【正文】 與制動(dòng)蹄摩擦路片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為： 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn) )，則蹄 1 為領(lǐng)蹄，蹄 2 為從蹄。 “增勢(shì) ”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而 “減勢(shì) ”作用使從蹄所受的法向反力減小 [3]。如圖 所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動(dòng)器 [4]。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力 不能相互平衡，因此它居于一種非 平衡式制動(dòng)器。 圖 單向增力式制動(dòng)器 雙向增力式制動(dòng)器 將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換 用雙活塞式制動(dòng)輪缸，其上端的支承 8 銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動(dòng)器。 但由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。 圖 雙向增力式制動(dòng)器 盤式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。 ② 浮動(dòng)盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤的內(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)盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性??；成本低；浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。所以在汽車高速行駛時(shí)均能保證制動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性 [6]。 ⑤ 車速對(duì)踏板力的影響較小。 10 第 3章 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用 比亞迪 F3 轎車的具體參數(shù)如下： 整車質(zhì)量： 空載： 1200kg 滿載： 1600kg 質(zhì)心位置： a= b= 質(zhì)心高度： 空載： hg= 滿載： hg= 軸 距： L= 輪 距 : L 0= 最高車速： 180km/h 最大功率 /轉(zhuǎn)速： 78/6000 kw/rpm 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速： 134/4500 N 11 根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0??，故取0?=。即 fF 取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。此后制動(dòng)力矩 fT 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而 eff rTF /? 即成為與 BF 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。 由以上兩 式可求得前、后軸車輪附著力為 ??? )()( 221 ggB qhLLGLhFLLGF ???? （ ） ??? )()( 112 ggB qhLLGLhFLLGF ???? （ ） 上式表明：汽車在附著系數(shù) ? 為任意確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度 q 或總制動(dòng)力 BF 的函數(shù)。 選取 ?=，則： BF = GFFFF BBff ?????2121 （ ） = x1200 ? =8232N BF / 2BF = （ ） 由 式（ ）、式（ ）得： 1BF =, 2BF = 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 ： eff rFT 11 ? ==m 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 輸入 力 0F 一定時(shí)，制 動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。 依據(jù)汽車后輪輪胎型號(hào)： 195/60R15 于是，得輪輞直徑 Dr: Dr = x 15=381 mm （ 1 in=） 取 D／ Dr= 則制動(dòng)鼓內(nèi)徑直徑 :D= x Dr== 參照 中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》，輪輞直徑 15 英寸的制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑不超過(guò) 300mm。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚： 轎車制動(dòng)鼓壁厚取為 7—12mm。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本?！?100176。因此，包角一般不宜大于 120176。根據(jù) 中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》， 對(duì)于（ ~） t 的轎車，單個(gè)制動(dòng)器總的摩擦面積 Ap 為（ 100~200） cm2,見(jiàn)表 。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。 17 摩擦襯片的摩擦系數(shù) 摩擦片摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響很大，選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩 擦系數(shù)的材料。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料向匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面摩擦均勻。 制動(dòng) 蹄腹板和翼 緣的厚度， 轎車的約 為 3mm~5mm； 貨 車的約 為5mm~8mm。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程增大，襯片磨損也不均勻。 19 2?——由于摩 擦襯片變形而引起的輪缸活塞。制動(dòng)效能是制動(dòng)性能中最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)際上是把汽車行駛的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。 制動(dòng)過(guò)程中汽車維持直線行駛，或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。 20 方向穩(wěn)定性是從制動(dòng)跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力等方面考驗(yàn)。而后者是屬于系統(tǒng)性誤差。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 所以，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問(wèn)題。 1 2 1 2 I 線 線（滿載） I 線（滿載） I 線（空載） ?= B 0 Fb1/KN FB2/KN 圖 轎車的 I 曲線和 ? 線 21 假設(shè)汽車是在水平的，堅(jiān)硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。 則 ?1211 221 tAvme a??= 2 ???? ?=2/mmw 轎車盤式制動(dòng)器的 比能量耗散率應(yīng)不大于 2/，故符合要求。 駐車制動(dòng)計(jì)算 (1)汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角? hgL Larctg ??? ?? 1 () = ???arctg =25? 式中：?—車輪與輪面摩擦系數(shù)，取 ； 1L—汽車質(zhì)心至前軸間距離； 24 L—軸距 。? 39。 通過(guò)對(duì)制動(dòng)減速度，制動(dòng)距離和摩擦片的磨損特性以及駐車制動(dòng)時(shí)的角度進(jìn)行了分析和計(jì)算。目前， Pro/ENGINEER Wildfire 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電器、磨具等領(lǐng)域 [10]。 退出草繪模式，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果選擇拉伸寬度為 “64mm”。 在得到一個(gè)制動(dòng)蹄模型后，選取整個(gè)模型，利用 “鏡像 ”工具，以 FRONG 面為基準(zhǔn)進(jìn)行鏡像，得到完整制動(dòng)蹄，見(jiàn)圖 。如圖 所示： 圖 摩擦 襯 片 28 彈簧建模 新建立一個(gè) “零件 ”，命名為 “l(fā)alitanhuan”。 圖 拉力 彈簧 29 制動(dòng)輪缸的建模，主要運(yùn)用 “拉伸 ”、 “旋轉(zhuǎn) ”、 “打孔 ”、 “拔模 ”等建模命令。 圖 制動(dòng)輪缸 制動(dòng)底板是制動(dòng)蹄、后制動(dòng)輪缸、止動(dòng)桿、壓桿以及支撐銷，加緊銷等零件的裝配承載底板，并要與制動(dòng) 鼓結(jié)合在一起。 30 圖 制動(dòng)底板 主體拔模 圖 制動(dòng)底板 制動(dòng)鼓的建模，主要運(yùn)用的是 “旋轉(zhuǎn) ”命令。輸入計(jì)算的尺寸，進(jìn)行 360度旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖 所示 32 圖 放氣螺栓 制動(dòng)輪缸放氣螺栓的建模，主要運(yùn)用的是 “旋轉(zhuǎn) ”命令。在裝配中用到的命令 第一個(gè)添加的組件是后輪軸，然后依次將制動(dòng)底板、后制動(dòng)輪缸、制動(dòng)蹄、摩擦片、制動(dòng)板、壓縮彈簧、制動(dòng)桿、楔形塊、制動(dòng)鼓等組件依次裝配好。這就將本次設(shè)計(jì)的實(shí)體模型建立出來(lái)。 Ansys與 Pro/E連接的建立 ANSYS在默認(rèn)的情況下是不能直接對(duì) Pro /E中的 pat(或 asm)文件進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換的 ,必須通過(guò)以下對(duì) ANSYS設(shè)置連接過(guò)程進(jìn)行激活模塊 : 鼠標(biāo)點(diǎn)擊 “開(kāi)始 → 程序 →→Utilities→ANS_ADM IN”, 出現(xiàn)如圖 1的對(duì)話框 ,選擇 configuration options→OK, 接下來(lái)的對(duì)話框順序選取。出現(xiàn)對(duì)話框提示在 Pro /E目錄下建立了一個(gè) , 圖 生成 config anscon 點(diǎn)擊確定完成配置 ,運(yùn)行 Pro /E,工具菜單后面出現(xiàn)了 ,說(shuō)明連接成功了?？梢赃x擇多種圖元類型進(jìn)行輸出 , 但是不能同時(shí)輸出曲面和實(shí)體或者曲面和殼。導(dǎo)入到另一個(gè)系統(tǒng)時(shí) , 該組件就擔(dān)當(dāng)一個(gè)零件的角色。用它可創(chuàng)建帶有各自的幾何和外部參照的元件零件和子組件。點(diǎn)擊【確定】完成。通過(guò)用戶界面操作導(dǎo)入 IGES 的步驟是 :選擇主菜單【 File】下的子菜單【 Import】的次級(jí) 子菜單【 IGES...】 , 彈出導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對(duì)話框 , 在導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對(duì)話框中可以設(shè)置 : 是否導(dǎo)入所有數(shù)據(jù)，是否合并圖元 , 是否創(chuàng)建實(shí)體，是否刪除小面。按類型可分為梁?jiǎn)卧?、桿單元、平面單元和三維實(shí)體單元等等。有限元網(wǎng)格的劃分過(guò)程包括 2 個(gè)步驟： （ 1）建立單元數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括單元的種類（ TYPE），單元的幾何常數(shù)（ R），單元的材料屬性（ MP）。最后得到摩擦片的位移云圖，如圖 所示。摩擦襯片的徑向增大 ，考慮轉(zhuǎn)動(dòng)使襯片端位移增大。其中許多單元有好幾種可選擇特性來(lái)勝任不同的功能[17]。 （ 2） .設(shè)定網(wǎng)格劃分的參數(shù)。沒(méi)有超出最的位移量，所以滿足強(qiáng)度要求。 43 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以比亞迪 F3 轎車為研究對(duì)象，為其設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器。并對(duì)鼓式制動(dòng)器各個(gè)零件的材料進(jìn)行了選擇。最后設(shè)計(jì)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。通過(guò)這樣的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)與技能解決本專業(yè)范圍內(nèi)一項(xiàng)有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)制造、科研實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)管理等課題；另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，獨(dú)立 解決問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲是巨大的，這不僅僅是由于自己的努力，更重要的還有指導(dǎo)老師、以及同學(xué)們的幫助，在此我再次向幫助過(guò)我的人表示深深的感謝！ 46