【正文】 滑動鉗式盤式制動器 ,對這種制動器的制動力 ,制動力分配系數(shù) ,制動器因數(shù)等進行計算 .對制動器的主要零件如制動盤、制動鉗、支架、摩擦襯片、活塞等進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)計計算 ,從而比較設(shè)計出一種比較精確的制動器 .本文所采用的 設(shè)計計算公式均來自參考資料。 目前，汽車所用的制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。高速行駛的汽車如果頻繁使用制動器，制動器因摩擦會產(chǎn)生大量的熱量，使制動器溫度急劇升高，如果不能及時的為制動器散熱，它的效率就會大大降低，影響制動性能，出現(xiàn)所謂的制動效能熱衰退現(xiàn)象。對盤式制動器的性能不斷進行優(yōu)化，對其設(shè)計進行改進，將是一個常提常新的課題。其性能的好壞對汽車的行駛安全有 著重要影響，如果此系統(tǒng)不能正常工作，車上的駕駛員和乘客將會受到車禍的傷害。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、可靠性的要求越來越高，為保證人身和車輛安全，必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。盤式制動器質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，更適用于汽車在連續(xù)運轉(zhuǎn)、高溫、高負載下對制動性的要求，并且降低了材制動鉗導向銷 車輪螺栓 放氣螺栓 制動鉗 觀察孔 輪缸殼體 制動液軟管 制動襯塊 通風孔 防塵罩 車輪法蘭 制動盤 第 1章 緒論 3 料和能源的消耗，改善汽車的操縱性、舒適性和安全性，有著廣闊的前景。 （ 1）鉗盤式 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動器、浮鉗盤式制動器等。其浮動方式有兩種，一種是制動鉗體可作平行滑動；另一種是制動鉗體可繞一支承銷擺動。對擺動鉗式盤式制動器來說，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。 這種制動器具有以下優(yōu)點：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能進一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或 油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化燕山大學畢業(yè)設(shè)計 4 的可能性小。汽車制動時不易跑偏。 （ 4） 易于構(gòu)成雙回路制動系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。 （ 8） 襯塊與制動盤之間的間隙小（ ），從而縮短了制動協(xié)調(diào)時間。 （ 2） 兼作駐車制動器時，所需附加的手驅(qū)動機構(gòu)比較復雜。工作原理與摩擦離合器相類似，因此也成為離合器式制動器。這種結(jié)構(gòu)制動鉗剛度好，僅有活塞和制動襯塊滑動；但需要布置兩個油缸，使得其結(jié)構(gòu)較復雜且尺寸較大，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，制動產(chǎn)生的熱經(jīng)鉗體上的油路傳給制動油液，易使其溫度過高而產(chǎn)生氣 泡，從而影響制動效果。 綜上分析，本設(shè)計中為 SQR6468 輕型客車前輪選擇浮動鉗式盤式制動器。制動鉗體只在制動盤內(nèi)側(cè)有液壓缸。如果制動摩擦片與制動盤之間的間隙因磨損而增大，制動時活塞密封圈 3 變形達到極限后， 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，直到摩擦片壓緊制動盤為止 [2]。 （ 1）相關(guān)參數(shù)的設(shè)計計算 首先根據(jù) ECE 制動相關(guān)規(guī)定，擬合出利用附著系數(shù)隨制動強度變化的曲線，選出最優(yōu)的制動力分配系數(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的路面附著系數(shù)；最大制動力和最大制動力矩是表征汽車制動效能和穩(wěn)定性的重要參數(shù)，根據(jù)同步附著系數(shù)分情況計算得到；制動 效率可以評價制動系相關(guān)參數(shù)設(shè)計的合理性，因此有必要進行擬合。 1 2 3 δ a b 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 9 第 2 章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 任務(wù)書給定設(shè)計基本 參數(shù) 表 21 中給出了任務(wù)書中的基本設(shè)計參數(shù)。 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 10 圖 21制動時的汽車受力圖 根據(jù)圖 21 給出的汽車制動時的整車受力情況，并對后軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 12()gG H d uZLL g d t?? （ 21） 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 21()gG H d uZLL g d t?? （ 22） 式中： Z1 ──汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力， N； Z2 ──汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力， N； L ──汽車軸距， N； L1 ──汽車質(zhì)心離前軸距離， mm； L2 ──汽車質(zhì)心離后軸距離， mm； Hg ──汽車質(zhì)心高度， mm； G ──汽車所受重力， N； dudt ──汽車制動減速度， m/s2 。當汽車制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，以及前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(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） 前后輪同時抱死拖滑。 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 13 圖 22 輕型客車的 I 曲線 同步附著系數(shù)的確定及計算 ????112ffFF （ 218） 上式在圖 22 中是一條通過坐標原點且斜率為 (1? )/? 的直線，它是具有制動器制動力分配系數(shù)為 ? 的汽車的實際前、后制動器制動力分配線，簡稱 ? 線。當汽車在不同 ?值的路面上制動時，可能有以下情況： (1)當 ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動時總是前輪先抱死。 為了防止汽車的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時的制動減速度，為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。 當 ? = 0? 時， 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? 的選擇還與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車的載荷情況也有關(guān)。 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 15 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等制動力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強度、載荷等因素來改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線。f1=FB1/2= N 路面 峰值附著系數(shù) 滑動附著系數(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 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 16 T180。f1──單個前輪制動器制動力矩。f1=F180。f1=F180。f1=F180。f1=F180。f1=F180。 對于輕型客車來說 [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=， 由此可知單個制動器所需要提供的制動力和制動力矩為： F180。通過這幾項的計算對接下來的盤式制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計有重要的參考價值和意義。第三，閱讀裝配圖并拆畫零件圖。因此，為保證制動盤的性能持續(xù)良好，設(shè)計便對其材料和工藝產(chǎn)生了較高的要求。為了改善冷卻效果，將制動盤做成中間有徑向通風槽的雙層盤。受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%79%。 圖 32 制動盤建模造型圖 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 22 表 31 制動盤主要參數(shù) 參數(shù) 代號 數(shù)值 單位 制動盤直徑 D0 280 mm 制動盤厚度 h 24 mm 通風孔厚度 t 8 mm 制動盤內(nèi)徑 d 130 mm 制動盤帽高 h0 50 mm 制動盤禮帽直徑 D1 150 mm 在 CATIA 軟件中，對制動盤進行三維建模，得到的效果如圖 32 所示。本設(shè)計中選用半金屬摩擦材料，這種材料是以多種金屬、有機、無機材料的纖維或粉末代替石棉作為增強材料，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、歐洲各國廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為盤式制動器的主流摩擦材料。本設(shè)計中外半徑取 R2=135mm，內(nèi)半徑取 R1=90mm。 第 3章 盤式制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 表 32 制動襯塊主要參數(shù) 參數(shù) 代號 數(shù)值 單位 制動襯塊外半徑 R2 135 mm 制動襯塊內(nèi)半徑 R1 90 mm 制動襯塊工作面積 A 85 cm2 在 CATIA 軟件中，對制動襯塊進行三維建模，得到的效果如圖 33 所示。 表 33 制動鉗主要參數(shù) 參數(shù) 代號 數(shù)值 單位 制動器油缸直徑 D 52 mm 鉗口寬度 B 64 mm 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 24 導向銷直徑 D0 10 mm 排氣螺栓直徑 D1 6 mm 通風孔面積 S 8 cm2 油管直徑 D2 10 mm 制動鉗的相關(guān)尺寸確定主要取決于制動器總成的裝配要求。 圖 34 制動鉗建模造型圖 制動鉗支架 制動鉗支架固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，制動鉗體用緊固螺栓與制動鉗導向銷聯(lián)接，導向銷插入制動鉗支架的孔中作動配合 [9]，制動鉗體可沿導向銷作軸向滑動。 在 CATIA 軟件中，對制動鉗支架進行三維建模，得到的效果如圖 35所示。二維圖完成 基礎(chǔ)圖紙之后畫出三維草圖，以便于更清楚了解制動器結(jié)構(gòu)。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(wù)。 制動器的能量負荷常以其比能量耗散率作為評價指標。 輕型客 車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于 ／ mm2。K)，對鋁合金 c=880J／ (kg 盤式制動器制動力矩的校核 盤式制動器的計算用簡圖如圖 41 所示， [13]今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為 fNRTf 2? （ 49） 式中 f ——摩擦系數(shù)； 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 30 R——作用半徑； N——單側(cè)制動塊對制動盤的壓力； 41 盤式制動器的計算簡圖 對于常見的扇形摩擦襯塊，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 21 RR? ， 1?m ， me RR? 。 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 32 本章小結(jié) 本章進行了盤式制動器中摩擦襯塊磨損 特性的計算、制動器的熱容量和溫升的核算以及盤式制動器制動力矩的校核的計算。具體而言，本次畢業(yè)設(shè)計所完成的工作及得到的主要結(jié)論如下： 完成了對汽車制動系主要設(shè)計參數(shù)的計算，合理地確定制動力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、最大制動力和最大制動力矩以及制動效率等參數(shù)，為制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計做了有意義的鋪墊。通過對裝配圖的閱讀，部件之間的聯(lián)接裝配關(guān)系一目了然，這是盤式制動器設(shè)計的總依據(jù)。 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 34 參考文獻 1 汪世義 . 汽車氣壓盤式制動器熱一結(jié)構(gòu)耦合分析， 2 王哲 . 盤式制動器熱應(yīng)力場仿真分析 機械研究與應(yīng)用 2021 第 6 期 3 鐘詩清 . 汽車制動踏板力 ——行程檢查儀及其標定 .武漢汽車工業(yè)大 學學報 ,1998： 18～ 21 4 劉惟信主編 . 汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計計算 .北京：清華大學出版社， 2021： 27~34 5 蔡亞男 . 汽車盤式制動器摩擦塊偏磨機理的研究與應(yīng)用 . (碩士學位論文 ).武漢理工大學 ,2021： 2～ 7 6 朱二雷 ,汪劉應(yīng) . 液壓制動輪缸活塞卡滯原因分析及預(yù)防措施 . 汽車 維修 ,2021： 10～ 11 7 關(guān)于 M， N， O 類機動車制動的統(tǒng)一規(guī)定 .聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 ECE 法規(guī) 8 郭大俊 . 淺析汽車制動力分配 . 北京汽車， 2021： 5 期 9 方泳龍主編 . 汽車制動理論與設(shè)計 .國防工業(yè)出版社 ， 2021 10 JiHoon Choi, In Lee. Finite element analysis of transient thermoelastic behaviors in disk brakes. Wear,2021,257:4758. 11 Anderson A. E., Knapp R. A.. Hot spotting in automotive fri。零件圖是零件結(jié)構(gòu)、尺寸公差、加工工藝以及技術(shù)要求的集成技術(shù)表達。符合實 際的三維模型為后期裝配圖和零件圖的 圖紙校核 提供了重要的參照依據(jù)。盤式制動器作為應(yīng)用最為廣泛且最有前景的制動器結(jié)構(gòu) ,其性能優(yōu)良與否直接影響其汽車制動性能的好壞，因此熟知其傳統(tǒng)設(shè)計思路，不斷優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計，改善其性能將是汽車制動系設(shè)計師們不斷致力追求 的目標。 制動輪缸中的液壓 ? ，在考慮制動力調(diào)節(jié)裝置作用的情況下，其值一般為 ? =8～ 12Mpa，制動管路液壓在制動時一般不超過 10～ 12Mpa， [16]對