【正文】 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)。并對(duì)鼓式制動(dòng)器各個(gè)零件的材料進(jìn)行了選擇。沒(méi)有超出最的位移量，所以滿足強(qiáng)度要求。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]。最后得到摩擦片的位移云圖，如圖 所示。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。點(diǎn)擊【確定】完成。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。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。這就將本次設(shè)計(jì)的實(shí)體模型建立出來(lái)。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。 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。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”。 退出草繪模式，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果選擇拉伸寬度為 “64mm”。 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。 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 。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。 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。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 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)。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。 19 2?——由于摩 擦襯片變形而引起的輪缸活塞。 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。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。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。因此，包角一般不宜大于 120176。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。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚： 轎車制動(dòng)鼓壁厚取為 7—12mm。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)。 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)。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。 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]。 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。 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。它也屬于平衡式制動(dòng)器。 “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]。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(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。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制裝配圖和零件圖。作為世界經(jīng)濟(jì)大國(guó)的美國(guó)的汽車就一直處于汽車行業(yè)領(lǐng)頭地位。我 3 國(guó)在 九五 計(jì)劃期間大力推廣 CAD 技術(shù)，機(jī)械行業(yè)大中型企業(yè) CAD 的普及率從 八五末的 20%提高到目前的 70%。 鼓式制動(dòng)器是早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，其剎車鼓的設(shè)計(jì) 1902 年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到 1920 年左右才開(kāi)始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。 2 鼓式相對(duì)盤式，其制動(dòng)效能和散熱性要差許多。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng) ,它是制約汽 車運(yùn)動(dòng)的裝置。使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動(dòng)效能以保證汽車的安全性；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對(duì)人體無(wú)害的材料。設(shè)計(jì)中采用的是領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，兼顧了制動(dòng)器效能因數(shù)和制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性。 目前使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為如今研究現(xiàn)狀，也必將成為以后的發(fā)展趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的使用可降低工程設(shè)計(jì)成本的 13%~30%，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間30%~60%，增加分析問(wèn)題的深度和廣度 3~35 倍，提高作業(yè)生產(chǎn)率 40%~70%，提高設(shè)備利用率 2~3 倍，減少加工過(guò)程 30%~60%,降低人工成本 5%~20%。例如 ,美國(guó)的 ANSYS 公司已經(jīng)利用有限元分析軟件 ANSYS 進(jìn)行了鋼板彈簧精確設(shè)計(jì) 。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí) ,由于車輛受到與行駛方向相反的外力 ,所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至 0,對(duì)這一過(guò)程中車輛受力情況的分析有助于制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì) ,因此制動(dòng)過(guò)程受力情況分析是車輛試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基 礎(chǔ) ,由于這一過(guò)程較為復(fù)雜 ,因此一般在實(shí)際中只能建立簡(jiǎn)化模型分析 ,通常人們主要從三個(gè)方面來(lái)對(duì)制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析和評(píng)價(jià) : (1)制動(dòng)效能 :即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； (2)制動(dòng)效能的恒定性 :即抗熱衰退性； (3)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性； 目前 ,對(duì)于整車制動(dòng)系統(tǒng)的研究主要通過(guò)路試或臺(tái)架進(jìn)行 ,由于在汽車道路試驗(yàn)中車輪扭矩不易測(cè)量 ,因此 ,多數(shù)有關(guān)傳動(dòng)系和制動(dòng)系的試驗(yàn)均通過(guò)間接測(cè)量來(lái)進(jìn)行汽車 4 在道路上行駛 ,其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動(dòng)變化的根據(jù) ,在汽車道路試驗(yàn)中 ,如果能夠方便地測(cè)量出車輪上扭矩的變化 ,則可為汽車整車制動(dòng)系統(tǒng) 性能研究提供更全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和性能評(píng)價(jià) [2]。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對(duì)調(diào)了。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。 （ 2）全盤式 在全盤式制動(dòng)器中，摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為 圓形盤，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦 9 表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離合器相同。 因?yàn)?比亞迪 F3 轎車屬于家庭用經(jīng)濟(jì)型小型轎車，所以基于汽車的生產(chǎn)成本應(yīng)符合適用人群的原則，再綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定 比亞迪 F3 轎車的制動(dòng)器設(shè)計(jì)采用前盤后鼓式。 輪的法 向 反作用力 BF ——地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面 制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反， N； er ——車輪有效半徑， m。當(dāng)制動(dòng)到 ? =0 以后，地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 ?F 值后就不再增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力 fF 由于踏板力 PF 的增大使摩擦力矩 fT 增大而繼續(xù)上升(見(jiàn)圖 )。m () eff rFT 22 ? == N 取 D=300mm。為防止制動(dòng)鼓工作時(shí)受載變形，常在制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來(lái)加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。 這里?。?Ap=150cm2.， b=64mm。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。 中型，重型載貨汽車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵 HT200或合金鑄鐵制造的制動(dòng)鼓；輕型貨車和一些轎車則采用鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合制動(dòng)鼓；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓在轎車上得到了日益廣泛的應(yīng)用；鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金也是鑄到一起的，這中內(nèi)鑲一層珠光體組織的灰鑄鐵作為工作表面，其耐磨性和散熱性都很好，而且減少了質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)底板的材料： HT200 后輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 pPdw ?2? （ ） 式中： p—考慮到制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓， p=8Mp～ 12Mp。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車的制動(dòng)效能就越好 [9]。影響方向穩(wěn)定性的包括制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況 [6]。 側(cè)滑是指汽車制動(dòng)時(shí)某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。 根據(jù)所給參數(shù)及制動(dòng)力分配系數(shù)，繪制出制動(dòng)力分配曲線如圖 ： 當(dāng) I 線與 β線相交時(shí)，前、后輪同時(shí)抱死。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素 [12]。 )1(221 222 ???? tAvme a=)(30 00 50 2 ????? ?=2/mmw 轎車鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 2/mmw，故符合要求。 1LarctgL hg?? ?? ? () = ???arctg =16? 最大停駐坡高度應(yīng)不小于 16%～ 20%，故符合要求。 本章就是以 Pro/ENGINEER Wildfire 軟件進(jìn)行關(guān)于對(duì)鼓式制動(dòng)器模型的三維建模。 27 圖 制動(dòng)蹄 完整結(jié)構(gòu) 利用 “拉伸 ”工具就可以完成建模，在草繪階段繪制圓弧時(shí)保證弧度形