【正文】 26 圖 制動(dòng)蹄 曲面上基準(zhǔn)面的建立 利用 拉伸工具在所 創(chuàng)建基 準(zhǔn)面 DTM1 上 ,進(jìn)行拉伸圓柱銷，得到下圖， 圖 ： 圖 制動(dòng)蹄 曲面基準(zhǔn)面上的拔模 制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度為 :轎車 3~5mm；所以翼緣的拉伸厚度為 5mm。所得到的數(shù)值都滿足于制 動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的需要。 hg—汽車質(zhì)心高度。此即所謂 制動(dòng)器的能量負(fù)荷。此時(shí)j=mrM r?/總 式中：總—汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。 制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線分析 對(duì)于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng) 器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)如下三種情況： （ 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。 制動(dòng)跑偏的原因有兩個(gè)： （ 1）汽車左右車輪，特別是轉(zhuǎn)向軸左右車 輪制動(dòng)器制動(dòng)力不相等。 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動(dòng)時(shí)汽車給定路徑行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)。 3， 4——分別為鼓式制動(dòng)器變形與制動(dòng)鼓變形而引起的輪缸活塞行程。摩擦片的厚度，轎車的多為 ~5mm。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(wèn)題。 此設(shè)計(jì)中 令 0? =90176。 取 ： β=108176。 制動(dòng)鼓半徑 R 確定后，襯片的摩擦面積為 Ap=Rβb () 式中 : θ 以弧度（ rad）為單位。 貨車取為 13—18mm。 圖 雙領(lǐng)蹄式鼓式制動(dòng)器 但增大 D 受輪輞內(nèi)徑限制 ，如圖 所示 。當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前 、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 (1)前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； (2)后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； (3)前、后輪同時(shí)抱死拖滑。當(dāng)加大踏板力以加大 fT ， fF 和 BF 均隨之增大。m/rpm 輪 胎： 195/60R15 (1)當(dāng)?＜0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)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； (3)當(dāng)?＝0時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前、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。 ② 盤式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，汽車減速度與制動(dòng)管路壓力是線性關(guān)系，而鼓式制動(dòng)器卻是非線性關(guān)系。 （ 1）鉗盤式 鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動(dòng)器、浮鉗盤式制動(dòng)器等。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，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。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)。 6 圖 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動(dòng)器及轎車的后輪 制動(dòng)器。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)鼓的外因柱表面與制動(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。 對(duì)設(shè)計(jì)出的鼓 式制動(dòng)器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。作為制造業(yè)的中堅(jiān) ,汽車工業(yè)一直是以有限元為主的 CAE 技術(shù)應(yīng)用的先鋒。隨著企業(yè) CAD 應(yīng)用的普及，工程技術(shù)人員已逐步甩掉圖板，而將主要精力投身如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工程和產(chǎn)品質(zhì)量，計(jì)算機(jī)輔助工程分析（ CAE， Computer Aided Engineering）方法和軟件將成為關(guān)鍵的技術(shù)要素。四輪轎車在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的 70%80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式。鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上，制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。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。 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)，確定以 比亞迪 F3 轎車的制動(dòng)系統(tǒng)為 基本的為其設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的設(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)。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）加裝氣門嘴固定卡 6）采用目前較先進(jìn)的技術(shù)，以防車輪過(guò)熱，如采用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂、使用緩速器。應(yīng)用 Pro/E 軟件建立鼓式制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型 , 并完成虛擬裝配，然后利用 Ansys 軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法 ,，可縮短鼓式制動(dòng)器的研發(fā)周期 , 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本 , 并為以后進(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)。汽車的任何零部件都可以根據(jù)其所要求的性能對(duì)其進(jìn)行有限元分析 ,尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案 , 以做到既能 降低生產(chǎn)成本 , 又能提高其性能 , 達(dá)到最優(yōu)的結(jié)合。 車輛在行駛過(guò)程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作 ,由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全 ,因此制動(dòng)器的性能是車輛非常重要的性能之一 ,改善汽車的制動(dòng)器的性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)。 鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為： 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn) )，則蹄 1 為領(lǐng)蹄，蹄 2 為從蹄。如圖 所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動(dòng)器 [4]。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力 不能相互平衡，因此它居于一種非 平衡式制動(dòng)器。 但由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。 ② 浮動(dòng)盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒(méi)有跨越制動(dòng)盤的油道或油管加之液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性?。怀杀镜?；浮動(dòng)鉗的制動(dòng)塊可兼用于駐車制動(dòng)。 ⑤ 車速對(duì)踏板力的影響較小。 11 根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0??，故取0?=。此后制動(dòng)力矩 fT 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而 eff rTF /? 即成為與 BF 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。 選取 ?=，則： BF = GFFFF BBff ?????2121 （ ） = x1200 ? =8232N BF / 2BF = （ ） 由 式（ ）、式（ ）得： 1BF =, 2BF = 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 ： eff rFT 11 ? == 依據(jù)汽車后輪輪胎型號(hào)： 195/60R15 于是，得輪輞直徑 Dr: Dr = x 15=381 mm （ 1 in=） 取 D／ Dr= 則制動(dòng)鼓內(nèi)徑直徑 :D= x Dr== 參照 中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》，輪輞直徑 15 英寸的制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑不超過(guò) 300mm。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。～ 100176。根據(jù) 中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》， 對(duì)于（ ~） t 的轎車，單個(gè)制動(dòng)器總的摩擦面積 Ap 為（ 100~200） cm2,見(jiàn)表 。 17 摩擦襯片的摩擦系數(shù) 摩擦片摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響很大，選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料向匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面摩擦均勻。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程增大，襯片磨損也不均勻。制動(dòng)效能是制動(dòng)性能中最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 制動(dòng)過(guò)程中汽車維持直線行駛，或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。而后者是屬于系統(tǒng)性誤差。 所以，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問(wèn)題。 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。 則 ?1211 221 tAvme a??= 2 ???? ?=2/mmw 轎車盤式制動(dòng)器的 比能量耗散率應(yīng)不大于 2/，故符合要求。? 39。目前， Pro/ENGINEER Wildfire 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電器、磨具等領(lǐng)域 [10]。 在得到一個(gè)制動(dòng)蹄模型后，選取整個(gè)模型，利用 “鏡像 ”工具，以 FRONG 面為基準(zhǔn)進(jìn)行鏡像，得到完整制動(dòng)蹄，見(jiàn)圖 。 圖 拉力 彈簧 29 制動(dòng)輪缸的建模，主要運(yùn)用 “拉伸 ”、 “旋轉(zhuǎn) ”、 “打孔 ”、 “拔模 ”等建模命令。 30 圖 制動(dòng)底板 主體拔模 圖 制動(dòng)底板 制動(dòng)鼓的建模，主要運(yùn)用的是 “旋轉(zhuǎn) ”命令。在裝配中用到的命令 第一個(gè)添加的組件是后輪軸，然后依次將制動(dòng)底板、后制動(dòng)輪缸、制動(dòng)蹄、摩擦片、制動(dòng)板、壓縮彈簧、制動(dòng)桿、楔形塊、制動(dòng)鼓等組件依次裝配好。 Ansys與 Pro/E連接的建立 ANSYS在默認(rèn)的情況下是不能直接對(duì) Pro /E中的 pat(或 asm)文件進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換的 ,必須通過(guò)以下對(duì) ANSYS設(shè)置連接過(guò)程進(jìn)行激活模塊 : 鼠標(biāo)點(diǎn)擊 “開(kāi)始 → 程序 →→Utilities→ANS_ADM IN”, 出現(xiàn)如圖 1的對(duì)話框 ,選擇 configuration options→OK, 接下來(lái)的對(duì)話框順序選取?？梢赃x擇多種圖元類型進(jìn)行輸出 , 但是不能同時(shí)輸出曲面和實(shí)體或者曲面和殼。用它可創(chuàng)建帶有各自的幾何和外部參照的元件零件和子組件。通過(guò)用戶界面操作導(dǎo)入 IGES 的步驟是 :選擇主菜單【 File】下的子菜單【 Import】的次級(jí) 子菜單【 IGES...】 , 彈出導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對(duì)話框 , 在導(dǎo)入 IGES 屬性設(shè)置對(duì)話框中可以設(shè)置 : 是否導(dǎo)入所有數(shù)據(jù)，是否合并圖元 , 是否創(chuàng)建實(shí)體，是否刪除小面。有限元網(wǎng)格的劃分過(guò)程包括 2 個(gè)步驟： （ 1）建立單元數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括單元的種類（ TYPE），單元的幾何常數(shù)（ R），單元的材料屬性（ MP）。摩擦襯片的徑向增大 ，考慮轉(zhuǎn)動(dòng)使襯片端位移增大。 （ 2） .設(shè)定網(wǎng)格劃分的參數(shù)。 43 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以比亞迪 F3 轎車為研究對(duì)象，為其設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器。最后設(shè)計(jì)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲是巨大的，這不僅僅是由于自己的努力，更重要的還有指導(dǎo)老師、以及同學(xué)們的幫助，在此我再次向幫助過(guò)我的人表示深深的感謝！ 46