結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括制動器總成、制動輪缸、制動鉗、制動鼓、制動蹄等。同時(shí)對整車制動力矩進(jìn)行校核，并對零件強(qiáng)度進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)的圖紙包括制動器總成裝配圖和部分零件圖。整個(gè)設(shè)計(jì)中的零件尺寸選取均按國家標(biāo)準(zhǔn)選取。在設(shè)計(jì)的過程中充分考慮盤式制動器與鼓式制動器的區(qū)別，在制動輪缸的設(shè)計(jì)中很好的體現(xiàn)各自制動器的特點(diǎn)。 要求：1、查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)使用相關(guān)軟件。 2、計(jì)算參數(shù)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪圖。 3、編寫設(shè)計(jì)說明書。 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，圖面清晰。 （二）擬解決的主要問題 1、 制動器因數(shù)的分析計(jì)算。 2、 摩擦力矩的分析計(jì)算 3、 制動蹄上的壓力分布規(guī)律與制動力矩的簡化計(jì)算。 4、 摩擦襯片（襯塊）得磨損特性的計(jì)算。 5、 盤式制動力矩的確定。 6、 制動鼓直徑或半徑的確定。 7、零件強(qiáng)度的校核。 三、技術(shù)路線（研究方法） 研究方法主要有：對比法（對制動系統(tǒng)零部件各種性質(zhì)進(jìn)行擇優(yōu)選?。徊殚喎ǎ▽υO(shè)計(jì)參數(shù)查閱） 查閱文獻(xiàn)，了解輕型載貨汽車制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理 輕型載貨汽車制動器具體結(jié)構(gòu)的選型和確定 盤式制動器（前） 鼓式制動器（后） 盤式制動器主要參數(shù)的選擇和確定 盤式制動器主要幾何尺寸的計(jì)算 強(qiáng)度校核 鼓式制動器主要參數(shù)的選擇和確定 鼓式制動器主要幾何尺寸的計(jì)算 強(qiáng)度校核 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和說明書，利用AUTOCAD進(jìn)行繪圖 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱參考資料，了解貨車鼓式制動器的功能、主要結(jié)構(gòu)。撰寫開題報(bào)告。 第2周（3月1日～3月11日） （2）開題。第2周（3月11日） （3）分析并確定鼓式制動器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對給定的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選制動系統(tǒng)的總體方案。第3周（3月12日～3月20日） （4）進(jìn)行制動系統(tǒng)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。第4～5周（3月21日～4月2日） （5）完成部分設(shè)計(jì)圖紙，折合0# 圖紙1張，完成說明書初稿。第6周～8周（4月3日～4月22 日） （6）中期檢查。第8周（4月22日） （7）完成制動系統(tǒng)裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計(jì)說明書 第9~13周（4月23日～5月27日） （8）設(shè)計(jì)及說明書初稿提交。第13周（5月27日） （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改。 第14～16周（5月28日～6月17日） （10）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月18日～6月 20日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 王望予 . 汽車設(shè)計(jì) （第四版） ，機(jī)械工業(yè)出版社 , 2004.8 [2] 王國林 . 汽車底盤構(gòu)造及維修 ，高等教育出版社 , 2005.1 [3] 陳家瑞 . 汽車構(gòu)造 ，機(jī)械工業(yè)出版社 , 2005.1 [4] 顧柏良 . 汽車工程手冊 ，北京理工大學(xué)出版社 ， 2004.4 [5] 汽車工程手冊-制造篇 ，人民交通出版社 ，2001.5 [6] 制動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 . 汽車研究與開發(fā)，2005 [7] 龔 紅 .影響制動性能的因數(shù)及設(shè)計(jì)方法，汽車科技，2003.5 [8] 王世剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐 . 哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003 [9] 戴枝榮 . 工程材料 . 高等教育出版社，2001 [10] 劉惟信 . 汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 . 清華大學(xué)出版社，2004.9 [11] 支樹摸 . 轎車構(gòu)造圖集 . 人民交通出版社，2001.7 [12] 劉惟信 . 汽車設(shè)計(jì) . 清華大學(xué)出版社，2001 [13] J.Reimpell,H.stoll.The Automotive chassis: Engineering Principles.Warrendale,PA15096,USA,SAE,1996 [14] John Fenton.Hand Book of Vehicle Design Analysis.Warrendale,PA.,USA:Society of Automotive Engineers,Inc.,1996 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）預(yù) 答 辯 意 見 反 饋 表 學(xué)生 姓名 專業(yè) 班級 指導(dǎo) 教師 職 稱 題目 答辯組 預(yù)答辯成績等級 預(yù) 答 辯 意 見 秘書簽字： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 簽字： 備注：1、請答辯組認(rèn)真填寫此表，由秘書統(tǒng)一返給指導(dǎo)教師； 2、學(xué)生正式答辯過程必須攜帶此表； 3、指導(dǎo)教師須針對答辯意見是否需要修改給予確認(rèn)意見。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 輕型載貨汽車制動器設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 07-7班 學(xué)生姓名： 李正彬 指導(dǎo)教師： 田 芳 職 稱： 實(shí)驗(yàn)師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Light Bills of Automobile Brake Design Candidate：Li Zhengbin Specialty： Vehicle　Engineering　 Class ： 07-7 Supervisor：Tianfang Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 從汽車誕生時(shí)起，車輛制動器在車輛的安全方面就起著決定性作用。目前，汽車所用制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動器的主要優(yōu)點(diǎn)是在高速剎車時(shí)能迅速制動，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車,制動效能的恒定性好。鼓式制動器的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較少,成本較低,便于維修、由于鼓式制動器的絕對制動力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于盤式制動器,所以普遍用于后輪驅(qū)動的卡車上，但由于為了提高其制動效能而必須加制動增力系統(tǒng)，使其造價(jià)較高，故輕型車一般還是使用前盤后鼓式。 本設(shè)計(jì)前軸采用浮動鉗盤式制動器，后軸采用制動器為領(lǐng)從蹄式鼓式制動器。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括制動器結(jié)方案分析與選擇、制動器主要參數(shù)的確定與計(jì)算、盤式與鼓式制動器具體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。 關(guān)鍵詞：輕型載貨汽車，盤式制動器，鼓式制動器，制動蹄，設(shè)計(jì) ABSTRACT Born on, from cars in the vehicle's safety vehicle brake plays a decisive role in. , at present, the car is almost always used brake friction type, can be divided into two categories: drum and disc. The main advantage of the disc brake at high speed, braking can quickly brake cooling effect is better than that of drum brake, braking performance of constant qualitative good. The main advantages of drum brake is brake shoe pieces wear less, low cost, convenient in maintenance, because of drum brake absolute braking force far outclass disc brakes, so commonly used to rear wheel drive the truck on but because in order to improve its braking performance and must add braking force system, make its increased cost is higher, so small QianPan HouGu type or use commonly. This design by floating p-s-n caliper disc brake, brakes is brought by axle from hoof type drum brake. Main design content including brakes "plan analysis and choose to determine the brake, main parameters and calculation, disc and drum brake specific structure parameter design and strength check. Keywords: Light bills car,Disc brake ,drum brakes, Brake shoes, design. I 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1 制動器的目的意義 1 1.2 制動器的研究現(xiàn)狀 1 1.3 制動器的研究方法 2 1.4 本章小結(jié) 2 第2章 制動器方案論證分析與選擇 3 2.1 制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 3 2.1.1鼓式制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 3 2.1.2盤式制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 6 2.2制動器主要參數(shù)及其選擇 7 2.2.1制動器設(shè)計(jì)相關(guān)主要技術(shù)參數(shù) 8 2.2.2同步附著系數(shù) 8 2.2.3前后軸制動力矩分配系數(shù)b 8 2.2.4制動器最大制動力矩 9 2.3 本章小結(jié) 9 第3章 盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 10 3.1 盤式制動器的主要參數(shù)確定 10 3.1.1 制動盤直徑D 10 3.1.2 制動盤厚度h 10 3.1.3 摩擦襯片內(nèi)半徑與外半徑 10 3.1.4 摩擦襯片工作面積A 10 3.2 盤式制動器的主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 3.2.1 制動盤 11 3.2.2 制動鉗 11 3.2.3 制動塊 11 3.2.4 摩擦材料 12 3.2.5 制動輪缸 12 3.2.6制動器間隙的調(diào)整方法 13 3.3 盤式制動器強(qiáng)度校核 13 3.3.1摩擦襯片的磨損特性的計(jì)算 13 3.3.2 盤式制動器最大制動力矩的計(jì)算 14 3.3.3 盤式制動器最大制動力矩的計(jì)算 16 3.4 本章小結(jié) 18 第4章 鼓式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 19 4.1 鼓式制動器的主要參數(shù)確定 19 4.1.1 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 19 4.2 鼓式制動器的主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 4.2.1 制動鼓 20 4.2.2 制動蹄 21 4.2.3 制動底板 21 4.2.4 制動蹄的支承 21 4.2.5 制動蹄片上的制動力矩與張開力 21 4.2.6 制動器因數(shù)與制動蹄因數(shù)的分析計(jì)算 26 4.2.7 駐車制動計(jì)算 28 4.2.8 制動輪缸的選擇 29 4.3 鼓式制動器強(qiáng)度校核 31 4.3.1緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力驗(yàn)算 31 4.3.2制動蹄支承銷剪切應(yīng)力計(jì)算 32 4.3.3 回位彈簧強(qiáng)度校核 32 4.4 本章小結(jié) 33 結(jié) 論 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 附錄1 37 附錄2 39 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 制動器的目的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),而制動器是直接制約制動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，它是制約汽車運(yùn)動的裝置。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,交通事故也不斷增加。人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全，必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動器故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢姡苿悠魇潜ＷC行車安全的極為重要的一個(gè)機(jī)構(gòu)。此外，制動器的好壞還直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。 本次設(shè)計(jì)是通過查閱相關(guān)資料，掌握制動器設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，及制動器總成的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用汽車設(shè)計(jì)和汽車構(gòu)造的基礎(chǔ)知識，學(xué)習(xí)和利用CAD繪圖軟件對金杯牌SY1030BY2S型輕型載貨汽車的制動器進(jìn)行設(shè)計(jì)使其具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對人體無害的材料。 1.2 制動器的研究現(xiàn)狀 作為制動系重要組成部分之一的制動器的發(fā)展對汽車的安全性，可靠性有著極大的意義。 國內(nèi)目前乘用車主要采用前盤后鼓式和全盤式制動器，20%的乘用車采用前盤后鼓式制動器，全鼓式制動器已在乘用車領(lǐng)域淘汰；商用車主要采用全鼓式制動器，只有高檔客車和有特殊需求的車輛才采用前盤后鼓式制動器和全盤式制動器。隨著對汽車制動性能的提高，越來越多的先進(jìn)電子制動技術(shù)得到采用。 盤式制動器相比鼓式制動器，盤式制動器的優(yōu)勢已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動力變化很大，不易于掌控。而盤式制動器在液力助力下制動力大，舒適性更強(qiáng)，性能穩(wěn)定，在各種路面都有較鼓式制動器更好的制動表現(xiàn)，尤其在長下坡等需要長時(shí)間制動的路段。雖然盤式制動器性能優(yōu)于鼓式制動器，但是由于技術(shù)和成本原因想要普及前盤后盤的形式還需一個(gè)長期過程。目前國內(nèi)只有中高檔城際大客車普遍使用盤式制動器，鼓式制動器造價(jià)便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用，因此生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，大多數(shù)貨車采用前盤后鼓的形式選擇制動器類型。 1.3 制動器的研究方法 根據(jù)課題內(nèi)容，任務(wù)要求深入了解汽車制動系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 1.4 本章小結(jié) 本章介紹了制動器的目的、意義及研究現(xiàn)狀，并闡述了制動器主要的研究方法。 第2章 制動器方案論證分析與選擇 2.1 制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 汽車制動器幾乎均為機(jī)械摩擦式，即利用旋轉(zhuǎn)元件與固定元件兩工作表面間的摩擦產(chǎn)生的制動力矩使汽車減速或停車。一般摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 2.1.1鼓式制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上。制動時(shí)，利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦路片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動器按蹄的類型分為： 1.領(lǐng)從蹄式制動器 如2-1圖所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向(制動鼓正向旋轉(zhuǎn))，則蹄1為領(lǐng)蹄，蹄2為從蹄。汽車倒車時(shí)制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對調(diào)了。這種當(dāng)制動鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器稱為領(lǐng)從蹄式制動器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故又稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄?！霸鰟荨弊饔檬诡I(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。 領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時(shí)的制動性能不變，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動器及轎車的后輪制動器。 2.雙領(lǐng)蹄式制動器 若在汽車前進(jìn)時(shí)兩制動蹄均為領(lǐng)蹄的制動器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動器。顯然，當(dāng)汽車倒車時(shí)這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動器。如圖2.2所示，兩制動蹄各用一個(gè)單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機(jī)件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。 雙領(lǐng)蹄式制動器有高的正向制動效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級轎車的前輪制動器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動 時(shí)，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。 3.雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 如圖2.3當(dāng)制動鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動助均為領(lǐng)蹄的制動器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器。它也屬于平衡式制動器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時(shí)，則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動。 4.單向增力式制動器 單向增力式制動器如2.4圖所示兩蹄下端以頂桿 相連接，第二制動蹄支承在其上端制動底板上的支承銷上。由于制動時(shí)兩蹄的法向反力不能相互平衡，因 此它居于一種非平衡式制動器。單向增力式制動器在汽車前進(jìn)制動時(shí)的制動效能很高，且高于前述的各種制動器，但在倒車制動時(shí)，其制動效能卻是最低的。 因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動器。 5.雙向增力式制動器 將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動器如圖2.5。對雙向增力式制 動器來說，不論汽車前進(jìn)制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。 雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進(jìn)行制動，而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉器也廣泛用作汽車的中央制動器，因?yàn)轳v車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時(shí)也不會產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。 但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制動負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動。本次設(shè)計(jì)最終采用的是領(lǐng)從蹄式制動器。 將單向增力式制動器的單活塞式制動輪缸換用雙活塞式制動輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動器如圖2.5。對雙向增力式制 動器來說，不論汽車前進(jìn)制動或倒退制動，該制動器均為增力式制動器。 雙向增力式制動器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動與駐車制動共用的制動器，但行車制動是由液壓經(jīng)制動輪缸產(chǎn)生制動蹄的張開力進(jìn)行制動，而駐車制動則是用制動操縱手柄通過鋼索拉器也廣泛用作汽車的中央制動器，因?yàn)轳v車制動要求制動器正向、反向的制動效能都很高，而且駐車制動若不用于應(yīng)急制動時(shí)也不會產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。 但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動過程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制動負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動。本次設(shè)計(jì)最終采用的是領(lǐng)從蹄式制動器 圖2—1領(lǐng)從蹄式制動器 圖2—2雙領(lǐng)蹄式制動器 圖2—3雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 圖2—4單向增力式制動器 圖2—5雙向增力式制動器 2.1.2盤式制動器結(jié)構(gòu)方案的確定 盤式制動器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。 1. 鉗盤式 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動器、浮鉗盤式制動器等。 定鉗盤式制動器：這種制動器中的制動鉗固定不動，制動盤與車輪相聯(lián)并在制動鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。具有下列優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動塊外無其他滑動件，易于保證制動鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動器到盤式制動器的改革；能很好地適應(yīng)多回路制動系的要求。 浮動盤式制動器：這種制動器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化的可能性小；成本低；浮動鉗的制動塊可兼用于駐車制動。 浮鉗盤式制動器按結(jié)構(gòu)分可分旋轉(zhuǎn)部分（制動盤）、固定部分（制動鉗總成）、促動裝置（制動輪缸）和摩擦部分（制動塊總成）。所以浮鉗盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是包括制動器總成、制動鉗總成和制動塊總成三個(gè)部分。 2. 全盤式 在全盤式制動器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓形盤，制動時(shí)各盤摩擦表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離合器相同。由于這種制動器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)沒有浮鉗盤式制動器廣泛。 通過對盤式、鼓式制動器的分析比較可以得出盤式制動器與鼓式制動器比較有如下均一些突出優(yōu)點(diǎn)。 制動穩(wěn)定性好，的效能因素與摩擦系數(shù)關(guān)系的K-p曲線變化平衡，所以對摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因而對制動時(shí)摩擦面間為溫度、水的影響敏感度就低。所以在汽車高速行駛時(shí)均能保證制動的穩(wěn)定性和可靠性。 盤式制動器制動時(shí)，汽車減速度與制動管路壓力是線性關(guān)系，而鼓式制動器卻是非線性關(guān)系。 輸出力矩平衡，而鼓式則平衡性差。 制動盤的通風(fēng)冷卻較好，帶通風(fēng)孔的制動盤的散熱效果尤佳，故熱穩(wěn)定性好，制動時(shí)所需踏板力也較小。車速對踏板力的影響較小。 但盤式制動器制動效能低，兼做駐車制動時(shí)需加裝輔助制動裝置因而在后輪上應(yīng)用受到限制。 a b c a—固定鉗式；b—浮動鉗式；c—擺動鉗式 圖2.6 鉗盤式制動器示意圖 1—制動盤； 2—制動鉗體； 3，4—制動塊總成；5—活塞； 6—支架； 7—導(dǎo)向銷 圖2.7 浮鉗盤式制動器工作原理示意圖 綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定金杯牌SY1030BY2S型輕型載貨汽車采用前盤后鼓式，并采用浮鉗盤式和領(lǐng)從蹄式制動器。 2.2 制動器主要參數(shù)及其選擇 2.2.1制動器設(shè)計(jì)相關(guān)主要技術(shù)參數(shù) 整車質(zhì)量： 空載：1820kg 滿載：3005kg 質(zhì)心高度： 空載：hg=0.23m 滿載：hg=0.22m 軸 距： L=3.34m 最高車速： 95km/h 車輪工作半徑：357mm 369mm 輪 胎： 6.50-16 7.00-16 同步附著系數(shù)： 0.6 軸荷 ： 1315/1690 2.2.2同步附著系數(shù) 1.當(dāng)時(shí)：制動時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； 2.當(dāng)時(shí)：制動時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； 3.當(dāng)時(shí)：制動時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動減速度為，即，為制動強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強(qiáng)度這表明只有在的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。 根據(jù)相關(guān)資料查出輕型載貨汽車同步附著系數(shù)0.5取0.6。 2.2.3前后軸制動力矩分配系數(shù)b 根據(jù)所給定的同步附著系數(shù) 由公式 （2—1） 滿載時(shí) 2.2.4制動器最大制動力矩 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的后軸最大附著力矩。由公式： （2—2） （2—3） 式中 —該車所能遇到的最大附著系數(shù)=0.8； Q —制動強(qiáng)度； —車輪有效半徑； —后軸最大制動力矩； G —汽車滿載質(zhì)量； L —汽車軸距 其中 2.3 本章小結(jié) 本章介紹了制動器結(jié)構(gòu)方案的確定及盤式、鼓式制動器的主要分類，制動器主要參數(shù)及選擇，制動力矩分配系數(shù)、同步附著系數(shù)及制動器最大制動力矩。 第3章 盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 3.1 盤式制動器的主要參數(shù)確定 3.1.1 制動盤直徑D 制動盤直徑D希望盡量大些，這時(shí)制動盤的有效半徑就得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪輞直徑的限制。通常，制動盤的直徑D選擇為輪輞直徑的70%～79%，而總質(zhì)量大于2t的汽車應(yīng)取其上限。 本設(shè)計(jì)的盤式制動器是輕型載貨汽車盤式制動器設(shè)計(jì)。因輪輞直徑為16英寸，換算后為406.4mm,則D取406.4×0.79=321mm。 3.1.2 制動盤厚度h 制動盤厚度直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動工作時(shí)的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動盤厚度可取為10mm～20mm；具有通風(fēng)孔道的制動盤的兩工作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為20mm～50mm，但多采用20mm～30mm。 本設(shè)計(jì)采用通風(fēng)制動盤，厚度取20mm。 3.1.3 摩擦襯片內(nèi)半徑與外半徑 推薦摩擦襯塊的外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5。若此比值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的周圍速度相差較大，則其磨損就不會均勻，接觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動力矩變化大。初選外徑略小于制動盤直徑 故選=100mm， =150m。 3.1.4 摩擦襯片工作面積A 推薦根據(jù)制動摩擦襯塊單位面積占有汽車質(zhì)量在1.6kg/cm2～3.5kg/ cm2范圍內(nèi)選取。 因汽車質(zhì)量為3005kg，則取一個(gè)制動器的摩擦襯塊的工作面積為120 cm2。 3.2 盤式制動器的主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.2.1 制動盤 制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或者添用Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。 制動盤在工作時(shí)不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，這樣可以大大的增加散熱面積，降低溫升約20%～30%，但盤的整體厚度較厚。重型貨車制動盤其厚度在20mm～22.5mm之間。而一般不帶通風(fēng)槽的制動盤，其厚度約在10mm～13mm之間。 制動盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動量、兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動盤的不平衡量。 本設(shè)計(jì)制動盤厚度選為20mm。 3.2.2 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵KTH370—12或球墨鑄鐵QT400—18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體加工中加工出制動油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中的。鉗盤式制動器油缸直徑比鼓式制動器中的油缸大的多，轎車鉗盤式制動油缸的直徑最大可達(dá)68.1mm（單缸）或45.4mm（雙缸），客車和貨車可達(dá)82.5mm（單缸）或79.4mm（雙缸）。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個(gè)相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?；钊设T鋁合金制造或由鋼制造。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動鉗體由鋁合金制造時(shí)，減少傳給制動液的熱量則稱為必須解決的問題。為此，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積，有時(shí)也可采用非金屬活塞。 制動鉗在汽車上的安裝位置可在半軸的前方或后方。制動鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥、水進(jìn)入制動鉗，位于車軸后則可減少制動時(shí)輪轂軸承的合成載荷。本設(shè)計(jì)的制動鉗位于車軸前。 3.2.3 制動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘結(jié)在一起。襯塊多為扇形，也有矩形正方形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊的面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了避免制動時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液汽化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，轎車和輕型汽車摩擦襯塊的厚度在7.5mm～16mm之間，中、重型汽車的摩擦襯塊的厚度在14mm～22mm之間。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊磨損達(dá)到極限時(shí)的報(bào)警裝置，以便能及時(shí)更換摩擦襯塊。 本設(shè)計(jì)摩擦塊厚度選為12mm。 3.2.4 摩擦材料 制動摩擦材料應(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；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。 目前在制動器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑(由無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)與噪聲消除劑(主要成分為石墨)等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，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脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。 另一種是編織材料，它是先用長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動帶上。在100℃～120℃溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)（f≥0.4），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汽車的鼓式制動器，尤其是帶式中央制動器。 粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分（占質(zhì)量的60％～80％），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。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動器負(fù)荷重的汽車。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動器時(shí)一般取0.3～0.35。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 本設(shè)計(jì)的摩擦材料的摩擦系數(shù)取0.3。 3.2.5 制動輪缸 制動輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造。活塞外端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；此盤式制動器用一個(gè)單活塞制動輪缸推動。 3.2.6制動器間隙的調(diào)整方法 制動盤與摩擦襯塊之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證制動盤能自由轉(zhuǎn)動。一般說來，盤式制動器的設(shè)定間隙為0.1mm～0.3mm（單側(cè)為0.05mm～0.15mm）。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小。 另外，制動器在工作過程中會由于摩擦襯片或摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。 3.3 盤式制動器強(qiáng)度校核 3.3.1摩擦襯片的磨損特性的計(jì)算 摩擦襯片的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。 汽車的制動過程是將其機(jī)械能(動能、勢能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯塊的磨損愈嚴(yán)重。 制動器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量[9]，其單位為W／mm2。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動器和單個(gè)后輪制動器的比能量耗散率分別為： （3—1） （3—2） （3—3） 式中： δ—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；ma—汽車總質(zhì)量；v1，v2—汽車制動初速度與終速度，m／s；計(jì)算時(shí)輕型載貨汽車取v1=95km/h；j—制動減速度，m／s2，計(jì)算時(shí)取j=0.6g；t—制動時(shí)間，s；A1，A2—前、后制動器襯塊的摩擦面積； β—制動力分配系數(shù)。 在緊急制動到v2=0時(shí)，并可近似地認(rèn)為 δ=1，則有： （3—4） （3—5） 將v2=0， δ=1，ma =3005kg，v1 =22.2m/s，A1 =120cm2， β=0.6。代入式（3—3）可求得t=3.7s；代入式（3—4）則可求得e1=5.08 W／mm2＜6.0W／mm2。 、輕型貨車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0W／mm2。比能量耗散率過高，不僅會加速制動襯片(襯塊)的磨損，而且可能引起制動盤的龜裂。 經(jīng)校核A1=120cm2符合要求。 3.3.2 盤式制動器最大制動力矩的計(jì)算 如圖3—1所示為汽車在水平路面上制動時(shí)的受力情況： 圖3—1 制動時(shí)的汽車受力圖 根據(jù)圖3—1給出的汽車制動時(shí)的整車受力情況，并對后軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為： （3—6） 對前軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為： （3—7） 式中：Z1—汽車制動時(shí)水平地面對前軸車輪的法向反力，N；Z2—汽車制動時(shí)水平地面對后軸車輪的法向反力，N；L—汽車軸距，mm；L1—汽車質(zhì)心離前軸距離，mm；L2—汽車質(zhì)心離后軸距離，mm；—汽車質(zhì)心高度，mm； G—汽車所受重力，N；m—汽車質(zhì)量，㎏；—汽車制動減速度，m／s2。 若在附著系數(shù)為的路面上制動，前、后輪均抱死，此時(shí)汽車總的地面制動力于汽車前、后軸車輪的總的附著力 （3—8） 可得水平地面作用于前、后軸車輪的法向反作用力的另一表達(dá)式： （3—9） （3—10） （3—11） 式中：q—制動強(qiáng)度；FB1，F(xiàn)B2—前后軸車輪的地面制動力。 前后軸車輪的附著力為： （3—12） （3—13） 由式（4—12），式（4—13）可求得在任何附著系數(shù) φ的路面上，前、后輪同時(shí)抱死即前、后軸車輪附著力同時(shí)被充分利用的條件為： (3—14) (3—15) 式中：Ff1—前軸車輪的制動器制動力： Ff1=FB1=φZ1； （3—16） Ff2—前軸車輪的制動器制動力： Ff2=FB2=φZ2； （3—17） FB1—前軸車輪的地面制動力；FB2—前軸車輪的地面制動力；Z1，Z2—地面對前、后軸車輪的法向反力；G—汽車重力；L1，L2—汽車質(zhì)心離前、后軸的距離；hg—汽車質(zhì)心高度。 本設(shè)計(jì)為輕型載貨汽車，滿載質(zhì)量為3005㎏，φ=0.6 ，L=3340， L1=1470mm，L2=1870mm，hg=220mm。根據(jù)式（3—9），（3—10）可得Z1=17652N，Z2=15324N；由式（3—12），（3—13）可求得Fφ1=1069N，F(xiàn)φ2=666N。 最大制動力矩是汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動力與地面作用于車輪的法向力Z1，Z2成正比。由式（3—14），（3—15）可知，雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死的制動力之比為。通常，此比值：轎車約為1.3～1.6。經(jīng)校核，符合要求。 前軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的最大制動力矩為： （3—18） 式中re—車輪有效半徑，本設(shè)計(jì)為輕型載貨汽車，輪胎型號為6.50-16。則有效半徑re=357mm。根據(jù)式（3—13）可得：Tf1max=350N/m。 一個(gè)車輪制動器應(yīng)有的最大制動力矩為按上式計(jì)算所得結(jié)果的半值。 3.3.3 盤式制動器最大制動力矩的計(jì)算 對于常見的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，取作用半徑R為平均半徑Rm或有效半徑Re已足夠精確。.如圖3—2所示，平均半徑為 (3—19) 式中：R1 ，R2—扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。 圖3—2 鉗盤式制動器的作用半徑計(jì)算用簡圖 根據(jù)圖3—2，在任一單元面積上的摩擦力對制動盤中心的力矩為，式中q為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動塊作用于制動盤上的制動力矩為： （3—20） 單側(cè)襯塊給予制動盤的總摩擦力為： （3—21） 得有效半徑為： (3—22) 令 則有： （3—23） 因，，故。當(dāng),，。但當(dāng)m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效。 根據(jù)摩擦襯塊的外半徑R1與內(nèi)半徑R2的比值不大于1.5，則取R1=100R2=150，可得作用半徑R=125。 盤式制動器的計(jì)算用簡圖如圖3—3所示： 圖3—3 盤式制動器的計(jì)算用簡圖 今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為： (3—24) 式中：f —摩擦系數(shù)；N—單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力(見圖3—3)；R—作用半徑。 取f=0.3，由，可得N=12053.49N，Tf=846.15 N/m。 3.4 本章小結(jié) 本章主要是盤式制動器主要參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)盤式制動器的主要原件：1制動鉗、2制動塊、3摩擦材料、4制動輪缸、5制動器間隙調(diào)整方法，對摩擦襯片的磨損特性、盤式制動器最大制動力矩、制動力矩進(jìn)行分析計(jì)算。通過對盤式制動器的設(shè)計(jì)計(jì)算，使我掌握了盤式制動器的主要原件的計(jì)算過程以及分析方法。 第4章 鼓式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 4.1 鼓式制動器的主要參數(shù)確定 4.1.1 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 1.結(jié)構(gòu)參數(shù) 1．制動鼓直徑D 輪胎規(guī)格為7.00-16 Dr=2.54×16=406.4mm 根據(jù)商用車D/Dr=0.70～0.83之間，故取0.8 D=Dr×0.8=325.12mm 2．制動蹄摩擦襯片的包角和寬度b 摩擦襯片的包角在范圍內(nèi)選取。 取 根據(jù)單個(gè)制動器總的襯片摩擦面積取250-400 初選A=300 其中為弧度。 R=D/2=325.12/2=162.56mm 3．摩擦襯片初始角的選取 根據(jù) 4． 張開力P作用線至制動器中心的距離a 根據(jù)a=0.8R 得a=0.8×162.56=130.048mm取130mm 制動蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置k與c 根據(jù)c=0.8R 得c=0.8×162.56=130.048mm取130mm 2 摩擦片的摩擦系數(shù) 選擇摩擦片時(shí)，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動器的制動力矩，取f=0.3可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。所以選擇摩擦系數(shù)f=0.3 4.2 鼓式制動器的主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.1 制動鼓 制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時(shí)溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。 制動鼓相對于輪轂的對中是圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動平衡。其許用不平衡度對轎車為15N·cm～20 N·cm；對貨車和客車為30N·cm～40 N·cm。 制動鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由11 mm增至20 mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為7mm～12mm；中、重型載貨汽車為13mm～18mm。制動鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動器間隙。本次設(shè)計(jì)采用的材料是灰鑄鐵HT200。 4.2.2 制動蹄 制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車和客車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4.5mm～5mm；貨車和客車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動蹄采用的材料為KTH370-12。 4.2.3 制動底板 制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制功底板承受著制動器工作時(shí)的制動反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵KTH370—12的制動底板。剛度不足會使制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計(jì)采用可聯(lián)鑄鐵KTH370—12。 4.2.4 制動蹄的支承 二自由度制動篩的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動蹄的工作表面與制動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或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。 長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動底板上附加一壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。 4.2.5 制動蹄片上的制動力矩與張開力 計(jì)算鼓式制動器，必須查明蹄壓緊到制動鼓上的力與產(chǎn)生制動力矩之間的關(guān)系。為計(jì)算有一個(gè)自由度的蹄片上的力矩，在摩擦襯片表面取一橫向微元面積，。它位于a角內(nèi)，面積為bRda ，其中b 為摩擦襯片寬度，單元面積bRda R為制動鼓半徑。 制動鼓作用在微元面積上的法向力為 （4—1） 而摩擦力fdN產(chǎn)生的制動力矩為 （4—2） 從到區(qū)段積分上式得到 （4—3） 法向壓力均勻分布時(shí)，有 （4—4） 由（4—3）、（4—4）可求出不均勻系數(shù) （4—5） 由（4—3）、（4—4）給出的是由壓力計(jì)算制動力矩的方法，在實(shí)際計(jì)算中也可以采用由張開力P計(jì)算制動力矩的方法，且更為方便 圖4.1 計(jì)算制動力矩簡圖 圖4.2計(jì)算張開力簡圖 增式蹄產(chǎn)生的制動力矩可表達(dá)如下： （4—6） 式中： -摩擦系數(shù) -單元法向的合力 -摩擦力的的作用半徑 若已知制動蹄的幾何參數(shù)及法向壓力的大小便可計(jì)算出蹄的制動力矩。 如圖4.1所示為了計(jì)算與張開力的關(guān)系式，寫出制動蹄上力的平衡方程式： （4—7） (4—8) 式中: -支承反力在軸上的投影； 軸與的作用線之間的夾角。 （4—9） 聯(lián)立（4—6）、（4—7）式得到 （4—10） 將式（4—10）帶入式（4—6）中得到領(lǐng)蹄的制動力矩為 (4—11) 對于從蹄可得類此的表達(dá)式 （4—12） 為了確定及必須求出法向力N及其分量。如果將dN看作是它投影在軸和軸上的分量和的合力，根據(jù)公式（4—1）有 （4—12）式中 （4—13） 所以 （4—14） 式中 摩擦襯片起始角，題目取則 根據(jù)（4——3）(4——6)得則有 那么 根據(jù)和其中 , 因此 由于領(lǐng)蹄與從蹄對稱布置，所以，得出 對具有兩蹄的制動器來說，其制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和即 （4—15） 對凸輪張開機(jī)構(gòu)，其張開力可有前述作用在蹄上的力矩平衡條件得到的方程式求出 ， 知道了制動力矩與張開力的關(guān)系，計(jì)算鼓上的制動力矩，在汽車設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足最大制動力（為附著力）根據(jù)公式 式中：地面附著系數(shù)（干水泥混凝土路面） 汽車重力 根據(jù)前后車輪制動器制動力分配系數(shù) (4—16) 聯(lián)立（4——16）得 單個(gè)后輪制動器制動力 單個(gè)后輪制動力矩為 （4—17） 式中：為車輪滾動半徑 由于SY1030BY2S型選用的輪胎型號是7.00-16，子午線普通花紋輪胎。滾動半徑，即輪胎在額定載荷時(shí)滾動半徑。 根據(jù)公式（4——17）單個(gè)后輪制動力矩 計(jì)算張開力得 計(jì)算鼓式制動器，必須檢查蹄有無自鎖現(xiàn)象的可能。由式（4—10）得出自鎖條件 如果式中不會自鎖因?yàn)? ，所以滿足條件不自鎖。由（4—3）和（4——10）式可計(jì)算出領(lǐng)蹄表面最大壓力為 4.2.6 制動器因數(shù)與制動蹄因數(shù)的分析計(jì)算 1.領(lǐng)蹄制動蹄因數(shù) 鼓式制動器的簡化圖，如圖4—3 圖4—3鼓式制動器簡化受力圖 根據(jù)公式：其中h/b=260/130=2;通過查制動因數(shù)與摩擦系數(shù)關(guān)系曲線可 因此可計(jì)算出 2.從蹄的制動因數(shù) 根據(jù)公式：得出 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。 汽車的制動過程，是將其機(jī)械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中，制動器幾