【正文】 許多盤(pán)式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝，以便及時(shí)更換摩擦襯片。一般多在鉗體中加工出制動(dòng)油缸，也有將單獨(dú)制 造的油缸裝嵌入鉗體中的。后一種的圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸。輪缸的 缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。例如采用偏心支承銷或偏心輪。 制動(dòng)底板 制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。 CA1041 屬于輕型載貨汽車，因此 本設(shè)計(jì)制動(dòng)鼓采用 HT200 灰鑄鐵鑄造，制動(dòng)鼓壁的厚度選取 14mm。中型、重型貨車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵 HT200 或合金鑄鐵制造的制動(dòng)鼓 (圖(a))；輕型貨車和一些轎車則采 用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動(dòng)鼓 (圖 (b))；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓 (圖 (c))在轎車上得到了日益廣泛的應(yīng)用 ， 其耐磨性和散熱性都很好，而且減小了質(zhì)量。 比能量耗散率過(guò)高，不僅會(huì)加速制動(dòng)襯片的磨損，而且可能引起制動(dòng)鼓 或盤(pán) 的龜裂。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)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。如圖 41 所示，平均半徑為 2 21 RRRm ?? 式中 1R ， 2R —— 扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。 對(duì)具有兩蹄的制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 221121 BPBPTTT TfTff ???? （ ） 由式（ ）和式 （ ） 知 ? ?11139。39。39。 圖 張開(kāi)力計(jì)算用圖 增勢(shì)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩1TfT可表達(dá)如下： 111 ?fNTTf ? () 式中 : 1N ——單元法向力的合力； 1? ——摩擦力 1fN 的作用半徑 (見(jiàn)圖 )。 參見(jiàn)圖 ， ?? 所對(duì)應(yīng)的圓弧，圓弧面上的半徑方向作用的正壓力為 ?qRd ，摩擦黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 25 力為 ?fqRd 。根據(jù)國(guó)外資料，對(duì)于摩擦片磨損具有如下關(guān)系式 fqvKW 11 ? （ ） 式中： W1 ——磨損量； K1 ——磨損常數(shù)； f ——摩擦系數(shù)； q ——單位壓力； v ——磨擦襯片與制動(dòng)鼓之間的相對(duì)滑動(dòng)速度。 cosAC O A ???? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 23 圖 制動(dòng)摩擦片徑向變形分析簡(jiǎn)圖 從圖 中的幾何關(guān)系可看到 ?? s inc o s 39。若此比值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 Ra ? ，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況取 118?a mm 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置 k 與 c 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 如圖 所示，制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 盡可能地小 設(shè)計(jì)時(shí)常取 30?k mm，以使 c 盡可能地大 ，初步設(shè)計(jì)可暫取 ， Rc ? 根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況取 120?c mm。 摩擦襯片的包角 ? 通常在 ?? 120~90?? 范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角?? 120~90?? 時(shí)磨損最小，制動(dòng)鼓的溫度也最低，而制動(dòng)效能則最高。就整個(gè)鼓式制動(dòng)器而言，也在不同程度上存在以 BF 為表征的效能本身與其穩(wěn)定 性之間的矛盾。這時(shí)只能通過(guò)倒轉(zhuǎn)制動(dòng)鼓消除制動(dòng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 17 圖 鼓式制動(dòng)器的簡(jiǎn)化受力圖 對(duì)領(lǐng)蹄取繞支點(diǎn) A 的力矩平衡方程，即 0??? NbnF CPh （ ） 由上式得領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 ???????????????bcffbhPNfBFT11 （ ） 當(dāng)制動(dòng)鼓逆轉(zhuǎn)時(shí)，上述制動(dòng)蹄便又成為從蹄，這時(shí)摩擦力 fN 的方向與圖 所 示相反，用上述分析方法，同樣可得到從蹄繞支點(diǎn) A 的力矩平衡方程，即 0??? NbnF CPh （ ） ???????????????bcffbhPNfBFT12 （ ） 由式 (315)可知：當(dāng) f 趨近于占 cb/ 時(shí)，對(duì)于某一有限張開(kāi)力 P ，制動(dòng)鼓摩擦力 趨于無(wú)窮大。 )( )( 1m a x2 ????????? egf rqhLLGT ?N?m 3 8 2 7 m a x2m a x1 ?????? ff TT ?? N?m 單個(gè)車輪 制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為 max1fT 、 max2fT 的一半，為 3193 N?m 和?m。 當(dāng) 0??? 時(shí)，可能得到的最大總制動(dòng)力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即11 ?FFB ? 。國(guó)外有關(guān)文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)：轎車取 ?? ；貨車取 ?? 為宜。為了防止汽車制動(dòng)時(shí)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)車輪抱死但尚無(wú)任何車輪抱死時(shí)的制動(dòng)減速度為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。 LL 型與 HH 型在任一回路失效 時(shí)，前、后制動(dòng)力比值均與正常情況下相同，剩余總制動(dòng)力 LL型可達(dá)正常值的 80%而 HH型約為 50%左右。此時(shí)前、后各有一側(cè)車輪有制動(dòng)作用使制動(dòng)力不對(duì)稱，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車失去方向穩(wěn)定性。選擇分路方案時(shí)主要是考慮其制動(dòng)效能的損失程度、制動(dòng)力的不對(duì)稱情況和回路系統(tǒng)的復(fù)雜程度等。真空伺服制動(dòng)的伺服用真空度 (負(fù)壓 )一般可達(dá) ～ ；空氣 伺服制動(dòng)的伺服氣壓一般能達(dá)到 ～ ，故在輸出力相同的條件下， 空氣伺服氣室直徑比真空伺服氣室的小得多。在液壓泵出故障時(shí)，開(kāi)式的即不起制動(dòng)作用，而閉式的還有可能利用蓄能器的壓力繼續(xù)進(jìn)行若干次制動(dòng)。氣壓制動(dòng)在總質(zhì)量 8t 以上的貨車和客車上得到廣泛應(yīng)用。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是過(guò)度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系效能降低，甚至完全失效。 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式的方案比較選擇 根據(jù)制動(dòng)力源的不同 ， 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類型。因此得到廣泛的應(yīng)用，特別是用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的后輪制動(dòng)器 [2]。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式、和電磁式等三種形式。 （ 4） 確定制動(dòng)器制動(dòng)力、摩擦片壽命及構(gòu)造、參數(shù) 制動(dòng)器必需制動(dòng)力求出后，考慮摩擦片壽命和由輪胎尺寸等所限制的空間，選定制動(dòng)器的 型式、構(gòu)造和參數(shù)，繪制布置圖，進(jìn)行制動(dòng)力制動(dòng)力矩計(jì)算、摩擦磨損計(jì)算。 通過(guò)查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，確定 汽車 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵 裝置，是汽車上最重要的安全件。 2） 駐車制動(dòng)采用的形式。 第 2 章 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案 設(shè)計(jì) 汽車 制動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，主要涉及制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式選擇 ，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇，制動(dòng) 管路布置結(jié)構(gòu)型式的選擇等三個(gè)方面。鼓式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于商用車，同時(shí)鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低 。 （ a） （ b） （ c） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 （ d） （ e） （ f） （ a）領(lǐng)從蹄式（凸輪張開(kāi)）；（ b）領(lǐng)從蹄式（制動(dòng)輪缸張開(kāi)）；（ c）雙領(lǐng)蹄式（非雙向，平衡式）； （ d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（ e）單向增力式；（ f）雙向增力式 圖 鼓式制動(dòng)器簡(jiǎn)圖 制動(dòng)蹄按其張開(kāi)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。 前盤(pán)式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式可分為固定鉗盤(pán)和浮動(dòng)鉗盤(pán)兩種。但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠 (故障少 )，還廣泛地應(yīng)用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中 [2]。 氣壓制動(dòng) 是應(yīng)用最多的動(dòng)力制動(dòng)之一。 全液壓動(dòng)力制動(dòng)，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源，有閉式 (常壓式 )與開(kāi)式 (常流式 )兩種。正常情況下其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，還可以全靠人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)以產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力，因而從中級(jí)以上的轎車到重型貨車，都廣泛采用伺服制動(dòng)。應(yīng)將汽車的全部行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路失效后，其他完好的回路仍能可靠地工作。對(duì)于前驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能 將顯著降低并小于正常情況下的一半，另外由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過(guò)大的踏板力會(huì)使后輪抱死導(dǎo)致汽車甩尾。簡(jiǎn)稱 HH 型。按 GB725820xx 的規(guī)定，行車制動(dòng)必須作用在車輛的所有的車輪上。 當(dāng) 0??? 時(shí)， 0??q ， 1?? ，利用率最高。 求得： ?? 進(jìn)而求得 qhLLGGqFFgBB )( 021 ??? ???? （ ） qhLLGGqFF gBB )()1()1( 012 ??? ?????? （ ） 式中： q ——制動(dòng)強(qiáng)度； BF ——汽車總的地面制動(dòng)力； 1BF ——前軸車輪的地面制動(dòng)力； 2BF ——后軸車輪的地面制動(dòng)力 。 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 GB12676—1999 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 符合 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ? BF q ? GB12676—1999 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 eff rFT 11 ? eff rFT 22? （ ） 式中： 1fF ——前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ?11 ZFf ? ； 2fF ——后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ?22 ZFf ? ； 1Z ——作用于前軸車輪上的地面法向反力； 2Z ——作用于后軸車輪上的地面法向反力； er ——車輪的 有效半徑。今假設(shè)在張力 P 的作用下制動(dòng)蹄摩擦襯片與鼓之間作用 力的合力 N 如圖 所示作用于襯片的 B 點(diǎn)上。圖 給出了領(lǐng)蹄與從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對(duì)摩擦黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 18 系數(shù)的關(guān)系曲線。制動(dòng)器因數(shù) BF 對(duì)摩擦系數(shù) 的敏感性可由 dfdBFT / 來(lái)衡量，因而 dfdBFT / 稱為制動(dòng)器的敏感度，它是制動(dòng)器效能穩(wěn)定性的主要決定因素，而 f 除決定于摩擦副材料外，又與摩擦副表面的溫度和水濕程度有關(guān)，制動(dòng)時(shí)摩擦生熱，因而溫度是經(jīng)常起作用的因素，熱穩(wěn)定性更為重要。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動(dòng)鼓直徑 D 的尺寸。 摩擦襯片起始角 0? 摩擦襯片起始角 0? 如圖 所示。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì) 時(shí)，并非一定要追求最高摩擦系數(shù)的材料。 摩擦襯塊工作面積 A 推薦根據(jù)制動(dòng)器摩擦襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在 22 /~/ cmkgcmkg 范圍內(nèi)選取。 如圖 所示，制動(dòng)蹄在張開(kāi)力 P 作用下繞支承銷 O? 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)張開(kāi)，設(shè)其轉(zhuǎn)角 為 ?? ，則蹄片上某任意點(diǎn) A 的位移 AB 為 AB = AO? 的徑向線上。結(jié)果 表 示于圖 。 為計(jì)算有一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄片上的力矩1TfT，在摩擦襯片表面上取一橫向單元面積，并使其位于與 1y 軸的交角為 ? 處，單元面積為 ?bRd 。39。39。239。 因此鼓式制動(dòng)器參數(shù)選取符合設(shè)計(jì)要求。 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。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為 W/mm2。 為了使汽車能在接近于由上式確定的坡度為 ? 的坡路上停駐，則應(yīng)使后軸上的駐車制動(dòng)力矩接近于由 ? 所確定的極限值 ?sineagrm (因 ?? ?? )，并保證在下坡路上能停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚從 11mm 增至 20mm，摩擦表面平均最高溫度