【正文】 大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配和維護(hù)的難度。 由于人們對(duì)制動(dòng)性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液壓或者空氣制動(dòng)系統(tǒng)在加入大量電子控制系統(tǒng) (如 ABS、 TCS、 ESP)后，結(jié)構(gòu)和管路布置越來越復(fù)雜，加大了液壓 (空氣 )回路泄漏的隱患，同時(shí)裝配和維修的難度也隨之提高；因此，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功能集成可靠的電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)越來越受到青睞。可以預(yù)見， EMB 將最終取代 1 傳統(tǒng)的液壓 (空氣 )制動(dòng)器，成為未來汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。 狀 長(zhǎng)期以來，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動(dòng)器的重要優(yōu)勢(shì)，旨在克服其主要缺點(diǎn)的研 1 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 究工作和技術(shù)改進(jìn)一直在進(jìn)行中，尤其是對(duì)蹄－鼓式制動(dòng)器工作過程和性能計(jì)算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點(diǎn)在于制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和實(shí)際使用因素等對(duì)制動(dòng)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(jìn)措施，制動(dòng)器的性能也有了一定程度的提高。 1997年，提出了一種 “電控自增力鼓式制動(dòng)器 ”設(shè)計(jì)方案，該制動(dòng)器是通過機(jī)械的方法來實(shí)現(xiàn)鼓 式制動(dòng)器的自增力，制動(dòng)效能因數(shù)的變化范圍為 2～ 6。應(yīng)用一套電控機(jī)械裝置調(diào)整領(lǐng)蹄的支承點(diǎn)來提高制動(dòng)器的制動(dòng)效能數(shù)，以補(bǔ)償由于摩擦材料的熱衰退而引起的摩擦系數(shù)降低。該制動(dòng)器達(dá)到相同的制動(dòng)力矩所要求的輸入力是盤式制動(dòng)器 1/7。該系統(tǒng)的控制裝置允許每個(gè)制動(dòng)器單獨(dú)工作，從而提高了行車的安全性，另外對(duì)駕駛和操縱舒適性也有所提高，但仍然存在一些問題，諸如系統(tǒng)復(fù)雜、高能耗、高成本、維護(hù)困難等。 1999年提出一種四蹄八片（塊）式制動(dòng)器，通過對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)合理匹配設(shè)計(jì)，制動(dòng)效能因數(shù)有一定地提高，同時(shí)制動(dòng)效能 _因數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的敏 感性也可以有適當(dāng)?shù)馗纳?，這就在一定程度上改善了制動(dòng)效能的穩(wěn)定性。 2021 年，提出一種具有多自由度聯(lián)動(dòng)蹄的新型蹄－鼓式制動(dòng)器，該型式的制動(dòng)器使得制動(dòng)效能因數(shù)及其穩(wěn)定性得到顯著提高；摩擦副間壓力分布趨于均勻，可保證摩擦副間接觸狀態(tài)的穩(wěn)定，并延長(zhǎng)摩擦片使用壽命；性能參數(shù)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可根據(jù)對(duì)制動(dòng)效能的需要，較靈活地進(jìn)行制動(dòng)器設(shè)計(jì)。 另外，近年來則出現(xiàn)了一些全新的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式，如磁粉制動(dòng)器、濕式多盤制動(dòng)器、電力液壓制動(dòng)臂型盤式制動(dòng)器、濕式盤式彈簧制動(dòng)器等。對(duì)于關(guān)鍵磁性介質(zhì) ——磁粉，選用了抗氧化性強(qiáng)、耐磨、耐高溫 、流動(dòng)性好的軍工磁粉；磁轂組件選用了超級(jí)電工純鐵 DT4，保證了空轉(zhuǎn)力矩小、重復(fù)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(fēng)扇，設(shè)計(jì)了散熱風(fēng)道等，使得該技術(shù)有著極好的應(yīng)用前景。盡管對(duì)蹄－鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)研究取得了一定的成績(jī)，但是對(duì)傳統(tǒng)蹄－鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)仍然有著不可替代的基礎(chǔ)性和研發(fā)性作用，也可為后續(xù)設(shè)計(jì)提供理論參考。 根據(jù)設(shè)計(jì)車型的特點(diǎn)，進(jìn)行參數(shù)選擇；確定制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案；完成制動(dòng)器的總體和主要零部件的設(shè)計(jì)。 2 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 第 2章 汽車總體參數(shù)的選擇及計(jì)算 汽車的分類按照 GB/—2021 將汽車分為乘用車和商用車。不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式、以及布置形式上有區(qū)別。 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。 包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于 19t的公路運(yùn)輸車輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車輛，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案。總質(zhì)量在 19t~26t的公路運(yùn)輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸或四軸以上的形式。 由于本設(shè)計(jì)的汽車是重型，其總質(zhì)量大于 19t，所以采用三軸布置方案。 由于本設(shè)計(jì)的汽車總質(zhì)量大于 19t，所以采用 64的驅(qū)動(dòng)形式。 貨車可以按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種。貨車又可按發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。 平頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：汽車總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好；不需 要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，汽車整備質(zhì)量減小，駕駛員視野得到明顯改善，采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車貨箱與整車的俯視面積之比比較高。平頭式貨車得到廣泛的應(yīng)用。 所以本設(shè)計(jì)采用平頭式的布置形式，并且采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)。 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量 m0 、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù) 、汽 3 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 車總質(zhì)量 ma 、軸荷分配等。 本設(shè)計(jì)中給出裝載質(zhì)量 。 質(zhì)量系數(shù) 是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即 ＝ me/m0。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平， 值越大，說明該汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平越先進(jìn)。 參考同類型的汽車的質(zhì)量系數(shù)值（表 21）后，綜合選定本設(shè)計(jì)中的質(zhì)量系數(shù)值 表 21 不同類型汽車的質(zhì)量系數(shù) 由此可以確定整車整備質(zhì)量 m0， 。 汽車總質(zhì)量 ma是指裝備齊全，并按照規(guī)定裝滿客，貨時(shí)的整車質(zhì)量。 商用貨車的總質(zhì)量 ma由整備質(zhì)量 m0、裝載質(zhì)量 me和駕駛員以及隨行人員質(zhì) 量三部分組成，即 ，式中，為包括駕駛員及隨行人員數(shù)在內(nèi)的人數(shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。代入數(shù)據(jù)， n=2， 可得到總質(zhì)量 。 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。 軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的許多使用性能有影響。從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大；為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷 可以適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和提高在環(huán)路面上的通過性，為了保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷 4 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 不應(yīng)過小，因此，可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù)，各使用性能對(duì)其要求是相互矛盾的，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)整車的性能要求，使用條件等，合理地選擇軸荷分配。 表 22 各類汽車的軸荷分配 本設(shè)計(jì)選擇 后輪雙胎，平頭式的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 汽車的質(zhì)心高度參 考同類型重型貨車可以選擇空載時(shí)的質(zhì)心高度為 hg=1420mm，滿載時(shí)的質(zhì)心高度取為 hg=1530mm。 軸距 L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過半徑等有影響。當(dāng)軸距小時(shí)，上述指標(biāo)均減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過短，會(huì)帶來一系列缺點(diǎn)，車廂長(zhǎng)度不足或后懸過長(zhǎng)，制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，使汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞，車身縱向角震動(dòng)過大，此外還會(huì)導(dǎo)致萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角過大等問題。 綜合各方面數(shù)據(jù)選擇重型貨車的軸距 L=5200mm。 5 ? 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及要求 汽車制動(dòng)器除各種緩速裝置外，幾乎都是機(jī)械摩擦式的，即是利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面間的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩使汽車減速或停車的，根據(jù)旋轉(zhuǎn)元件的不同分為鼓式和盤式兩大類，不過對(duì)于重型車來說，由于車速一般不是很高，鼓式剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，而且盤式制動(dòng)器比鼓式制動(dòng)器要貴些，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。其工作原理如圖 。 2—制動(dòng)蹄 5—支承銷 4—制動(dòng) 鼓 圖 鼓式制動(dòng)器工作原理 帶有摩擦片的制動(dòng)蹄 2通過支承銷 3鉸裝在制動(dòng)底版上。制動(dòng)時(shí)，輪缸活塞（轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸）對(duì)制動(dòng)蹄施加張開力 P，使其繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)，并抵靠在制動(dòng)鼓 4表面上。這是制動(dòng)蹄 2分別受到制動(dòng)鼓作用的法向反力 Y1 、 Y2 ，和切向力 X1 、 X2 ，而制動(dòng)蹄的切向反力對(duì)制動(dòng)鼓產(chǎn)生一個(gè)與其旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩（ X1+X2） R，（ R為制動(dòng)鼓工作半徑），從而達(dá)到使汽車減速的目的。 制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求： (1)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 (2)具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效 能和駐坡制動(dòng)效能。 (3)工作可靠。 (4)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 (5)制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。 6 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) (6)制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。 (7)制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人機(jī)工程學(xué)要求。 (8)作用滯后的時(shí)間要盡可能地短。 (9)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系噪聲盡可能小，且無異常聲響。 (10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 (11)能全天候使用，氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰。 (12)制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)、制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維 [6]。 鼓式制動(dòng)器一般可按其制動(dòng)蹄受力情況進(jìn)行分類（見圖 31），它們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀態(tài)以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同。 圖 31 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形