【正文】 兩制動蹄均為領蹄的制動器，則稱為雙領蹄式制動器。這種當制動鼓正、反方向旋轉時總具有一個領蹄和一個從蹄的內張型鼓式制動器稱為領從蹄式制動器。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。內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，其旋轉的摩擦元件為制動鼓。 5 第 2章 總體方案的確定 汽車制動器幾乎均為機械摩擦式，即利用旋轉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。 (1)具有良好的制動效能 (2)具有良好的制動效能的穩(wěn)定性 (3)制動時汽車操縱穩(wěn)定性好 (4)制動效能的熱穩(wěn)定性好 確定鼓 式制動器的基本參數(shù)，對制動器的制動鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進行計算及強度校和，利用 Pro/E 軟件建立制動器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗證制動器設計的正確性，利用 Ansys 軟件對摩擦襯片有限元 分析。既然汽車的發(fā)展與有限元技術的應用有如此 密切的聯(lián)系 ,故必須要加大對此項技術的投入 。 上海匯眾汽車制造有限公司利用有限元分析軟件 ANSYS 進行油門踏板桿材料的斷裂優(yōu)化分析以解決國產(chǎn)化材料的替代等等。在工程實踐中，有限元分析軟件與 CAD 系統(tǒng)的集成應用使 設計水平發(fā)生了質的飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：增加設計功能，減少設計成本；縮短設計和分析的循環(huán)周期； 增加產(chǎn)品和工程的可靠性； 采用優(yōu)化設計，降低材料的消耗或成本； 在產(chǎn)品制造或工程施工前預先發(fā)現(xiàn)潛在的問題； 模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經(jīng)費； 進行機械事故分析，查找事故原因。以 PTC 公司的Pro/Engineer 為代表的基于特征的參數(shù)化設計系統(tǒng)的問市給機械設計自動化奠定了堅實的現(xiàn)實基礎，使得它變得其實可行。 汽車制動性能是確保車輛行駛的主、被動安全性和提升車輛行駛的動力性決定因素之一。它的工作原理是利用與車身 (或車架 )相連的非旋轉元件和與車輪 (或傳動軸 )相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢，亦即由制動踏板的踏板力通過推桿和主缸活塞，使主缸油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩輪缸活塞推使制動蹄繞支承銷轉動，上端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內圓面上。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量，制動蹄和制動鼓在高溫影響下較易 發(fā)生極為復雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降。 全套圖紙，加 153893706 雖然在汽車制動器領域，盤式制動器將逐步取代鼓式制動器是必然的趨勢，但在現(xiàn)階段，鼓式制動器依然占據(jù)著很重要的位置。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。 1 第 1章 緒 論 及 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輸工具。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器 [1]。相對盤式制動器結構復雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求高，造價高等缺點，鼓式制動器不僅結構較簡單、成本低，而且符合傳統(tǒng)設計，所以在輕、重型載貨汽車上，鼓式制動器還是在大量使用的。另外，鼓式制動器在使用一段時間后，要定期調校剎車蹄的空隙。不轉的制動蹄對旋轉制動鼓產(chǎn)生摩擦力矩，從而產(chǎn)生制動力，使車輪減速直至停車。鼓式制動器是應用非常廣泛的一種制動器，有其優(yōu)良的制動效果及簡單的結構形式 [2]。 近年來在計算機技術和數(shù)值分析方法支持下發(fā)展起 來的有限元分析（ FEA， Finite Element Analysis）方法則為解決這些復雜的工程分析計算問題提供了有效的途徑。 在大力推廣 CAD 技術的今天，從自行車到航天飛機，所有的設計制造都離不開有限元分析計算， FEA 在工程設計和分析中將得到越來越廣泛的重視。汽車工業(yè)代表著一個國家制造業(yè)發(fā)展的水平 ,世界經(jīng)濟大國的經(jīng)濟發(fā)展無一不與汽車工業(yè)有著極為密切的關系 。不但要加大資金的投入 ,而且一定要加大人力資源的投入 ,培養(yǎng)一批熟練掌握并能更進一步開發(fā)此項技術的人才。 制定出鼓式制動器的結構方案 ，確定計算制動 器 的主要參數(shù) 。一般摩擦式制動器按其旋轉元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。車輪制動器的制動鼓均固定在輪鼓上。所以內張型鼓式 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張型鼓式結構。領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。顯然，當汽車倒車時這種制動器的兩制動蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領蹄式制動器。 圖 雙領蹄式制動器 7 雙向雙領蹄式制動器 當制動鼓正向和反向旋轉時，兩制動助均為領蹄的制動器則稱為雙向雙領蹄式制動器。 圖 雙向雙 領蹄式器 單向增力式制動器 單向增力式制動器如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。如圖 所示。雙向增力式制動器也廣泛用作汽車的中央制動器，因為駐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急制動時也不會產(chǎn)生高溫， 故其熱衰退問題并不突出 [5]。 如圖 所示。具有下列優(yōu)點：除活塞和制動塊外無其他滑動件，易于保證制動鉗的剛度；結構及制造工藝與一般鼓式制動器相差不多，容易實現(xiàn)從鼓式制動器到盤式制動器的改革；能很好地適應多回路制動系的要求。 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 : ① 制動穩(wěn)定性好 .它的效能因素與摩擦系數(shù)關系的 Kp 曲線變化平衡，所以對摩擦系數(shù)的要求可以放寬，因而對制動時摩擦面間為溫度、水的影響敏感度就低。 ④ 制動盤的通風冷卻較好，帶通風孔的制動盤的散熱效果尤佳，故熱穩(wěn)定性好，制動時所需踏板力也較小。 本章對此次設計的總體方案進行分析，對比了目前各種制動器形式的利弊，為確定本設計的設計方案提 供了依據(jù)， 作為設計的開始本章顯得十分的重要，確定了制動器的形式 為以后的設計奠定了基礎。而在其他附著系數(shù) 的路面上制動時，達到前輪或后輪即將抱死的制動強度 ＜?這表明只有在 ＝0的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。 fF 與地面制動力 BF 的方向相反，當車輪角速度 ? 0 時，大小亦相等，且 fF 僅由制動器結構參數(shù)所決定。 當制動器制動力 fF 和地面制動力 BF 達到附著力 ?F 值時，車輪即被抱死并在地面上滑 移。 的確定 汽車總的地面制動力為 GqdtdugGFFF BBB ???? 21 （ ） 式中 ： gdtduq?——制動強度，亦稱比減速度或比制動力； 圖 制動力與踏板力的關系 13 1BF，2BF——前后軸車輪的地面制動力。 由式 （ ） 、式 ()不難求得在任何附著系數(shù) ? 的路面上，前、后車輪同時抱死即前、后軸車輪附著力同時被充分利用的條件是 BF = GFFFF BBff ????? 2121 （ ） )/()(// 122121 ggBBff hLhLFFFF ?? ???? （ ） 式中 ： 1fF ——前軸車輪的制動器制動力， 111 ZFF Bf ??? ； 2fF ——后軸車輪的制動器制動力， 222 ZFF Bf ??? ； 1BF ——前軸車輪的地面制動力； 2BF ——后軸車輪的地面制動力； 1Z ， 2Z ——地面對前、后軸車輪的法向反力； G ——汽車重力； 1L ， 2L ——汽車質心離前、后軸距離； 14 gh ——汽車質心高度。則后輪制動器應有的最大力矩為 制動鼓直徑與輪輞直徑之比的范圍如下： 乘用車： D／ Dr=～ 貨車： D／ Dr=0 .74～ 0 .83 制動鼓內徑尺寸應參照專業(yè)標準 ZB T24 D05—89《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》選取。壁厚取大些也有利于增大其散熱容量，但試驗表明，壁厚由 11mm 增至 20mm 時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。 制動鼓有鑄造的和組合式兩種。 摩擦襯片的寬度和包角 摩擦襯 片寬度尺寸 b 的選取對摩擦襯片的使用壽命有影響。 試驗表明，摩擦襯片包角 β=90176。實際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對減小單位壓力的作用不大，而且將使制動不平順，容易使制動器發(fā)生自鎖。制動器各蹄摩擦襯片總摩擦面積越大，則制動時產(chǎn)生的單位面積越小，從而磨損也越小。－ 2β　 。－ 2108　? =36176。一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。 制動鼓摩擦襯片的摩擦系數(shù) 制動鼓應具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時其溫升不應超過極限值。制動蹄的結構尺寸和斷面形狀應保證其剛度好，單小型車用鋼板制的制動蹄腹板上有時開有一、兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動蹄摩擦襯片與制動鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動時的尖叫聲。制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩，因此它應該有足夠的剛度。 一個輪缸的工作容積wV 根據(jù)公式 ?? n ww dV 1 24 ?? （ ） 式中：wd——一個輪缸活塞的直徑； n——輪缸活塞的數(shù)目； δ——一個輪缸完全制動時的行程： 4321 ????? ???? 初步設計時 δ 可取 δ=2mm 式中： 1?——消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。 制動效能 制動效能是指在良好路面上，汽車以一定初速度制動到停車的 制動距離或制動時汽車的減速度。汽車在高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度。則汽車將偏離原來的路徑。因此，常用制動時汽車按給定路徑行駛的能力來評價汽車制動時的方向穩(wěn)定性，對制動距離和制動減速度兩指標測試時都要求了其試驗通道的寬度。 前者是由于制動調整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。防止后軸發(fā)生側滑應使前后軸同時抱死或前軸先抱死后軸始終不抱死 [7]。 （ 3）前、后輪同時抱死拖滑。 當 I 線在 β線上方時，后輪先抱死 制動減速度 制動系的作用效 果，可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。 制動距離 在勻減速度制動時，制動距離 S 為 S=1/（ t12+ t12/2） Va+ Va2/254? （ ） 式中： t12—消除蹄與制動鼓間隙時間，取 t12—制動力增長過程所需時間取 故 S=1/（ + ） 30+ 302/254= 轎車的最大制動距離為： S T=+V2/150 V 取 30km/小時： S T=30?+302/150=9m SS T 所以符合要求。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務。 22 比能量耗散率 雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別 22121 1()122am v ve tA? ???