【正文】 輪邊式全封閉濕式多盤制動(dòng)器設(shè)計(jì)書 汽車制動(dòng)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(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。 汽車制動(dòng)器的作用制動(dòng)器作用是：使行駛中的汽車按駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)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(duì)汽車起制動(dòng)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(shí)現(xiàn)上述功能。 　　汽車制動(dòng)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(dòng)裝置的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。 汽車制動(dòng)器的分類汽車制動(dòng)器一般包括行車制動(dòng)裝置和停車制動(dòng)裝置兩種獨(dú)立的裝置。其中行車制動(dòng)裝置是由駕駛員用腳來操縱的，所以又稱腳制動(dòng)裝置。停車制動(dòng)裝置是由駕駛員用手操縱的，所以又稱手制動(dòng)裝置。 　　行車制動(dòng)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(dòng)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(dòng)。但是，有時(shí)在緊急情況下，兩種制動(dòng)裝置可以同時(shí)使用使其增加汽車制動(dòng)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(zhǎng)期而又頻繁地制動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致行車制動(dòng)裝置過熱，所以在這些汽車上往往會(huì)增加各種不同型式的輔助制動(dòng)裝置，使其在運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定車速。 　　制動(dòng)器還可以分為摩擦式和非摩擦式兩大類。摩擦式制動(dòng)器是靠制動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力制動(dòng)；而非摩擦式制動(dòng)器通過其結(jié)構(gòu)形式可分為磁粉制動(dòng)器（利用磁粉磁化所產(chǎn)生的剪力來制動(dòng)）、磁渦流制動(dòng)器（利用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的大小而是汽車制動(dòng)）和水渦流制動(dòng)器等。按照制動(dòng)件所處工作狀態(tài)還可以分為常閉式制動(dòng)器（常處于緊閘狀態(tài)，需施加外力才可以解除制動(dòng)）和常開式制動(dòng)器（常處于松閘狀態(tài)，需施加外力才可以進(jìn)行制動(dòng)）。按照操縱方式可分為人力、液壓、氣壓和電磁力操縱的制動(dòng)器。按照制動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式可以分為外抱塊式制動(dòng)器、內(nèi)張?zhí)闶街苿?dòng)器、帶式制動(dòng)器以及盤式制動(dòng)器等；我們經(jīng)常見到的就是塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器 塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器塊式制動(dòng)器也叫鼓式制動(dòng)器，是一種傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，他是通過制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的，現(xiàn)在的鼓式制動(dòng)器主要是內(nèi)張式，它的制動(dòng)塊位于制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，在制動(dòng)的時(shí)候制動(dòng)塊向外張開，摩擦制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到制動(dòng)的目的。其結(jié)構(gòu)圖如下面11所示:圖11 鼓式制動(dòng)器 這種制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是有良好的自剎作用；而且因?yàn)樗闹圃旒夹g(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(diǎn)，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效果和散熱性要差許些，它制動(dòng)力的穩(wěn)定性也不好，在不同路面上的制動(dòng)力變化很大，不容易于掌握。并且由于散熱性能差，在制動(dòng)過程中會(huì)集中大量的熱量。會(huì)使制動(dòng)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(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，使得制動(dòng)效果變差。而且鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，需要定期調(diào)整剎車蹄的空隙，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉；由于鼓式制動(dòng)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(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成剎車失靈的狀況。 盤式制動(dòng)器又稱為碟式制動(dòng)器，是取其形狀而得名的。它是由液壓控制，制動(dòng)盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)圖如下12所示：圖12 盤式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，盤式制動(dòng)器沿制動(dòng)盤方向施力，制動(dòng)軸不會(huì)受彎矩，徑向尺寸小，制動(dòng)性能穩(wěn)定。但是它的成本高。與鼓式制動(dòng)器相比，它沒有摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)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(dòng)就可恢復(fù)正常；而且輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較?。恢苿?dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量也很小，它不會(huì)像制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使得制動(dòng)器的間隙明顯增加從而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程太大；它很容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其它得保養(yǎng)修理作業(yè)也非常簡(jiǎn)單。所以現(xiàn)在車輛制動(dòng)器多采用盤式制動(dòng)器。對(duì)于那些在工程礦山使用的機(jī)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(yùn)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(dòng)器,除了要滿足一定的制動(dòng)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(duì)制動(dòng)器的性能要求就更加嚴(yán)格了。因?yàn)橹苿?dòng)器性能的優(yōu)劣直接影響到整車的性能。而其中盤式制動(dòng)器中的全封閉式實(shí)施多盤制動(dòng)器特別適用于煤礦井下作業(yè)。與傳統(tǒng)的蹄鼓式制動(dòng)器和鉗盤式制動(dòng)器相比,全封閉多盤濕式制動(dòng)器具有以下特點(diǎn):，在較小的體積下具有較大的制動(dòng)力矩，元件承受的壓力相應(yīng)低；,在產(chǎn)生較高溫度時(shí),不會(huì)引起失控和失爆；,使車輛在煤礦井下泥水路面行駛時(shí),確保制動(dòng)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(jiǎn)單地改變摩擦片的數(shù)目，就可以得到很多不同制動(dòng)力矩的制動(dòng)器；，間隙不需要調(diào)整；這些優(yōu)點(diǎn)使得全封閉濕式多盤制動(dòng)器替代傳統(tǒng)的蹄鼓式制動(dòng)器,它會(huì)徹底解決了井下多泥水引起的制動(dòng)失靈、失效的難題,從真正意義上實(shí)現(xiàn)了膠輪車輛制動(dòng)系統(tǒng)的防爆與安全,可以極大地改善車輛制動(dòng)的平穩(wěn)性和對(duì)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(dòng)器。 濕式多盤式制動(dòng)器的分類及其原理濕式多盤式制動(dòng)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(dòng)器、濕式多盤失壓制動(dòng)器和多功能濕式多盤式制動(dòng)器三種。普通型實(shí)施多盤式制動(dòng)器是采用壓力操縱來制動(dòng)，卸壓后彈簧解除制動(dòng)。壓力又進(jìn)入制動(dòng)油腔，作用在一個(gè)與摩擦片外徑一樣大小的活塞上，從而推動(dòng)活塞來壓緊摩擦片進(jìn)行制動(dòng)。這種制動(dòng)器一般安裝在汽車的輪端，作為行車制動(dòng)，它需一個(gè)液壓系統(tǒng)操縱制動(dòng)動(dòng)作，一旦管路出現(xiàn)爆裂等故障就無法實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，會(huì)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(gè)停車制動(dòng)器，停車制動(dòng)器一般采用失壓制動(dòng)，兩套制動(dòng)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(dòng)器是一種安全型濕式多盤式制動(dòng)器，除了具有濕式多盤式制動(dòng)器的特點(diǎn)以為對(duì)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(dòng)器可以使液壓制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，不需要第二套制動(dòng)器，行車制動(dòng)、停車制動(dòng)和緊急制動(dòng)都可以通過此制動(dòng)器完成，不需要增加停車制動(dòng)器，給汽車總體結(jié)構(gòu)帶來方便，實(shí)施多盤失壓制動(dòng)器采用彈簧進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)管道的油壓到了一定時(shí)就會(huì)推動(dòng)活塞壓緊摩擦片解除制動(dòng)，踏下制動(dòng)板時(shí)油壓卸荷，彈簧就會(huì)推動(dòng)活塞壓緊摩擦片進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)管道由于其他原因失壓時(shí)，制動(dòng)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)以確保汽車安全行駛，但是由于此制動(dòng)器使用彈簧進(jìn)行制動(dòng)，對(duì)于那些常常使用的汽車彈簧會(huì)由于長(zhǎng)期受到疲勞載荷，對(duì)彈簧的剛度、抗疲勞強(qiáng)度都必須很高。多功能濕式盤式制動(dòng)器是結(jié)合了以上兩種濕式制動(dòng)器的特點(diǎn)，它在結(jié)構(gòu)上運(yùn)用了兩個(gè)活塞，兩種制動(dòng)方式。行車制動(dòng)與停車制動(dòng)分別有兩個(gè)不同油壓的油路操縱，行車制動(dòng)力距是通過壓力油作用在行車制動(dòng)器的活塞上來產(chǎn)生的，當(dāng)行車制動(dòng)器的活塞腔內(nèi)注入壓力油時(shí)，活塞會(huì)推動(dòng)動(dòng)壓板使摩擦片壓緊產(chǎn)生摩擦力，此時(shí)摩擦力形成阻力矩使車輪制動(dòng)；解除行車制動(dòng)時(shí)則需要把壓力油卸掉，行車制動(dòng)器的活塞在彈簧恢復(fù)作用下離開動(dòng)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(dòng)。停車制動(dòng)力由壓縮彈簧產(chǎn)生，行車時(shí)，駐車活塞腔內(nèi)進(jìn)入壓力油并且達(dá)到一定值時(shí)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(dòng)狀態(tài)，摩擦片的脫離和壓緊僅與行車制動(dòng)器活塞的動(dòng)作有關(guān)，停車制動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，壓力油卸掉，彈簧在彈力的作用下推動(dòng)活塞進(jìn)而推動(dòng)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(dòng)，而且在制動(dòng)過程中摩擦片始終浸在液壓油中會(huì)使制動(dòng)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(dòng)器是一種安全型濕式多盤制動(dòng)器,它除了具有普通型濕式多盤制動(dòng)器的特點(diǎn)外,還可以使液壓系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化, 不需要第2 制動(dòng)系統(tǒng)。工作制動(dòng)、停車制動(dòng)都由此制動(dòng)器完成，無需另加停車制動(dòng)器, 給總體布置帶來方便。所以在礦井下的無軌輔助運(yùn)輸車輛的制動(dòng)器采用此制動(dòng)器。第2章 制動(dòng)器理論分析 設(shè)計(jì)原始參數(shù)，制動(dòng)器在額定載荷下制動(dòng)時(shí)制動(dòng)初速度Vo=20km/h,制動(dòng)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(dòng)的最大靜態(tài)制動(dòng)力應(yīng)大于整車的最大質(zhì)量的50%。，停車制動(dòng)應(yīng)在車輛運(yùn)行和動(dòng)力停止運(yùn)行時(shí)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(dòng)性能汽車制動(dòng)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(cè)診斷的重點(diǎn)。汽車具有良好的制動(dòng)性能，遇到緊急情況，可以化險(xiǎn)為夷；在正常行駛時(shí)，可以提高平均行駛速度，從而提高運(yùn)輸生產(chǎn)效率。汽車制動(dòng)性能通常是由制動(dòng)效能、制動(dòng)效能恒定性和制動(dòng)時(shí)汽車方向穩(wěn)定性這三個(gè)方面來評(píng)價(jià)的。制動(dòng)效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。它是由制動(dòng)力、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、和制動(dòng)時(shí)間來評(píng)定；制動(dòng)距離是指車輛在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)時(shí)，從腳接觸制動(dòng)踏板(或手觸動(dòng)制動(dòng)手柄)時(shí)起至車輛停住時(shí)止，車輛駛過的距離。制動(dòng)距離與踏板力以及地面的附著情況有關(guān)；制動(dòng)距離越短性能越好；制動(dòng)減速度反映了制動(dòng)時(shí)汽車速度降低的速率，與地面制動(dòng)力與制動(dòng)器制動(dòng)力有關(guān)，制動(dòng)減速度越小性能越好；制動(dòng)時(shí)間是制動(dòng)過程所經(jīng)歷的時(shí)間，時(shí)間越短性能越好。制動(dòng)效能恒定性是指制動(dòng)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(dòng)、短時(shí)間重復(fù)制動(dòng)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)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(dòng)器因?yàn)檫M(jìn)水使其短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)效能降低這種現(xiàn)象，這是由于制動(dòng)器進(jìn)水后摩擦系數(shù)下降，使其制動(dòng)效能降低，不過由于制動(dòng)器工作時(shí)會(huì)散熱，就會(huì)使水迅速蒸發(fā)，使得制動(dòng)效能恢復(fù)。制動(dòng)時(shí)汽車方向穩(wěn)定性是指制動(dòng)時(shí)汽車按給定軌跡的行駛能力，即防止汽車制動(dòng)時(shí)跑偏、側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力。但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)車速要求為20km/h,一般不會(huì)發(fā)生此類現(xiàn)象，根據(jù)設(shè)計(jì)原則故不作參考。 制動(dòng)時(shí)詳細(xì)分析 制動(dòng)時(shí)受力分析 圖21 受力分析—車輪制動(dòng)器的摩擦力矩（Nm） —地面制動(dòng)力（N）—車輪對(duì)地面的作用力（N） —車輪半徑（m） —地面對(duì)車輪的支持力（N）—車軸對(duì)車輪的作用力（N）說明：前橋和后橋載荷分配時(shí)1:1。根據(jù)圖21所示 和是一對(duì)作用力和反作用力，所以有：。 地面制動(dòng)力地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)減速行駛的外力，它取決于：、制動(dòng)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(dòng)時(shí) 沒有制動(dòng)時(shí) 制動(dòng)器制動(dòng)力的分析制動(dòng)器制動(dòng)力是指在輪胎周圍殼服制動(dòng)器摩擦力矩所需要的力；即。影響制動(dòng)器的制動(dòng)力的因素是地面制動(dòng)力和制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定；它取決于制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，而制動(dòng)器的摩擦副的摩察系數(shù)與車輪半徑有關(guān)，并與制動(dòng)器踏板力FP及制動(dòng)器的液壓或氣壓成正比。對(duì)于地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、地面附著力關(guān)系一般情況下只考慮制動(dòng)時(shí)車輪做滾動(dòng)和抱死兩種情況：1汽車制動(dòng)車輪滾動(dòng)時(shí)：地面制動(dòng)力 = 制動(dòng)器制動(dòng)力FU。2車輪抱死拖滑是：地面制動(dòng)力為極限值你，并且小于地面附著力。即： 所以地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)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(dòng)氣制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供較大的附著力時(shí)才能獲得足夠的地面制動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)速度等。 制動(dòng)車輛制動(dòng)效能1 制動(dòng)減速度: 在不同路面上制動(dòng)時(shí)，地面制動(dòng)力有所不同，但考慮到最大附著力時(shí)地面制動(dòng)力 (水平路面上) （21） （22）G—重力（N）g—故制動(dòng)減速度的極值: 一般情況下車輪不抱死制動(dòng)，所以:2 制動(dòng)距離S(): （23） （24）—制動(dòng)初速度20km/h—消除制動(dòng)器間隙所用時(shí)間（s）—制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所用時(shí)間（s）—最大制動(dòng)減速度(m/s2)可見決定制動(dòng)器距離的主要因素是：制動(dòng)器起作用的時(shí)間和最大制動(dòng)減速度。 制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系、決定于、如圖所示： 圖23以為研究對(duì)象，力和力矩的平衡方程式： (25)以為研究對(duì)象，力和力矩的平衡方程式： (26)聯(lián)立（25）、（26）得到 (27)