【正文】 L hL g02 ?? ?? （ ） 式中： 0? — 同步附著系數(shù) ； gh — 質(zhì)心高度， mm； L — 軸距， mm； 2L — 質(zhì)心到后軸的距離 ， mm 得： 2 1 1 1 7 7 84 7 6 0 00 ????? (1)當(dāng)?＜ 時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； (2)當(dāng) ＞0時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性； (3)當(dāng)?＝0時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車(chē)前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 第 3章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用 CQ3253TMG384 貨車(chē)的具體參數(shù)如下： 整車(chē)質(zhì)量： 空載： 8900kg 滿(mǎn)載： 18900kg 質(zhì)心至前軸的距離： 空載： 2674mm 滿(mǎn)載： 3822mm 質(zhì)心至后軸的距離： 空載： 2926mm 滿(mǎn)載： 1778mm 質(zhì)心高度 ： 空載： hg=1052mm 滿(mǎn)載： hg=1211mm 軸 距 ： L=5600mm 最高車(chē)速： 85km/h 輪 胎： 12 同步附著系數(shù)的分析 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車(chē)輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任意角速 ? 度＞ 0 的車(chē)輪，其力矩平衡方程為 0?? ebf rFT （ ） 式中： fT — 制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反， N?m； bF ―地面作用于車(chē)輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱(chēng)為地面制動(dòng)力，其方向與汽車(chē)行駛方向相反， N； er ―車(chē)輪有效半徑， m。因此，在轎車(chē)領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤(pán)式制動(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車(chē)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(chē)制 動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車(chē)時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。汽車(chē)倒車(chē)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。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。制動(dòng)力由車(chē)輪經(jīng)車(chē)橋和懸架傳給車(chē)架和車(chē)身，迫使整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)生一定的減速度。行車(chē)制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝 置多為手操縱 ； （ 4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 制動(dòng)系的功用是使汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車(chē)；在下坡行使時(shí)，使汽車(chē)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速；使汽車(chē)可靠地停在原地或坡道上。 20xx 年 JinchunHuang,Charles 以有限元為手段研究了鼓式制動(dòng)器嘯叫的機(jī)理。 (3)可滿(mǎn)足不同零件曲面的公式化高精度設(shè)計(jì)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，已使工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點(diǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)方面表現(xiàn)的尤為顯著。 不過(guò)對(duì)于重型車(chē)來(lái)說(shuō)，由于車(chē)速一般不是很高，剎車(chē)蹄的耐用程度也比盤(pán)式制動(dòng)器高，因此許多重型車(chē)至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 目前，汽車(chē)所用都制動(dòng)器幾乎都是摩擦式 的，可分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。 應(yīng)用Pro/E 軟件建立制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型 ,然后利用 Ansys 軟 件 對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為 重型貨車(chē)制動(dòng)器 的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法，可縮該制動(dòng)器的研發(fā)周期 , 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本 , 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。可見(jiàn)，制動(dòng)器是保證行車(chē)安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。 。 針對(duì)以上缺點(diǎn)，現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器則采 取一些改進(jìn)措施： 1）合理確定制動(dòng)鼓的直徑 2）合理確定摩擦襯片寬度 3）合理確定輪轂散熱結(jié)構(gòu) 4）合理選擇輪胎和輪輞 5）加裝氣門(mén)嘴固定卡 6）采用目前較先進(jìn)的技術(shù)，以防車(chē)輪過(guò)熱，如采用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂、使用緩速器。 Pro／ E 的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) (又稱(chēng)尺寸驅(qū)動(dòng)幾何技術(shù) )的基本思想，是和幾何約束確定產(chǎn)品形狀的幾何特征，參數(shù)化的產(chǎn)品模型由幾何模型和幾何約束共同構(gòu)成，完備的約束模型通 過(guò)尺寸對(duì)幾何形狀的某些控制元素加以約束，構(gòu)成幾何元素惟一完整的表示。 20xx 年呂振華、亓昌利用有限 元分析軟件 ADINA 建立一種蹄－鼓式制動(dòng)器熱彈性耦合動(dòng)力學(xué)分析的三維有限元模型，探討了進(jìn)行制動(dòng)器熱彈性耦合有限元分析的過(guò)程，通過(guò)仿真計(jì)算得到制動(dòng)器工作過(guò)程中摩擦副間接觸力分布、制動(dòng)鼓瞬態(tài)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)等重要信息。制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車(chē)行使的重要保障。詳見(jiàn) QC/T2391997； （ 3）工作可靠。 制動(dòng)原理和工作過(guò)程 要使行使中的汽車(chē)減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過(guò)兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開(kāi)而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。 摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤(pán)式和帶式三種。在汽車(chē)制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車(chē)的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車(chē)已很少采用。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 若在汽車(chē)前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，則稱(chēng)為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖 所示。 雙向增力式制動(dòng)器在大型高速轎車(chē)上用的較多，而且常常將其作為行車(chē)制動(dòng)與駐車(chē)制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車(chē)制動(dòng)是由液壓經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開(kāi)力進(jìn)行制動(dòng)，而駐 車(chē)制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)鋼索拉繩及杠桿等機(jī)械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。 方案確定 本 次設(shè)計(jì)以 CQ3253TMG384 型貨車(chē)為依據(jù)， 采 用領(lǐng)從蹄鼓式制動(dòng)器，且為凸輪 11 式制動(dòng)器。要確定 ? 值首先就要選取同步附著系數(shù) 0? 。 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定 應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。由此間隙要求 及輪輞的 尺寸及渴 求得制動(dòng) 鼓直徑的 尺寸。cm～ 40 N 摩擦襯片寬度 b 和包角β 摩擦襯片的包角可在 900～ 1200 范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角在 900～ 1200時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度也最低，且制動(dòng)效能最高。即 ?RbAp ? （ ） 式中，包角 以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。為了使具有支承銷(xiāo)的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。摩擦襯片的厚度，轎車(chē)多為 ～ 5mm；貨車(chē)多為 8mm 以上。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。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。膜片式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)室壁的加工要求不高，無(wú)摩擦副，密封性好。m a x ( c o s 2 c o s 2 ) / 4yF P b R ???? （ ） 其中 ： ??100? ??13039。39。39。m a x ( c o s 2 c o s 2 ) / 4yF P b R ???? （ ） 式中 ： 100?? ??13039。39。39。1139。c/b= 從蹄制動(dòng)蹄因數(shù) 根據(jù)公式 ??????????????bcffbhBFT12 （ ） 得 ?????? ??? = 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是完成了同步附著參數(shù)及鼓式制動(dòng)器的基本參數(shù)設(shè)計(jì)，還確定了鼓式制動(dòng)器的主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)際上是把汽車(chē)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。 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)。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 制動(dòng)減速度 制動(dòng)系的作用效果，可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)。 汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程，是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。 L f= 7522441550 2??1497J/2≤1000J/2～ 1500J/2cm 故符合要求。? = 2 9 2 6 0 0 2 6 7 ?? ?a rctg =? 最大停駐 坡高度應(yīng)不小于 16%～ 20%，故符合要求。 （如圖 51）。 彈簧建模 新建立一個(gè) “零件 ”，命名為 “tanhuang”。如圖 511 所示。裝配的基本步驟是：新建組件文件；添加裝配元件；約束裝配元件，在這步驟中會(huì)用到 “匹配 ”、 “對(duì)齊 ”、 “重合 ”、 “定向 ”等相關(guān)命令，在 “移動(dòng) ”中會(huì)多次用到 “平移 ”和 “旋轉(zhuǎn) ” ；最后可以編輯裝配元件。這就將本次設(shè)計(jì)的實(shí)體模型建立出來(lái)。有限元網(wǎng)格的劃分過(guò)程包括 2個(gè)步驟： ? 建立單元數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括單元的種類(lèi)（ TYPE），單元的幾何常數(shù)（ R），單元的材料屬性（ MP）。應(yīng)力較高的區(qū)域?yàn)槟Σ烈r片上部接近促動(dòng)力作用的區(qū)域，圖中標(biāo) 從識(shí)為 MX 處，最大應(yīng)力為 ，襯片的屈服極限為 15MPa， 最大應(yīng)力沒(méi)有超出屈服極限，所以摩擦片的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足材料強(qiáng)度要求。 （ 3）網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分是生成單元和節(jié)點(diǎn)的過(guò)程，在有限元的求解計(jì)算中，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，最終都是傳遞到有限元模型上（節(jié)點(diǎn)和單元）進(jìn)行求解 [17]。進(jìn)行擴(kuò)展求解，從主菜單中選擇 solution 進(jìn)入求解器模塊，選擇 load step opts 進(jìn)行進(jìn)一步操作，再次求解，從主菜單中選擇Solution solve Current LS 命令，顯示結(jié)果振型圖 619. 完成零件的有限元。 ? 設(shè)定 網(wǎng)格劃分的參數(shù)，最主要是定義對(duì)象邊界元素的大小和數(shù)目 [13]。（如圖 68） 圖 68 單元類(lèi)型 （ 2）定義材料屬性 用主菜單中選擇 prefrocessormaterial propsmateria model 命令選擇，填入 彈性模量 （2/Nm）： 泊松比（?）： 密度（3/kg m）：。完成前兩步即可進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并完成有限元模型的建立，如果不滿(mǎn)意網(wǎng)格的結(jié)果，也可以清除網(wǎng)格，重新定義元素的大小、數(shù)目，再進(jìn)行網(wǎng)格，直到得到滿(mǎn)意的網(wǎng)格為止。 38 第 6章 制動(dòng)器零件的有限元分析 有限元方法是求解各種復(fù)雜數(shù)學(xué)物理問(wèn) 題的重要方法，處理各種復(fù)雜工程問(wèn)題的重要方法，是處理各種復(fù)雜工程問(wèn)題的重要分析手段，也是進(jìn)行科學(xué)問(wèn)題的重要工具，ANSYS 典型的分析過(guò)程由前處理、求解計(jì)算和后處理三個(gè)部分組成，前處理模塊主要由兩部分組成：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。在裝配中用到的命令 添加依次添加將制動(dòng)底板、 凸輪軸 、制動(dòng)蹄、摩擦片、 滾輪 、 滾輪軸 、 支承銷(xiāo) 、 鎖止片 、 回位彈簧、 制動(dòng)鼓等組件依次裝配好。輸入計(jì)算的尺寸，進(jìn)行 360 度旋轉(zhuǎn)；再用 “打孔 ”工具進(jìn)行軸孔和螺栓孔的建立。最后單擊 “完成 ”得到彈簧模型。 (3)利用“筋”特征做出如圖的筋形狀（圖 53）。所得到的數(shù)值都滿(mǎn)足于制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的需要。 hg— 汽車(chē)質(zhì)心高度。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。此時(shí)j=mrM r?/總 （ ） 式中：總— 汽車(chē)前、后輪制動(dòng)力矩的總合。 （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。 （ 2） 制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)（互相干涉）。若制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力。 制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 汽車(chē)制動(dòng)性能主 要由以下三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)： （ 1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度； （ 2）制動(dòng)效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能； （ 3）制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車(chē)不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能 [2]。 i i nc os 139。39。 ?????? 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