【正文】 輪邊式全封閉濕式多盤制動器設(shè)計書 汽車制動器是汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力，從而對其進(jìn)行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。 汽車制動器的作用制動器作用是：使行駛中的汽車按駕駛員的要求進(jìn)行強制減速甚至使其停車；使已停駛的汽車在各種道路下(包括坡道)穩(wěn)定駐車；使正下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定。而對汽車起制動作用的只能是作用在汽車上并且方向與汽車行駛方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨意的、不可以控制的，因此汽車上就必須安裝一系列專門裝置用來實現(xiàn)上述功能。 　　汽車制動器是指為了在技術(shù)上保證汽車的安全行駛，提高汽車的平均速度等，而在汽車上安裝專門制動裝置的制動機構(gòu)。 汽車制動器的分類汽車制動器一般包括行車制動裝置和停車制動裝置兩種獨立的裝置。其中行車制動裝置是由駕駛員用腳來操縱的，所以又稱腳制動裝置。停車制動裝置是由駕駛員用手操縱的，所以又稱手制動裝置。 　　行車制動裝置的功能是使正在行駛的汽車減速或在最短的距離內(nèi)停車。而停車制動裝置的功能是使已經(jīng)停在各種路面上（包括坡道）的汽車保持靜止不動。但是，有時在緊急情況下，兩種制動裝置可以同時使用使其增加汽車制動效果。但是有些特殊用途的汽車和經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車，由于長期而又頻繁地制動將會導(dǎo)致行車制動裝置過熱，所以在這些汽車上往往會增加各種不同型式的輔助制動裝置，使其在運行時穩(wěn)定車速。 　　制動器還可以分為摩擦式和非摩擦式兩大類。摩擦式制動器是靠制動件與運動件之間的摩擦力制動；而非摩擦式制動器通過其結(jié)構(gòu)形式可分為磁粉制動器（利用磁粉磁化所產(chǎn)生的剪力來制動）、磁渦流制動器（利用調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)節(jié)制動力矩的大小而是汽車制動）和水渦流制動器等。按照制動件所處工作狀態(tài)還可以分為常閉式制動器（常處于緊閘狀態(tài)，需施加外力才可以解除制動）和常開式制動器（常處于松閘狀態(tài)，需施加外力才可以進(jìn)行制動）。按照操縱方式可分為人力、液壓、氣壓和電磁力操縱的制動器。按照制動件的結(jié)構(gòu)形式可以分為外抱塊式制動器、內(nèi)張?zhí)闶街苿悠鳌街苿悠饕约氨P式制動器等；我們經(jīng)常見到的就是塊式制動器和盤式制動器 塊式制動器和盤式制動器塊式制動器也叫鼓式制動器，是一種傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，他是通過制動塊在制動輪上壓緊來實現(xiàn)制動的，現(xiàn)在的鼓式制動器主要是內(nèi)張式，它的制動塊位于制動輪的內(nèi)側(cè)，在制動的時候制動塊向外張開，摩擦制動輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到制動的目的。其結(jié)構(gòu)圖如下面11所示:圖11 鼓式制動器 這種制動器的優(yōu)點是有良好的自剎作用；而且因為它的制造技術(shù)層次較低，也是最早使用的剎車系統(tǒng)，因此制造成本要比碟式剎車低。但是也有很多缺點，鼓式制動器的制動效果和散熱性要差許些，它制動力的穩(wěn)定性也不好，在不同路面上的制動力變化很大，不容易于掌握。并且由于散熱性能差，在制動過程中會集中大量的熱量。會使制動塊和輪鼓在高溫影響下發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，使得制動效果變差。而且鼓式制動器在使用一段時間后，需要定期調(diào)整剎車蹄的空隙，甚至要把整個剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉；由于鼓式制動器是通過剎車來令片密封于剎車鼓內(nèi)，造成剎車來令片磨損后的碎削無法散去，影響剎車鼓與來令片的接觸面從而影響剎車性能。而且在下雨天沾了雨水后會發(fā)生打滑現(xiàn)象，嚴(yán)重時會造成剎車失靈的狀況。 盤式制動器又稱為碟式制動器，是取其形狀而得名的。它是由液壓控制，制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動。其結(jié)構(gòu)圖如下12所示：圖12 盤式制動器盤式制動器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，盤式制動器沿制動盤方向施力，制動軸不會受彎矩，徑向尺寸小，制動性能穩(wěn)定。但是它的成本高。與鼓式制動器相比，它沒有摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，所以效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只需要經(jīng)一兩次制動就可恢復(fù)正常；而且輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動盤沿厚度方向的熱膨脹量也很小，它不會像制動鼓的熱膨脹那樣使得制動器的間隙明顯增加從而導(dǎo)致制動踏板行程太大；它很容易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整，其它得保養(yǎng)修理作業(yè)也非常簡單。所以現(xiàn)在車輛制動器多采用盤式制動器。對于那些在工程礦山使用的機械車輛來說，由于它們通常是在路面極差（坡度陡、彎道多、經(jīng)常有積水等）的煤礦井下工作,運行環(huán)境惡劣,巷道路面崎嶇不平,巷道內(nèi)多粉塵和煤泥,常有積水,并含有瓦斯,所以它們使用的制動器,除了要滿足一定的制動力外,還必須具有防爆、防水、抗污染和穩(wěn)定可靠的特性；而且車輛本身質(zhì)量和負(fù)載很大，為了追求更高的工作效率，就要使其車速提高很多，則對制動器的性能要求就更加嚴(yán)格了。因為制動器性能的優(yōu)劣直接影響到整車的性能。而其中盤式制動器中的全封閉式實施多盤制動器特別適用于煤礦井下作業(yè)。與傳統(tǒng)的蹄鼓式制動器和鉗盤式制動器相比,全封閉多盤濕式制動器具有以下特點:，在較小的體積下具有較大的制動力矩，元件承受的壓力相應(yīng)低；,在產(chǎn)生較高溫度時,不會引起失控和失爆；,使車輛在煤礦井下泥水路面行駛時,確保制動可靠；,使摩擦片上單位面積受壓小,熱穩(wěn)定性好；摩擦片可以浸在油中進(jìn)行冷卻，散熱條件好，大大提高了它的使用壽命；、標(biāo)準(zhǔn)化；只需要通過簡單地改變摩擦片的數(shù)目，就可以得到很多不同制動力矩的制動器；，間隙不需要調(diào)整；這些優(yōu)點使得全封閉濕式多盤制動器替代傳統(tǒng)的蹄鼓式制動器,它會徹底解決了井下多泥水引起的制動失靈、失效的難題,從真正意義上實現(xiàn)了膠輪車輛制動系統(tǒng)的防爆與安全,可以極大地改善車輛制動的平穩(wěn)性和對煤礦井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。為了車輛在井下工作安全,所以多采用性能較好的全封閉式濕式多盤式制動器。 濕式多盤式制動器的分類及其原理濕式多盤式制動器按照結(jié)構(gòu)及其原理可以分為普通型濕式多盤式制動器、濕式多盤失壓制動器和多功能濕式多盤式制動器三種。普通型實施多盤式制動器是采用壓力操縱來制動，卸壓后彈簧解除制動。壓力又進(jìn)入制動油腔，作用在一個與摩擦片外徑一樣大小的活塞上，從而推動活塞來壓緊摩擦片進(jìn)行制動。這種制動器一般安裝在汽車的輪端，作為行車制動，它需一個液壓系統(tǒng)操縱制動動作，一旦管路出現(xiàn)爆裂等故障就無法實現(xiàn)制動，會給汽車安全行使帶來不便。為了保證汽車安全行駛就必須安裝一個停車制動器，停車制動器一般采用失壓制動，兩套制動器雖然保證了汽車的安全性，但是增加了零件的數(shù)量。濕式多盤失壓制動器是一種安全型濕式多盤式制動器，除了具有濕式多盤式制動器的特點以為對于汽車的安全行駛也起到非常重要的作用。使用濕式多盤失壓制動器可以使液壓制動系統(tǒng)簡化，不需要第二套制動器，行車制動、停車制動和緊急制動都可以通過此制動器完成，不需要增加停車制動器，給汽車總體結(jié)構(gòu)帶來方便，實施多盤失壓制動器采用彈簧進(jìn)行制動，當(dāng)制動管道的油壓到了一定時就會推動活塞壓緊摩擦片解除制動，踏下制動板時油壓卸荷，彈簧就會推動活塞壓緊摩擦片進(jìn)行制動，當(dāng)制動管道由于其他原因失壓時，制動器會自動進(jìn)行制動以確保汽車安全行駛，但是由于此制動器使用彈簧進(jìn)行制動，對于那些常常使用的汽車彈簧會由于長期受到疲勞載荷，對彈簧的剛度、抗疲勞強度都必須很高。多功能濕式盤式制動器是結(jié)合了以上兩種濕式制動器的特點，它在結(jié)構(gòu)上運用了兩個活塞，兩種制動方式。行車制動與停車制動分別有兩個不同油壓的油路操縱，行車制動力距是通過壓力油作用在行車制動器的活塞上來產(chǎn)生的，當(dāng)行車制動器的活塞腔內(nèi)注入壓力油時，活塞會推動動壓板使摩擦片壓緊產(chǎn)生摩擦力，此時摩擦力形成阻力矩使車輪制動；解除行車制動時則需要把壓力油卸掉，行車制動器的活塞在彈簧恢復(fù)作用下離開動壓板從而使摩擦片松開，使得摩擦阻力消除，是汽車解除制動。停車制動力由壓縮彈簧產(chǎn)生，行車時，駐車活塞腔內(nèi)進(jìn)入壓力油并且達(dá)到一定值時壓力油作用在活塞上使它離開壓板并且壓縮彈簧，使汽車處于非停車制動狀態(tài)，摩擦片的脫離和壓緊僅與行車制動器活塞的動作有關(guān)，停車制動或者發(fā)動機出現(xiàn)故障時，壓力油卸掉，彈簧在彈力的作用下推動活塞進(jìn)而推動壓板，是摩擦片壓緊從而產(chǎn)生摩擦力，并且形成摩擦阻力使車輪制動，而且在制動過程中摩擦片始終浸在液壓油中會使制動平穩(wěn)，磨損大大減少，使的使用壽命增加。 濕式多盤失壓制動器是一種安全型濕式多盤制動器,它除了具有普通型濕式多盤制動器的特點外,還可以使液壓系統(tǒng)大大簡化, 不需要第2 制動系統(tǒng)。工作制動、停車制動都由此制動器完成，無需另加停車制動器, 給總體布置帶來方便。所以在礦井下的無軌輔助運輸車輛的制動器采用此制動器。第2章 制動器理論分析 設(shè)計原始參數(shù)，制動器在額定載荷下制動時制動初速度Vo=20km/h,制動距離小于等于8m。，整車最大裝載質(zhì)量4000kg,整車整備質(zhì)量3000kg。，工作制動的最大靜態(tài)制動力應(yīng)大于整車的最大質(zhì)量的50%。，停車制動應(yīng)在車輛運行和動力停止運行時均起作用。，在最大為16O的坡道上能保持靜止?fàn)顟B(tài)。 汽車制動性能汽車制動性能好壞，是安全行車最重要的因素之一，因此也是汽車檢測診斷的重點。汽車具有良好的制動性能，遇到緊急情況，可以化險為夷；在正常行駛時，可以提高平均行駛速度，從而提高運輸生產(chǎn)效率。汽車制動性能通常是由制動效能、制動效能恒定性和制動時汽車方向穩(wěn)定性這三個方面來評價的。制動效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動性能最基本的評價指標(biāo)。它是由制動力、制動減速度、制動距離、和制動時間來評定；制動距離是指車輛在規(guī)定的初速度下急踩制動時，從腳接觸制動踏板(或手觸動制動手柄)時起至車輛停住時止，車輛駛過的距離。制動距離與踏板力以及地面的附著情況有關(guān)；制動距離越短性能越好；制動減速度反映了制動時汽車速度降低的速率，與地面制動力與制動器制動力有關(guān)，制動減速度越小性能越好；制動時間是制動過程所經(jīng)歷的時間，時間越短性能越好。制動效能恒定性是指制動器的抗熱衰退性和抗水衰退性；抗熱衰退性能是防止車輛高速制動、短時間重復(fù)制動或下長坡連續(xù)制動時，制動器溫度上升，摩擦力矩顯著下降這些現(xiàn)象。水衰退性是指當(dāng)車輛涉水后，制動器因為進(jìn)水使其短時間內(nèi)制動效能降低這種現(xiàn)象，這是由于制動器進(jìn)水后摩擦系數(shù)下降，使其制動效能降低，不過由于制動器工作時會散熱，就會使水迅速蒸發(fā)，使得制動效能恢復(fù)。制動時汽車方向穩(wěn)定性是指制動時汽車按給定軌跡的行駛能力，即防止汽車制動時跑偏、側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力。但是因為設(shè)計車速要求為20km/h,一般不會發(fā)生此類現(xiàn)象，根據(jù)設(shè)計原則故不作參考。 制動時詳細(xì)分析 制動時受力分析 圖21 受力分析—車輪制動器的摩擦力矩（Nm） —地面制動力（N）—車輪對地面的作用力（N） —車輪半徑（m） —地面對車輪的支持力（N）—車軸對車輪的作用力（N）說明：前橋和后橋載荷分配時1:1。根據(jù)圖21所示 和是一對作用力和反作用力，所以有：。 地面制動力地面制動力是使汽車制動減速行駛的外力，它取決于：、制動盤的摩擦力矩。，即附著力。附著力的極限值有取決于摩擦系數(shù)f。 制動時 沒有制動時 制動器制動力的分析制動器制動力是指在輪胎周圍殼服制動器摩擦力矩所需要的力；即。影響制動器的制動力的因素是地面制動力和制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定；它取決于制動器結(jié)構(gòu)，而制動器的摩擦副的摩察系數(shù)與車輪半徑有關(guān)，并與制動器踏板力FP及制動器的液壓或氣壓成正比。對于地面制動力、制動器制動力、地面附著力關(guān)系一般情況下只考慮制動時車輪做滾動和抱死兩種情況：1汽車制動車輪滾動時：地面制動力 = 制動器制動力FU。2車輪抱死拖滑是：地面制動力為極限值你，并且小于地面附著力。即： 所以地面制動力、制動器制動力、地面附著力的關(guān)系如圖所示：圖22由圖可知首先取決于，但又受附著條件限制，只有當(dāng)汽車內(nèi)具有足夠的制動氣制動力，同時地面又能提供較大的附著力時才能獲得足夠的地面制動力。 附著系數(shù)f附著系數(shù)是指輪胎與地面的摩擦系數(shù)，一般用平均附著系數(shù)，峰值附著系數(shù)，滑動附著系數(shù)來衡量，在水平干硬路面上的平均附著系數(shù)見下表：表21瀝青混凝路面平均附著系數(shù)峰值附著系數(shù)干～濕～～附著系數(shù)高的路面，車子不容易打滑，行駛安全；附著系數(shù)低的路面，車子容易打滑，比如雪地，冰面等等。附著系數(shù)取決于道路的材料，路面狀況，花紋材料，輪胎結(jié)構(gòu)以及車輛運動速度等。 制動車輛制動效能1 制動減速度: 在不同路面上制動時，地面制動力有所不同，但考慮到最大附著力時地面制動力 (水平路面上) （21） （22）G—重力（N）g—故制動減速度的極值: 一般情況下車輪不抱死制動，所以:2 制動距離S(): （23） （24）—制動初速度20km/h—消除制動器間隙所用時間（s）—制動力增長過程所用時間（s）—最大制動減速度(m/s2)可見決定制動器距離的主要因素是：制動器起作用的時間和最大制動減速度。 制動器制動力的比例關(guān)系、決定于、如圖所示： 圖23以為研究對象，力和力矩的平衡方程式： (25)以為研究對象，力和力矩的平衡方程式： (26)聯(lián)立（25）、（26）得到 (27)