【正文】 汽車必需的制動(dòng)力 并把它們適當(dāng)?shù)胤峙涞角昂筝S上，確定每個(gè)車輪制動(dòng)器必需的制動(dòng)力。 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式 的 選擇 車輪制動(dòng)器主要用于行車制動(dòng)系統(tǒng)，有時(shí)也兼作駐車制動(dòng)之用。 內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對(duì)帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者又安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的凸緣上 (對(duì)車輪制動(dòng)器 )或變速器殼或與其相固定的支架上黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 (對(duì)中央制動(dòng)器 )； 其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng) 鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦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。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游；前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片 之間的間隙。因此作為輕型商用車前制動(dòng)器采用浮動(dòng)前盤式制動(dòng)器。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間較短 (～ )；工作壓力高 (可達(dá) 10～ 20MPa)，因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu) (或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu) )，而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使 之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小；機(jī)械效率較高 (液壓系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用 )。其主要缺點(diǎn)是必須有空氣壓縮機(jī)、貯氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、成本高；管路中壓力的建立和撤除都較慢，即作用滯后時(shí)間較長(zhǎng) (～ )，因而增加了空駛距離和停車距離，為此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣筒的距離過(guò)遠(yuǎn)的情況下，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)元件 ——繼動(dòng)閥 (亦稱加速閥 )以及快放閥；管路工作壓力低，一般為黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 ～ ，因而制動(dòng)氣室的直徑必須設(shè)計(jì)得大些，且只 能置于制動(dòng)器外部，再通過(guò)桿件和凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，這就增加了簧下質(zhì)量；制動(dòng)氣室排氣有很大噪聲。 閉式回路因平時(shí)總保持著高液壓，對(duì)密封的要求較高，但對(duì)制動(dòng)操縱的反應(yīng)比開式的快。 真空伺服制動(dòng)與空氣伺服制動(dòng)的工作原理基本一致，但伺服動(dòng)力源的相對(duì)壓力不同。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） 1—雙腔制動(dòng)主缸； 2—雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路； 3—雙回路的另一分路 圖 雙軸汽車液壓雙回路系統(tǒng)的 5 種分路方案 圖 為雙軸汽車的液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)的五種分路方案圖。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持 50%的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒(méi)有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。 HI， LL， HH 型的結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜。 當(dāng) 0??? 時(shí) ? 線在 I 曲線下方，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； 當(dāng) 0??? 時(shí) ? 線位于 I 曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； 當(dāng) 0??? 時(shí) 制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，這時(shí)也是一種穩(wěn)定工況，但也 喪失了轉(zhuǎn)向能力。由于車速高， 它不僅會(huì)引起側(cè)滑甚至甩尾會(huì)發(fā)生掉頭而喪失操縱穩(wěn)定性，因此后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的，所以各類轎車和一般載貨汽車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 的 0? 值均有增大趨勢(shì)。 此時(shí) ?q ， )( 0 ???? ?q 符 合 GB12676—1999 的要求。當(dāng) 0??? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 ??q ，故所需的后軸和前軸制動(dòng)力矩為 egf rqhLLGT ?)( 1m a x2 ?? （ ） m a x2m a x1 1 ff TT ???? （ ） 式中： ? ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q——制動(dòng)強(qiáng)度； er ——車輪有效半徑。 a， b， c， h， R 及 ? 為結(jié)構(gòu)尺寸，如圖 所示。它意味著此時(shí)只要施加一極小張開力 1P ，制動(dòng)力矩將迅速增至極大的數(shù)值，此后即使放開 制動(dòng)踏板，領(lǐng)蹄也不能回位而是一直保持制動(dòng)狀態(tài)，發(fā)生 “自鎖 ”現(xiàn)象。 1— 領(lǐng)蹄； 2— 從蹄 圖 制動(dòng)蹄因數(shù) BF 及其導(dǎo)數(shù) dfdBFT / 與摩擦系數(shù)的關(guān)系 由圖 也可以看出，領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)雖大于從蹄，但其效能穩(wěn)定性卻比從蹄 差。 ??? inD r = 3 1 ????? rDD mm 制動(dòng)蹄摩擦片 寬度 b 、制動(dòng)蹄摩擦片的包角 ? 和單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積 ?A 由 1999309/ ?TQC 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定，選取制動(dòng)蹄摩擦片寬度 75?b mm；摩擦片厚度 7?l mm。 領(lǐng)蹄包角 ???? 352110902900 ????? ?? 從蹄包角 ???? 402100902900 ????? ?? 圖 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù) 張開力 P 的作用線至制動(dòng)器中心的距離 a 在滿足制動(dòng)輪缸布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a （見圖 ） 盡可能地大，以提高其制動(dòng)效能。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取f = 可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。 摩擦襯塊內(nèi)半徑 1R 與外半徑 2R 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 推薦摩擦襯塊的外半徑 2R 與內(nèi)半徑 1R 的比值不大于 。 由于制動(dòng)鼓剛性對(duì)制動(dòng)蹄運(yùn)動(dòng)的限制，則其徑向位移分量將受壓縮，徑向壓縮為AC cosAC AB ?? 39。按照理論分析，如果知道摩擦襯片的磨損 特性，也可確定摩擦襯片磨損后的壓力分布規(guī)律。 假設(shè) 鼓式制動(dòng)器中制動(dòng)蹄只具有一個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)， 由此可得 ： （ 1） 定出制動(dòng)器基本結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦片包角及其位置布置參數(shù)，并規(guī)定制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向 ； （ 2） 參見 節(jié)確定制動(dòng)蹄摩擦片壓力分布規(guī)律，令 ?sin0qq? ； （ 3） 在張開力 P 作用下，確定最大壓力 0q 值 。 由制動(dòng)鼓作用在 摩擦襯片單元面積的法向力為： ??? dbRqq b R ddN s inm a x?? () 而摩擦力 fdN 產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為 ??dfbRqd N f RdT Tf s in2m a x?? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 27 在由 ?? 至 ?? 區(qū)段上積分上式，得 )c o s( c o s2m a x ?? ????? fbRqT Tf () 當(dāng)法向壓力均勻分布時(shí)， ?bRdqdN p? )(2 ?? ????? fbRqT pTf () 式（ ）和式（ ）給出的由壓力計(jì)算制動(dòng)力矩的方法，但在實(shí)際計(jì)算中采用由張開力 P 計(jì)算制動(dòng)力矩1TfT的方法則更為方便。39。39。2 )2s i n2s i n2()2c o s2( c o s)c o s( c o s4 ???????? ?????? aR () =22 )50s i n250s i n180/1002()250c o s50( c o s)125c o s25( c o ?????????????? ??? ?= 由于設(shè)計(jì) ?? 和 ?? 相同，因此 ? 和 ? 值也近似取相同的。 圖 盤式制動(dòng)器計(jì)算用圖 圖 鉗盤式制動(dòng)器作用半徑計(jì)算用圖 對(duì)于常見的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，取 R 為平均半徑 mR 或有效半徑 eR 已足夠精確。 汽車的制動(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。 在緊急制動(dòng)到 02?v 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 1?? ，則有 ?1211 221 tAvme a?? )1(221 2212 ???? tAvme a () 鼓式制動(dòng)器的比能量 耗損率以不大于 ，但當(dāng)制動(dòng)初速度 1v 低于式()下面所規(guī)定的 1v 值時(shí)，則允許略大于 ，盤式制動(dòng)器 比能量耗損率以不大于 。制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)可開小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。 因此， 本設(shè)計(jì) 制動(dòng)蹄 采用 熱軋鋼板沖壓 —焊接制成，制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度分別取 5mm和 6mm。為了使具有支承銷的一個(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)。 制動(dòng)輪缸 是液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。 制動(dòng)盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形兩種。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。 制動(dòng)塊的厚度取 14mm。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背板。為了改 善冷卻，有的鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度較大 。其缸筒為通孔，需搪磨。支承銷由 45 號(hào)鋼制造并高頻淬火。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。 制動(dòng)蹄 轎車和輕型、微型 貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用 T 形型鋼輾壓或鋼板沖壓 —焊接制成；大噸位貨車的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。 （ a）鑄造制動(dòng)鼓；（ b），（ c）組合式制動(dòng)鼓 1— 沖壓成形輻板； 2— 鑄鐵鼓筒； 3— 灰鑄鐵內(nèi)鼓； 4— 鑄鋁臺(tái)金制動(dòng)鼓 圖 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中如圖 所示，是以直徑為 cd 的圓柱表面的配合來(lái)定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩 者的軸線重合。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 33 18406021221 21 211 ????? ????? ?tA vme a W/mm2 18406021)1(221 22 212 ????? ?????? ?tA vme a W/mm2 因此，符合磨損和熱的性能指標(biāo)要求。此黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 32 時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 31 根據(jù)圖 ，在任一單元面積只 ?dRdR 上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤中心的力矩為?dRdfqR2 ，式中 q 為襯塊與制動(dòng)盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩為 ???? )(322 313221 21 RRfqd R df q RT RR ??? ? ?? 單側(cè)襯塊給予制動(dòng)盤的總摩擦力為 ???? )( 212221 RRfqd R df q RfN RR ??? ? ?? 得有效半徑為 )2]()(1[34322 21221 212122 3132 RRRR RRRR RRfNTR fe ????????? 令 mRR?21，則有 me RmmR ])1(1[34 2??? （ ） 因 121 ?? RRm ， 41)1( 2 ??mm ，故 me RR ? 。11 )s in( c o s/ ???? ffcfhB ??? = ? ?1 8 )10s i ( c o s1 2 3 ??????? = ? ?22239。39。39。 如果已知制動(dòng)蹄的幾何參數(shù)和法向壓力的大小，便可算出蹄的制動(dòng)力矩。把所有的作用力對(duì) O? 點(diǎn)取矩，可得 ph=?21 0?? q RMsin 2 ? d? ?21 0?? fq R(RMcos? )sin? d? （ ） 據(jù)此方程式可求出 0q 的值 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 24 圖 作為磨損函數(shù)的壓力分布值 通過(guò)分析計(jì)算所得壓力分布規(guī)律如圖 所示。39。 取摩擦襯塊外半徑 mmR 1702 ? ，內(nèi)半徑 mmR 1201 ? ?? RRm 則 ? ? 2 ??? mm 摩擦襯塊 半徑選取符合要求。 盤式 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 制動(dòng)盤直徑 D 制動(dòng)盤直徑 D 希望盡量大些，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大 ，就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。 摩擦片摩擦系數(shù) 選擇摩擦片時(shí)，不僅希望起摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定性好，受溫度和壓力的影響小。再減小 ? 雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損。由于盤式制動(dòng)器的制 動(dòng)器因數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的導(dǎo)數(shù) ( dfdBFT / )為常數(shù)， 因此其效能穩(wěn)定性最好。領(lǐng)蹄的 1TBF 和 dfdBFT /1 隨 f 的增大而急劇增大的現(xiàn)象稱為自行增勢(shì)作用。這時(shí)制動(dòng)器將自鎖。 制動(dòng)器因數(shù) 和制動(dòng)蹄因數(shù) 制動(dòng)器因數(shù)又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。 此時(shí)求得： ??