【正文】 盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 fNRTf 2? （ 49） 式中 f ——摩擦系數(shù)； 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 R——作用半徑； N——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓力； 41 盤式制動(dòng)器的計(jì)算簡(jiǎn)圖 對(duì)于常見(jiàn)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。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 本章進(jìn)行了盤式制動(dòng)器中摩擦襯塊磨損 特性的計(jì)算、制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算以及盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核的計(jì)算。通過(guò)對(duì)裝配圖的閱讀，部件之間的聯(lián)接裝配關(guān)系一目了然，這是盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的總依據(jù)。零件圖是零件結(jié)構(gòu)、尺寸公差、加工工藝以及技術(shù)要求的集成技術(shù)表達(dá)。盤式制動(dòng)器作為應(yīng)用最為廣泛且最有前景的制動(dòng)器結(jié)構(gòu) ,其性能優(yōu)良與否直接影響其汽車制動(dòng)性能的好壞，因此熟知其傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，不斷優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善其性能將是汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)師們不斷致力追求 的目標(biāo)。 式中 :R1， R2——扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。這個(gè)結(jié)果符合要求。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷 [11]。 本章小結(jié) 本章完成了盤式制動(dòng)器的零件造型設(shè)計(jì)、加工材料選擇以及盤式制動(dòng)器總成裝配圖生成等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。制動(dòng)器油缸直徑應(yīng)使油泵活塞與摩擦襯塊充分接觸，以保證足夠的制動(dòng)力和力矩。制動(dòng)襯塊的工作面積決定制動(dòng)力矩的大小，汽車設(shè)計(jì)教材在確定盤式制動(dòng)器襯塊工作面積 A 時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在 范圍內(nèi)選用。作為制動(dòng)系統(tǒng)中最 關(guān)鍵的部件，制動(dòng)塊中摩擦材料的選擇，對(duì)制動(dòng)效能的優(yōu)良以及汽車制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性起著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)中制動(dòng)盤厚度 h選取 24mm。 盤式制動(dòng)器的主要零部件設(shè)計(jì)和三維造型 如圖 31 所示，盤式制動(dòng)器的主要零部件包括制動(dòng)盤，制動(dòng)襯塊，制動(dòng)卡鉗和制動(dòng)鉗支架等。f1=F180。若取 θ=，則 制動(dòng)力 FB可以寫(xiě)為 110()B GLF L H g???? ?? 制動(dòng)強(qiáng)度 q 可以寫(xiě)為 110()Lq L H g???? ?? （ 227） 附著系數(shù)利用率可以寫(xiě)為 110()LL H g? ??? ?? 可以算出前輪制動(dòng)器的制動(dòng)力 FB2為 2 2 2 1()Bf G L q H gF F F L? ??? ? ? FB1=FBFB2 F180。 空載的情況 1）當(dāng) θ=θ0 時(shí)，有： FB1=Fθ1， FB2=Fθ2，故 FB=Gθ=magθ q=θ=； ε =q/φ=1 FB1=Fθ1=G(L2+qhg)θ/L Ff1=FB1 F180。若取 θ=，則制動(dòng)力 FB可以寫(xiě)為 220()B GLF L H g???? ?? （ 219） 制動(dòng)強(qiáng)度 q 可以寫(xiě)為 220()Lq L H g???? ?? （ 220） 附著系數(shù)利用率可以寫(xiě)為 220()LL H g? ??? ?? （ 221） 可以算出前輪制動(dòng)器的制動(dòng)力 FB1 為 1 1 1 2()Bf G L q H gF F F L? ??? ? ? （ 222） F180。 綜上所述，這款輕型客車的同步附著系數(shù) 0? 選取 。從緊急制動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)， 0? 值宜取高些。而在其他附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度 q? ，這表明只有在 ? = 0? 的路面上，地面的附著條件才得到充分利用。它是汽車制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。 若在附著系數(shù)為 θ 的路面上制動(dòng)，前、后均抱死， 這時(shí)汽車總的地面制動(dòng)力為 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 11 12B B BF F F?? （ 23） 前、后車輪中的附著力為 12F F F? ? ??? （ 24） 根據(jù)文獻(xiàn) []前后車輪的附著力為 1 2()GF L q H gL? ??? （ 25） 2 1()GF L q H gL? ??? （ 26） 對(duì)于大多數(shù)兩軸汽車，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值為一定值，并以前制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff1 與汽車總的制動(dòng)器制動(dòng)力 Ff 之比來(lái)表明分配的比例，稱為汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，用 β表示，即 112fff f fFFF F F? ?? ? （ 27） 此時(shí)， BFF?? ?G? （ 28） 111 ZFF Bf ??? （ 29） 222 ZFF Bf ??? （ 210） 式中： FB1， FB2 ──前、后車輪的地面制動(dòng)力； Ff1， Ff2 ──前、后車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 ； Fθ1， Fθ2 ──前、后車輪的附著力； β──制動(dòng)力分配系數(shù) 由（ 21）、（ 22）、（ 25）～（ 27）式可得前后軸車輪的利用附著系數(shù)為 11ZFBf?? = )qh(LLβqg?21 （ 211） r? =)qh(LLβ)q(ZFgB???122 1 1 （ 212） 則前后軸的附著效率為 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 /Lhβ /LLqE gfff ?? ??? 2 （ 213）/Lhβ)( /LLqE grr r?? ???? 1 1 （ 214） 式中： f? ， r? ──前、后車輪的利用附著系數(shù)； fE ， rE ──前后軸的附著效率。 （ 3）制動(dòng)器的校核計(jì)算 為了保證制動(dòng)器有良好的工作可靠性，能夠持久發(fā)揮優(yōu)良的制動(dòng)效能，對(duì)制動(dòng)器的校核計(jì)算是必不可少的步驟。同時(shí)，制動(dòng)鉗體 3 在油液壓力作用下向右移動(dòng)，將制 動(dòng)塊 8 也推靠在制動(dòng)盤上，使汽車車輪制動(dòng)。這種制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，由于浮動(dòng)鉗沒(méi)有跨越制動(dòng)盤的油道，這減少了油液的受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少，使冷卻條件較好，另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長(zhǎng)，也增大了油缸的 散熱面積 [5]。 （ 4） 因?yàn)橐r塊工作表面小，所以磨損快，使用壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。 （ 6） 壓力在制動(dòng)襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。由于這種制動(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有浮鉗盤式制動(dòng)器廣泛。它們的制動(dòng)油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動(dòng)塊總成是活動(dòng)的，而另一側(cè) 的制動(dòng)塊總成則固定在鉗體上。另外，本次設(shè)計(jì)經(jīng)歷可以培養(yǎng)我的工程意識(shí)、實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力及嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，這才是我學(xué)習(xí)成長(zhǎng)過(guò)程中的寶貴財(cái)富。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。隨著我國(guó)公路交通條件的改善，高等級(jí)公路的發(fā)展 , 車輛性能和車速的不斷提高 ,人們出行也更加追求快捷與舒適乘車方式。以更清楚的表達(dá)盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)。 2．完成總裝圖、部分零件圖，總圖量大于 張 A0； 3．翻譯相關(guān)的外文資料不少于 3 000 漢字； 4．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于 2 萬(wàn)字。盤式制動(dòng)器被普遍使用。 研究目的及意義 汽車的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域，其獨(dú)有的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等眾多指標(biāo)，也對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 單就制動(dòng)器結(jié)構(gòu)而言，相比鼓式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器有著 顯著的優(yōu)勢(shì)。 ① 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)盤與車輪相聯(lián)并在制動(dòng)鉗體開(kāi)口槽中旋轉(zhuǎn)。這樣就要求制動(dòng)摩擦襯塊應(yīng)預(yù)先做成楔形的 (摩擦表面對(duì)背面的傾斜角為 6176。 （ 2） 水穩(wěn)定性好，制動(dòng)塊對(duì)盤的單位壓力高，易于將水?dāng)D出，因而浸水后效能降低不多，又由于離心力作用及襯塊對(duì)盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一，二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常。 （ 9） 易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。 這種制動(dòng)器可以獲得較大的制動(dòng)力，但是散熱性能較差，多采用油冷散熱方式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 浮鉗盤式制動(dòng)器 浮鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu) 如圖 13 所示為某轎車前輪浮鉗盤式制動(dòng)器。但解除制動(dòng)時(shí)，矩形密封圈 3 所能將活塞 1 推回的距離同摩擦片磨損之前是相同的，即摩擦片與制動(dòng)盤之間的間隙仍保持標(biāo)準(zhǔn)值，故矩形密封圈 3 除起到密封作用外，還兼起到活塞回位和自動(dòng)調(diào)整間隙的作用。 表 21 設(shè)計(jì)基本參數(shù) 參數(shù) 代號(hào) 數(shù)值 單位 空 /滿載質(zhì)量 m 1300/1950 kg 軸距 (滿載 ) L 2700 mm 空 /滿載質(zhì)心高 hg 695/750 mm 空載前軸荷 m01 620 kg 滿載前軸荷 mf1 850 kg 輪輞直徑 D 14 in 汽車質(zhì)心到前軸距離 a 與到后軸距離 b 的計(jì)算 （ 1） 滿載時(shí) 計(jì)算得： a= 1188mm b=1512mm （ 2） 空載時(shí) 計(jì)算得： a=1296mm b=1404mm 受力分析 圖 21 所示為汽車在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況 [3]。 顯然，最后一種情況的附著條件利用得最好。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。 如何選擇同步附著系數(shù) 0? ，是采用恒定前后制動(dòng)力分配比的汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的一個(gè)較重要的問(wèn)題?？傊?， 0?的選擇是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，上述各因數(shù)對(duì) 0? 的要求往往是相互矛盾的。f1=F180。f1*re 3） 當(dāng)汽車在較好路面行駛 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 17 即當(dāng) θ θ0 時(shí)，汽車可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即 FB2=Fθ2。f1*re 2）當(dāng) θ〈 θ0 時(shí)，汽車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 FB1=Fθ1。f1*re 第 2章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 19 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩的計(jì)算 最大制動(dòng)力矩是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的發(fā)向力 Z Z2成正比。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第 3 章 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)和步驟 在盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般分為三個(gè)步驟：第一，查閱相關(guān)資料，參照已有實(shí)物。 制動(dòng)盤采用鎳鉻合金鑄鐵制成，該材料具有很好的耐磨、耐熱、耐蝕以及降噪減重等性能，能夠滿足制動(dòng)盤的工況需求?？傎|(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取上限。 本設(shè)計(jì)中制動(dòng)襯塊的外形采用扇形結(jié)構(gòu)。 圖 33 制動(dòng)襯塊建模造型圖 制動(dòng)鉗 為確保汽車良好的制動(dòng)性，對(duì)制動(dòng)鉗的性能要求不斷提高，現(xiàn)代汽車制動(dòng)技術(shù)要求制動(dòng)鉗應(yīng)具有 耐高溫、制動(dòng)平穩(wěn)高效、強(qiáng)度剛度足夠、輕量化以及良好密封等性能特點(diǎn)。內(nèi)外制動(dòng)襯塊用止動(dòng)彈簧卡在制動(dòng)鉗支架上，可以軸向移動(dòng)但不許上下竄動(dòng)。 第 4章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 27 第 4 章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算 摩擦襯塊的磨損，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。K)； ch——與制動(dòng)盤相連的受熱金屬件的比熱容； t? ——制動(dòng)盤的溫升 (一次由 av =30km／ h 到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng) ,溫升不應(yīng)超過(guò) 15℃ )； L1——滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制后制動(dòng)器，即 第 4章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 29 ?221 aa vmL ? （ 47） )1(222 ??? aa vmL （ 48） 式中： ma——滿載汽車總質(zhì)量； va——汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，可取 maxaa vv ? ； ? ——汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。 但當(dāng) m 小，即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大， [15]襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度 相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效 [11]。 應(yīng)用 CATIA 軟件進(jìn)行三維建模，設(shè)計(jì)盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的同時(shí)，既考慮了制動(dòng)器的工作狀況，也考慮了制造工藝的合理性