【正文】 本 科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目 解放牌混合動力客車后輪制動器設(shè)計 摘要 汽車的制動系，是汽車行駛安全的保障。許多制動法規(guī)對制動系的設(shè)計提出了詳細而具體的要求，這是我們設(shè)計的出發(fā)點。 從制動系的功用及設(shè)計要求出發(fā)，依據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，進行了方案論證。在對各種形式的制動器優(yōu)缺點進行了比較后，選擇了氣壓凸輪驅(qū)動鼓式制動器。盡管制動效能不算太高，但有著有較高的制動效能穩(wěn)定性。隨后，對鼓式制動器具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程進行了詳盡的闡述。 在設(shè)計中，選擇了簡氣壓凸輪驅(qū)動機構(gòu)和雙管路系統(tǒng)，選用了間隙手動調(diào)節(jié)裝置。 在設(shè)計計算部分，通過初選同步附著系數(shù)，得到制動力分配系數(shù)。然后選擇制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算制動效能因素。用電算程序計算在不同制動氣壓下的制動距離。最后驗算了設(shè)計參數(shù)選擇的合理性。 關(guān)鍵字：凸輪驅(qū)動，鼓式制動器，制動力分配系數(shù) 目錄 第一章 設(shè)計要求 制動器的功用及設(shè)計要求 ……………………… 1 制動器的分類 …………………………………… 3 混合動力汽車制動器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 …… 4 設(shè)計任務簡介 …………………………………… 6 第二章 方案設(shè)計 制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 ……………………… 7 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)形式 ………………… 18 制動器主要性能參數(shù)的計算 ………………… 20 第三章 制動器的計算 鼓式制動器的設(shè)計計算及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ………………………………………………………… 28 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)形式 ………………… 30 制動器的設(shè)計計算 …………………………… 32 制動器性能參數(shù)的驗算 ……………………… 38 制動器工藝性分析 …………………………… 44 第四章 結(jié)束語 ………………………………………… 51 第一章 緒論 1 第一章 緒論 制動系是汽車的一個重要組成部分。它直接影響汽車的行駛安全性。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，保證行車安全已成為現(xiàn)今汽車設(shè)計中一項十分引人注目的任務，所以對汽車制動性能及制動系結(jié)構(gòu)的要求有逐步提高的趨勢。 對制動系的主要要求有： （ 1）足夠的制動能力。制動能力包括行車制動能力和駐車制動能力。 （ 2）行車制動至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路。 （ 3）用任何速度制動，汽車都不應當喪 失操縱性和方向穩(wěn)定性。 （ 4）防止水和污泥進入制動器工作表面。 （ 5）要求制動能力的熱穩(wěn)定性好。 （ 6）操縱輕便。要求制動踏板和手柄的位置和行程，以及踏板力和手柄力能為一般體形和體力的駕駛員所適應。 （ 7）作用滯后性包括產(chǎn)生制動和解除制動的時間應盡可能短。 （ 8）一旦牽引車和掛車（半掛車）之間的連接制動管路損壞，牽引車應有防止壓縮空氣進一步漏失的裝置。 （ 9）為了提高汽車列車的制動穩(wěn)定性，除了保證列車各軸有正確的制動力分配外，還應注意主、掛車之間各軸制動器作用的時間，尤其是主、掛車之間制動開始時間的調(diào)節(jié)。 （ 10）當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使基本功能遭到破吉林大學汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計 壞時，汽車制動系應裝有音響或光信號等警報裝置。 制動器設(shè)計的一般原則（即：為使汽車性能更好的符合使用要求，設(shè)計制動器時應全面考慮如下幾個問題）： （ 1）制動器效能。制動器在單位輸入壓力和力的作用下輸出的力或力矩稱為制動器效能。應盡可能提高制動器效能。 （ 2）制動器效能的穩(wěn)定性。制動器效能的穩(wěn)定性要取決于其效能因數(shù) K對摩擦系數(shù) f的敏感性（ dk/df）。摩擦系數(shù)是一個不穩(wěn)定的因素，影響摩擦系數(shù)的因素除摩擦副的材料外，主要是摩擦副表面溫度和水濕程度，其中經(jīng) 常起作用的是溫度，因而制動器的熱穩(wěn)定性更為重要。要求制動器的熱穩(wěn)定性好，除了應當選則器效能對ｆ的敏感性較低的制動器型式外，還要求摩擦材料有良好的抗熱衰退性能和恢復性，并且應使制動鼓有足夠的熱容量和散熱能力。 （ 3）制動系間隙調(diào)整的簡便性。制動系間隙調(diào)整使汽車保養(yǎng)作業(yè)中較頻繁的項目之一，故選擇調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置必須保證操作簡便，當然需采用自動調(diào)整裝置。 （ 4）制動器的尺寸和質(zhì)量?，F(xiàn)代汽車由于車速日益提高，出于行駛穩(wěn)定性的考慮，輪胎尺寸往往選擇的較小。這樣為保證所需求的制動力矩而確定的制動鼓（制動盤） 直徑就可能過大而難以在輪輞內(nèi)安裝。對于兼充駐車制動器的后輪制動器尤其如此，因而以選擇尺寸較小而效能較高的制動器型式。車輪制動器屬于非簧載質(zhì)量，故應盡可能減輕質(zhì)量以提高汽車行駛平順性。 （ 5）噪聲的減輕。在制動器的設(shè)計中采取某些結(jié)構(gòu)措施，可在相當程度上消除某種噪聲。特別是低頻噪聲。對高頻的尖叫聲的消除目前還比較困難。應當注意為消除噪聲而采取的某些結(jié)構(gòu)措施，第一章 緒論 3 有可能產(chǎn)生制動力矩下降和踏板行程損失過大等副作用。 制動器的分類 制動裝置可分為行車、駐車、應急和輔助制動器四種裝置。 行車制動裝置給汽車以必要的減 速度，將車速降低到所要求的數(shù)值，直到停車；在下坡時，它能使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速。 駐車制動裝置主要用來使汽車可靠地在原地（包括在斜坡上）停駐。為此，他常用機械驅(qū)動機構(gòu)，而不用氣壓或者液壓驅(qū)動機構(gòu)。此外，駐車制動裝置還有助于汽車在坡道上起步。 應急制動裝置通過機械力源（如強力壓縮彈簧）進行制動在某些采用動力制動或伺服制動的汽車上，一旦發(fā)生蓄壓裝置壓力過低等故障時，可用應急制動裝置實現(xiàn)汽車制動。同時在人力控制下它能兼作駐車制動用。當應急制動出現(xiàn)故障時，普通的手動駐車制動裝置也可以起應急制動作用。 輔助制動裝置 通過裝設(shè)緩速器等輔助制動裝置實現(xiàn)汽車狹長坡是保持穩(wěn)定車速的作用，并減輕或者解除行車制動裝置的負荷。 任何一套制動裝置都由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)兩部分組成。 1）強制操縱式變速器靠駕駛員直接操縱變速桿換檔，被大多數(shù)汽車采用。 2）自動操縱式變速器的傳動比選擇是自動進行的。駕駛員只需要操縱加速踏板即可控制車速。 3）半自動操縱式變速器有兩種。一種是常用的幾個擋位自動操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定擋位，在彩霞離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來換檔 吉林大學汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計 混合動力汽車制動器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 電動汽車、混合動力汽車與傳統(tǒng)車輛的一個最重要的區(qū)別是可以實現(xiàn)再生制動，能回收一部分傳統(tǒng)車輛在制動過程中損失的能量，這樣大大提高了汽車燃油經(jīng)濟性。 所謂再生制動，是指在車輛減速或制動時，將其中一部分動能轉(zhuǎn)化為其他形式能量儲存起來以備驅(qū)動時使用的過程。在目前的大多數(shù)電動車上，再生制動的實現(xiàn)是當車輛制動時，通過控制使牽引電動機進入發(fā)電狀態(tài)，整車通過車輪產(chǎn)生的慣性力矩驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電并將其儲存到蓄電池組。自從汽車發(fā)明以來，減少滾動阻力，空氣阻力，傳動損失就成為廣大汽車工程師的的主要 研究目標，并被認為是提高汽車能量利用效率的最有效途徑。回收汽車的潛在動能被認為是提高汽車能量效率的另一個非常有效的途徑，尤其是當汽車在經(jīng)常停車的工況下運行。例如，一輛 2021kg 的汽車時速 70km/h，儲存了大約 1/2 2021 (70/)2 =400000J =400KJ 的動能。如果能夠?qū)⑦@些動能全部回收然后用于推進這輛汽車在 70km/h 時速下運行，這些能量可使汽車行駛 ，而采用傳統(tǒng)的摩擦制動這些能量就以熱量形式消失了。因此，對于傳統(tǒng)汽車來說，回收制動能量實際上是可望而不可及的 。 實際上，即使對于電動汽車也不是所有的汽車動能都能夠被回收和再利用的。電動汽車或混合動力汽車上只有驅(qū)動軸才能進行再生制動。部分能量在非驅(qū)動軸以熱量形式被摩擦制動系統(tǒng)消耗掉了。在回收和再利用能量的過程中，傳遞能量和儲存能量環(huán)節(jié)會損失一部分能量。另一個影響回收能量的因素是當制動力需求超出再生制動的最大能力時，摩擦制動必須來分擔一部分制動第一章 緒論 5 力。 綜上，在再生制動系統(tǒng)的設(shè)計中，我們必須在回收能量、系統(tǒng)靈活性、開發(fā)周期、制造成本和制動安全中取一個折衷。 混和動力 客車 總體布置 為了更家詳細的明了的分析混合動力 客車的制動系統(tǒng)的總體布置情況，下圖為該車的總體布置圖。 其在路面上行駛時受力如下圖所示 吉林大學汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計 設(shè)計題目 解放牌混合動力客車后輪制動器設(shè)計 已知參數(shù) ： 滿載質(zhì)量（ kg） 15000 軸距（ mm） 5600 空載質(zhì)量（ kg） 11000 輪距（前 /后）（ mm） 1847/1847 軸荷分配（前 /后） （ kg） 5000/10000（滿載） 3500/7500（空載） 外形尺寸（長 寬 高）（ mm） 11400 2480 2950 質(zhì)心到前、后軸的距離（ 前 /后） (mm) 3733/1867（滿載） 3733/1867（空載） 發(fā)動機 最大扭矩（ Nm ） /轉(zhuǎn)速（ r/min） 577/14001600 最大功率（ kW） /轉(zhuǎn)速（ r/min） 125/2500 最高轉(zhuǎn)速（ r/min） 2500 電機 連續(xù)扭矩（ Nm ） /峰值扭矩（ Nm ） 106/212 基速（ r/min） /最高轉(zhuǎn)速（ r/min） 3600/5000 峰值功率運行時間（ min） 3 電池 電壓（ V） /（電壓范圍）（ V） 336/（ 270～ 450） 額定電壓（ V） 336 額定容量（ Ah） 27 輪胎滾動半徑 /規(guī)格 （ mm） 509/ 第二章 方案設(shè)計 7 第二章 方案設(shè)計 制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 一 .制動驅(qū)動機構(gòu)的分類及選擇 制動驅(qū)動機構(gòu)主要分機械式、液壓式、氣壓式和電力式。 （ 1）機械式驅(qū)動機構(gòu) 這是最簡單、最便宜的驅(qū)動裝置。但其缺點較多：彈性變形大；由拉桿長度調(diào)整不良而使左右車輪上制動力分配不平均；車跳動時，自動制動，因而只用于駐車兼應急制動驅(qū)動裝置。 （ 2）液壓式驅(qū)動機構(gòu) 優(yōu)點： a，制動時可以得到必要安全性，因為液力系統(tǒng)內(nèi)壓力相等，左右輪制動同 時進行。 b,易保證制動力正確分配到前后輪，因為前后輪分泵可做成不同直徑。 c，車振或懸架變形不發(fā)生自行制動 .d,不需潤滑和時常調(diào)整。 缺點： a，當管路一處漏油，則整個制動系全部失效。 b，低溫油液變濃，高溫油液汽化。 c,不能長時間制動。 （ 3）氣壓式驅(qū)動機構(gòu) 氣壓式驅(qū)動機構(gòu)操縱省力，對于掛車制動十分有利，但其制動延滯時間長，不能保證長時間制動，結(jié)構(gòu)復雜，成本高，多用于 8噸以上載重汽車。 （ 4）電力式驅(qū)動機構(gòu) 在汽車列車上廣泛采用。最大優(yōu)點是保證最簡單的遠距離能量傳送。 二 .鼓式制動器與盤式制動器的選擇 按摩 擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)，潘式制動器可分為鉗盤式和全吉林大學汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計 盤式兩大類。鉗盤式制動過去只用于中央制動器，但目前則愈來愈多地被各種轎車和貨車用作車輪制動器。全盤式制動器只有少數(shù)汽車（主要是重型汽車）采用為車輪制動器，個別情況下還可用作為緩速器。 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式區(qū)分主要有以下幾種：①固定鉗式：制動鉗固定不動，制動盤兩側(cè)均有油缸。制動時僅兩側(cè)油缸中的活塞驅(qū)使兩側(cè)制動塊向盤面移動。②浮動鉗式：由分為滑動鉗式和擺動鉗式?；瑒邮街苿鱼Q可以相對制動盤作軸向滑動，其中只在制動盤內(nèi)側(cè)置有油缸，外側(cè)制動塊固裝在鉗體上。制動 時活塞在液壓作用下使活動制動塊壓靠到制動盤，而反作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩制動塊受力均等為止。擺動鉗式，它也是單側(cè)油缸結(jié)構(gòu)。制動鉗體與固定于車軸上的支座鉸接。為實現(xiàn)制動，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能全面均勻磨損。為此有必要將襯塊預先做成楔形（摩擦面對背面的傾斜較為6176。左右）。在使用過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻（一般為 1mm 左右）后即應更換。 下圖為三種鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)示意圖。