【正文】 ........... 24 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算 ..................................... 24 參考文獻(xiàn) .......................................................... 27 致 謝 ........................................................... 28 附錄 .............................................................. 29 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 第 1章 緒論 1 第 1 章 緒論 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍、也是運(yùn)用得最方便的交通工具。 I 摘 要 Formula SAE比賽由美國(guó)車輛工程師學(xué)會(huì)（ SAE）于 1979年創(chuàng)立，每年在世界各地有 600余支大學(xué)車隊(duì)參加各個(gè)分站賽， 2021年將在中國(guó)舉辦第一屆中國(guó)大學(xué)生方程式賽車，本設(shè)計(jì)將針對(duì)中國(guó)賽程規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。汽車制動(dòng)系統(tǒng)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，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。 1）它必須有兩套獨(dú)立的液壓回路，以防系統(tǒng)泄漏或失效時(shí)，至少在兩輪上還保持有有效的制動(dòng)力。（新內(nèi)容） 制動(dòng)測(cè)試 剎車系統(tǒng)將在動(dòng)態(tài)中測(cè)試。 剎車燈 1）賽車必須配備有至少 15w，或可以從后面看等效的清晰可見的紅色剎車燈。一般摩擦式制動(dòng)器按旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。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)得使領(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，這種結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于中級(jí)轎車的前輪制動(dòng)器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來說不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。 ?定鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤與車輪相連并在制動(dòng)鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。 綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)最終確定本次設(shè)計(jì)采用前后盤式制動(dòng)器，且均為浮鉗盤式制動(dòng)器。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車上的適用范圍。 2)氣頂液式制動(dòng)系 氣頂液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源的一種制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)賽規(guī)及經(jīng)驗(yàn)要求，確定本次設(shè)計(jì)采用 簡(jiǎn)單液壓制動(dòng)。對(duì)于這種形式，若后制動(dòng)回路失效，則一旦前輪抱死即極易喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。 LL型和 HH型在任一回路失效時(shí)，前后制動(dòng)力比值均與 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 第 2章 制動(dòng)系統(tǒng)方案論證分析與選擇 11 正 常情況下相 同，剩余總制動(dòng)力可達(dá)正常值的 50%左右。 當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過推桿推動(dòng)后缸活塞前移，到皮碗掩蓋住旁通孔后，此腔液壓升高。活塞完全復(fù)位后，旁通孔已開放，由制動(dòng)管路繼續(xù)流回主缸而顯多余的油液便可經(jīng)前、后缸的旁通孔流回儲(chǔ)液室。大大的提高了工作的可靠性。地面作用于前、后輪的法向反作用力為 ）gZ1 ( hbLGF ??? （ 31） )(gZ2 haLGF ??? （ 32） 前后輪同時(shí)抱死制動(dòng)時(shí)地面對(duì)前、后輪法向反作用力的變化如表 所示 表 前后輪同時(shí)抱死地面對(duì)前、后輪法向反作用力的變化 φ /NZ1F /NZ2F /GZ1F /GZ2F 0 1474 1662 47% 53% 1533 1603 49% 51% 1592 1544 51% 49% 1650 1486 53% 47% 1709 1427 55% 46% 1768 1368 56% 44% 1827 1309 58% 42% 1886 1250 60% 40% 1944 1192 62% 38% 2021 1133 64% 36% 2062 1074 66% 34% 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 第 3章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 14 制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算 確定前后制動(dòng)力矩分配系數(shù) ? 根據(jù)公式：g0 h bL ?? ?? （ 33） 得到： ?????? L bh?? （ 34） 制 動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，假定前后輪同時(shí)抱死拖滑，此時(shí)所需的前橋制動(dòng)力矩為 egμ1 )( rhbLGM ???? （ 35） 式中， G 為賽車重力； L 為軸距； a 為汽車質(zhì)心到前軸的距離； gh 為汽車質(zhì)心的高度； ? 為附著系數(shù)； er 為輪胎有效半徑。在高速運(yùn)動(dòng)下緊急制動(dòng) , 制動(dòng)盤會(huì)形成熱變形 , 產(chǎn)生顫抖。 圖 31 摩擦襯塊 4） 摩擦襯塊工作面積 對(duì)于盤式制動(dòng)器襯塊工作面積 A，推薦根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在2kg/ ? 范圍內(nèi)選用。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于 250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù) f =～ 已無(wú)大問題。 應(yīng)當(dāng)指出，若 m 過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，襯塊摩擦面上各不同半徑處得滑磨速度相差太遠(yuǎn)，磨損不均勻，因?yàn)閱挝粔毫Ψ植季鶆蜻@一假設(shè)條件不能成立，則上述計(jì)算方法也就不適用。本次設(shè)計(jì)采用的材料為 HT活塞由鋁合金制造。制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積為 VVV ???0 ,式中 V? 為制動(dòng)軟管的變形容積。 制動(dòng)踏板力 pF 和制動(dòng)踏板工作行程 pS 制動(dòng)踏板力 pF 為： )1(14 p0p2 ?? ipdF ? (47) 式中， 0d 為制動(dòng)主缸活塞直徑； p為制動(dòng)管路的液壓； pi 為探班機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； ? 為踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率，可取 ? =～ pi =4， ? =. 制動(dòng)踏板力 應(yīng)滿足以下要求；最大踏板力一般為 500N（乘用車）或 700N（商用車）。此外，作用在制動(dòng)手柄上最大的力，對(duì)乘用車不大于 400N，對(duì)商用車不大于 600N。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。影響方向穩(wěn)定性包括制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況。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)給定參數(shù)和及制動(dòng)力分配系數(shù)，應(yīng)用 EXCEL編制出制動(dòng)力分配曲線如下： 1） 當(dāng) I線與 β線相交時(shí)， 即 0??? =， 即 前后 輪同時(shí)抱死。39。能量負(fù)荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴(yán)重。乘用車的盤式制動(dòng)器在同上的 1v 和 j 的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于 。與之相應(yīng)的襯片與制動(dòng)鼓之間的平均單位壓力 ffp om /? =～ 2/mmN （設(shè)摩擦因素 f =～ ）。 感謝負(fù)責(zé)我們答辯的幾位專業(yè)課老師，因?yàn)橛辛四銈兯淌诘膶I(yè)知識(shí) ，我們才能夠?qū)W以致用。在設(shè)計(jì)之中，我也碰到許多的困難和疑惑，是張紅老師的指點(diǎn)迷津，讓我恍然大悟。單個(gè)車輪制動(dòng)器的比摩擦力為 RAMf μ0 ? （ 59） 式中， μM 為單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩； R為制動(dòng)鼓半徑（襯塊平均半徑 mR 或有效半徑 eR ）； A為單個(gè)制動(dòng)器襯片（襯塊）摩擦面積。 在緊急制動(dòng)到停車的情況下， 2v ，并可認(rèn)為 1?? ，故 ?111 4 2tAvme a? (54) )1(4221a2 ??? tAvme （ 55） 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率比不大于 ，計(jì)算時(shí)取減速度?j 。此時(shí)，由于制動(dòng)時(shí)間很短，實(shí)際上熱能還來不及逸散到大氣中就被制動(dòng)器所吸收，致使制動(dòng)器溫度升高。此時(shí) ggj ??? bm a x2)2 39。 3） 前后輪同時(shí)抱死拖滑。 前者是由于制動(dòng)調(diào)整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。則汽車將偏離原來的路徑。 制動(dòng)效能 制動(dòng)效能 是指在良好路面上，汽車以一定初速度制動(dòng)到停車的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車的減速度。 為了避免空氣侵入制動(dòng)管路，在計(jì)算制動(dòng)主缸活塞回位彈簧時(shí)，應(yīng)保證踏板放開后，制動(dòng)管路中仍保持 ～ 的殘余壓力。 所以 30O 4dV ?? 19. 35m m43 00 ?? ?Vd (46) 主缸的直徑 od 應(yīng)符合 QC/T3111999中規(guī)定的尺寸系列，具體為 19mm、 22mm、 28mm、32mm、 35mm、 38mm、 40mm、 45mm。因此取前輪制動(dòng)輪缸直徑為 32mm. 同理，后輪制動(dòng)輪缸直徑 25m 1010 15554 6 ?????d。輪缸的缸體由灰鑄鐵 HT250制成。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約2030%，但盤得整體厚度較厚。 平均半徑 mR 為 962 771152 21 ????? RRRmmm 式中， 1R 和 2R 為摩擦襯塊扇形表面的內(nèi)半徑和外半徑。一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 第 3章 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 16 差。若此比值偏大，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi) 側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。制動(dòng)盤可以做成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)的需要在制動(dòng)盤中間鑄出通風(fēng)孔道。 根據(jù)相關(guān)資料查出賽車 0? =，故取 0? =。但在后缸活塞直接頂觸前缸活塞時(shí)，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液壓而制動(dòng)。此時(shí)進(jìn)油腔液壓高于壓油腔，因而進(jìn)油腔的油液便從前、后缸活塞的前密封皮碗的邊緣與缸壁間的間隙流入各自的壓油腔以填補(bǔ)真空。在主缸前、后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的油壓分別經(jīng)各自的出油閥和各 自的管路傳到前、后輪制動(dòng)器的輪缸。這時(shí)，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的穩(wěn)定性。 5） 雙半軸對(duì)雙半軸（ HH）型，每個(gè)回路均只對(duì)每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)輪缸起作用。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。 1)氣壓制動(dòng)系 氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系最常見的型式，由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開均很方便，因此被廣 用于總質(zhì)量為 8t以上尤其是 15t 以上的載貨汽車、越野汽車和客車上，但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢， 作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)（ ),因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)啟動(dòng)的第二控制元件 繼動(dòng)閥（即加速閥）以及快放閥；管路工作壓力較低（一半為 )。 液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng)通常稱為液壓制動(dòng)系，用于行車制動(dòng)裝置。 7）襯塊與制動(dòng)盤間的間隙小，縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。 圖 25 雙向增力式制動(dòng)器 盤式制動(dòng)器 盤式制動(dòng)器按摩