【正文】 滑動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器 ,對(duì)這種制動(dòng)器的制動(dòng)力 ,制動(dòng)力分配系數(shù) ,制動(dòng)器因數(shù)等進(jìn)行計(jì)算 .對(duì)制動(dòng)器的主要零件如制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鉗、支架、摩擦襯片、活塞等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算 ,從而比較設(shè)計(jì)出一種比較精確的制動(dòng)器 .本文所采用的 設(shè)計(jì)計(jì)算公式均來(lái)自參考資料。 目前，汽車(chē)所用的制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。高速行駛的汽車(chē)如果頻繁使用制動(dòng)器，制動(dòng)器因摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，使制動(dòng)器溫度急劇升高，如果不能及時(shí)的為制動(dòng)器散熱，它的效率就會(huì)大大降低，影響制動(dòng)性能，出現(xiàn)所謂的制動(dòng)效能熱衰退現(xiàn)象。對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器的性能不斷進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，將是一個(gè)常提常新的課題。其性能的好壞對(duì)汽車(chē)的行駛安全有 著重要影響，如果此系統(tǒng)不能正常工作，車(chē)上的駕駛員和乘客將會(huì)受到車(chē)禍的傷害。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車(chē)流密度的日益增大，人們對(duì)安全性、可靠性的要求越來(lái)越高，為保證人身和車(chē)輛安全，必須為汽車(chē)配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。盤(pán)式制動(dòng)器質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，更適用于汽車(chē)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、高溫、高負(fù)載下對(duì)制動(dòng)性的要求，并且降低了材制動(dòng)鉗導(dǎo)向銷(xiāo) 車(chē)輪螺栓 放氣螺栓 制動(dòng)鉗 觀察孔 輪缸殼體 制動(dòng)液軟管 制動(dòng)襯塊 通風(fēng)孔 防塵罩 車(chē)輪法蘭 制動(dòng)盤(pán) 第 1章 緒論 3 料和能源的消耗，改善汽車(chē)的操縱性、舒適性和安全性，有著廣闊的前景。 （ 1）鉗盤(pán)式 鉗盤(pán)式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤(pán)式制動(dòng)器、浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器等。其浮動(dòng)方式有兩種，一種是制動(dòng)鉗體可作平行滑動(dòng)；另一種是制動(dòng)鉗體可繞一支承銷(xiāo)擺動(dòng)。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤(pán)垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。 這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤(pán)的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或 油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 的可能性小。汽車(chē)制動(dòng)時(shí)不易跑偏。 （ 4） 易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。 （ 8） 襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙小（ ），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。 （ 2） 兼作駐車(chē)制動(dòng)器時(shí)，所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。工作原理與摩擦離合器相類(lèi)似，因此也成為離合器式制動(dòng)器。這種結(jié)構(gòu)制動(dòng)鉗剛度好，僅有活塞和制動(dòng)襯塊滑動(dòng)；但需要布置兩個(gè)油缸，使得其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且尺寸較大，液壓缸和活塞的配合精度要求較高，這影響了制造成本，另外，制動(dòng)產(chǎn)生的熱經(jīng)鉗體上的油路傳給制動(dòng)油液，易使其溫度過(guò)高而產(chǎn)生氣 泡，從而影響制動(dòng)效果。 綜上分析，本設(shè)計(jì)中為 SQR6468 輕型客車(chē)前輪選擇浮動(dòng)鉗式盤(pán)式制動(dòng)器。制動(dòng)鉗體只在制動(dòng)盤(pán)內(nèi)側(cè)有液壓缸。如果制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙因磨損而增大，制動(dòng)時(shí)活塞密封圈 3 變形達(dá)到極限后， 活塞 1 仍可繼續(xù)在液壓力作用下克服密封圈的摩擦力而移動(dòng)，直到摩擦片壓緊制動(dòng)盤(pán)為止 [2]。 （ 1）相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 首先根據(jù) ECE 制動(dòng)相關(guān)規(guī)定，擬合出利用附著系數(shù)隨制動(dòng)強(qiáng)度變化的曲線，選出最優(yōu)的制動(dòng)力分配系數(shù)；由公式可算出同步附著系數(shù)，同步附著系數(shù)表征了地面附著條件可以得到充分利用時(shí)的路面附著系數(shù)；最大制動(dòng)力和最大制動(dòng)力矩是表征汽車(chē)制動(dòng)效能和穩(wěn)定性的重要參數(shù)，根據(jù)同步附著系數(shù)分情況計(jì)算得到；制動(dòng) 效率可以評(píng)價(jià)制動(dòng)系相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，因此有必要進(jìn)行擬合。 1 2 3 δ a b 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 9 第 2 章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 任務(wù)書(shū)給定設(shè)計(jì)基本 參數(shù) 表 21 中給出了任務(wù)書(shū)中的基本設(shè)計(jì)參數(shù)。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 21制動(dòng)時(shí)的汽車(chē)受力圖 根據(jù)圖 21 給出的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的整車(chē)受力情況，并對(duì)后軸車(chē)輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為 12()gG H d uZLL g d t?? （ 21） 對(duì)前軸車(chē)輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為 21()gG H d uZLL g d t?? （ 22） 式中： Z1 ──汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車(chē)輪的法向反力， N； Z2 ──汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車(chē)輪的法向反力， N； L ──汽車(chē)軸距， N； L1 ──汽車(chē)質(zhì)心離前軸距離， mm； L2 ──汽車(chē)質(zhì)心離后軸距離， mm； Hg ──汽車(chē)質(zhì)心高度， mm； G ──汽車(chē)所受重力， N； dudt ──汽車(chē)制動(dòng)減速度， m/s2 。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前、后軸的軸荷分配，以及前、后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； 3） 前后輪同時(shí)抱死拖滑。 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 13 圖 22 輕型客車(chē)的 I 曲線 同步附著系數(shù)的確定及計(jì)算 ????112ffFF （ 218） 上式在圖 22 中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為 ? 的汽車(chē)的實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱(chēng) ? 線。當(dāng)汽車(chē)在不同 ?值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。 為了防止汽車(chē)的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動(dòng)過(guò)程中，在即將出現(xiàn)車(chē)輪抱死但尚無(wú)任何車(chē)輪抱死時(shí)的制動(dòng)減速度，為該車(chē)可能產(chǎn)生的最高減速度。 當(dāng) ? = 0? 時(shí)， q= 0? ， ? =1,利用率最高。首先，所選的 0? 應(yīng)使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。此外， 0? 的選擇還與汽車(chē)的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車(chē)的載荷情況也有關(guān)。 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 15 現(xiàn)代汽車(chē)多裝有比例閥或感載比例閥等制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度、載荷等因素來(lái)改變前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值，使之接近于理想制動(dòng)力分配曲線。f1=FB1/2= N 路面 峰值附著系數(shù) 滑動(dòng)附著系數(shù) 瀝青或混凝土（干） ～ 瀝青（濕） ～ ～ 混凝土（濕） 碩石 土路（干） 土路（濕） ～ 雪（壓緊） 冰 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 T180。f1──單個(gè)前輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩。f1=F180。f1=F180。f1=F180。f1=F180。f1=F180。 對(duì)于輕型客車(chē)來(lái)說(shuō) [7]，它通常是在較好的路面上行駛，所以它適用第二種情況，這里可以取 θ=， 由此可知單個(gè)制動(dòng)器所需要提供的制動(dòng)力和制動(dòng)力矩為： F180。通過(guò)這幾項(xiàng)的計(jì)算對(duì)接下來(lái)的盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值和意義。第三，閱讀裝配圖并拆畫(huà)零件圖。因此，為保證制動(dòng)盤(pán)的性能持續(xù)良好，設(shè)計(jì)便對(duì)其材料和工藝產(chǎn)生了較高的要求。為了改善冷卻效果，將制動(dòng)盤(pán)做成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤(pán)。受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%79%。 圖 32 制動(dòng)盤(pán)建模造型圖 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 表 31 制動(dòng)盤(pán)主要參數(shù) 參數(shù) 代號(hào) 數(shù)值 單位 制動(dòng)盤(pán)直徑 D0 280 mm 制動(dòng)盤(pán)厚度 h 24 mm 通風(fēng)孔厚度 t 8 mm 制動(dòng)盤(pán)內(nèi)徑 d 130 mm 制動(dòng)盤(pán)帽高 h0 50 mm 制動(dòng)盤(pán)禮帽直徑 D1 150 mm 在 CATIA 軟件中，對(duì)制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行三維建模，得到的效果如圖 32 所示。本設(shè)計(jì)中選用半金屬摩擦材料，這種材料是以多種金屬、有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的纖維或粉末代替石棉作為增強(qiáng)材料，其中金屬纖維和粉末的含量在 40%以上，目前，這種材料在美國(guó)、歐洲各國(guó)廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為盤(pán)式制動(dòng)器的主流摩擦材料。本設(shè)計(jì)中外半徑取 R2=135mm，內(nèi)半徑取 R1=90mm。 第 3章 盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 表 32 制動(dòng)襯塊主要參數(shù) 參數(shù) 代號(hào) 數(shù)值 單位 制動(dòng)襯塊外半徑 R2 135 mm 制動(dòng)襯塊內(nèi)半徑 R1 90 mm 制動(dòng)襯塊工作面積 A 85 cm2 在 CATIA 軟件中，對(duì)制動(dòng)襯塊進(jìn)行三維建模，得到的效果如圖 33 所示。 表 33 制動(dòng)鉗主要參數(shù) 參數(shù) 代號(hào) 數(shù)值 單位 制動(dòng)器油缸直徑 D 52 mm 鉗口寬度 B 64 mm 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 導(dǎo)向銷(xiāo)直徑 D0 10 mm 排氣螺栓直徑 D1 6 mm 通風(fēng)孔面積 S 8 cm2 油管直徑 D2 10 mm 制動(dòng)鉗的相關(guān)尺寸確定主要取決于制動(dòng)器總成的裝配要求。 圖 34 制動(dòng)鉗建模造型圖 制動(dòng)鉗支架 制動(dòng)鉗支架固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，制動(dòng)鉗體用緊固螺栓與制動(dòng)鉗導(dǎo)向銷(xiāo)聯(lián)接，導(dǎo)向銷(xiāo)插入制動(dòng)鉗支架的孔中作動(dòng)配合 [9]，制動(dòng)鉗體可沿導(dǎo)向銷(xiāo)作軸向滑動(dòng)。 在 CATIA 軟件中，對(duì)制動(dòng)鉗支架進(jìn)行三維建模，得到的效果如圖 35所示。二維圖完成 基礎(chǔ)圖紙之后畫(huà)出三維草圖，以便于更清楚了解制動(dòng)器結(jié)構(gòu)。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車(chē)全部動(dòng)力的任務(wù)。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 輕型客 車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 ／ mm2。K)，對(duì)鋁合金 c=880J／ (kg 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核 盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 41 所示， [13]今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤(pán)接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 fNRTf 2? （ 49） 式中 f ——摩擦系數(shù)； 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 R——作用半徑； N——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓力； 41 盤(pán)式制動(dòng)器的計(jì)算簡(jiǎn)圖 對(duì)于常見(jiàn)的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，取 R 為平均半徑 mR 或有效半徑 eR 已足夠精確。當(dāng) 21 RR? ， 1?m ， me RR? 。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 本章進(jìn)行了盤(pán)式制動(dòng)器中摩擦襯塊磨損 特性的計(jì)算、制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算以及盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核的計(jì)算。具體而言，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所完成的工作及得到的主要結(jié)論如下： 完成了對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，合理地確定制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、最大制動(dòng)力和最大制動(dòng)力矩以及制動(dòng)效率等參數(shù)，為制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了有意義的鋪墊。通過(guò)對(duì)裝配圖的閱讀，部件之間的聯(lián)接裝配關(guān)系一目了然，這是盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的總依據(jù)。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 參考文獻(xiàn) 1 汪世義 . 汽車(chē)氣壓盤(pán)式制動(dòng)器熱一結(jié)構(gòu)耦合分析， 2 王哲 . 盤(pán)式制動(dòng)器熱應(yīng)力場(chǎng)仿真分析 機(jī)械研究與應(yīng)用 2021 第 6 期 3 鐘詩(shī)清 . 汽車(chē)制動(dòng)踏板力 ——行程檢查儀及其標(biāo)定 .武漢汽車(chē)工業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào) ,1998： 18～ 21 4 劉惟信主編 . 汽車(chē)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算 .北京：清華大學(xué)出版社， 2021： 27~34 5 蔡亞男 . 汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器摩擦塊偏磨機(jī)理的研究與應(yīng)用 . 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