【正文】 ???? 2121 )/()(// 122121 ggBBff hLhLFFFF ?? ???? () 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 式中：1fF—— 前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， 111 ZFF Bf ???； 2fF—— 后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力， 222 ZFF Bf ???； 1BF—— 前軸車輪的地面制動(dòng)力； 2BF—— 后軸車輪的地面制動(dòng)力； 1Z ， 2Z —— 地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力； G—— 汽車重力； 1L ， 2L —— 汽車質(zhì)心離前、后軸距離； gh —— 汽車質(zhì)心高度。 為了防止汽車的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動(dòng)過(guò)程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無(wú)任何車輪抱死時(shí)的制動(dòng)減速度，為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。汽車若常帶掛車行駛或常在山區(qū)行駛， 0?值宜取低些。 最大制動(dòng)力是在汽車附著質(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法向力 1Z , 2Z 成正比。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚度又不宜過(guò)小。由式（ ）、式（ ）、式（ ）和式（ ）得 gB hLGLF )(022 ?? ???? （ ） ghLLq )(022 ?? ???? （ ） ghLLo )(22 ??? ??? （ ） 當(dāng) ? 0? 時(shí)：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22 ?FFB ?。 0? 的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。當(dāng)汽車在不同 ? 值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。 6520Z N Z N?? 汽車總的地面制動(dòng)力為 GqdtdugGFFF BBB ???? 21 () 式中： q （gdtduq?） —— 制動(dòng)強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制動(dòng)力； 12,BBFF—— 前后軸車輪的地面制動(dòng)力。 之后 再根據(jù)各項(xiàng)演算和比較的結(jié)果，對(duì)初選的參數(shù)進(jìn)行必要的修改，直到基本性能參數(shù)能滿足使用要求為止；最后進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。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%，因此前輪制動(dòng)力要比后輪大。 （ 8） 襯塊與制動(dòng)盤之間的間隙?。?），從而縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。對(duì)擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鉗體不是滑動(dòng)而是在與制動(dòng)盤垂直的平面內(nèi)擺動(dòng)。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。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 9）摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命。全電制動(dòng)控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。 因此，汽車制動(dòng)器未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是浮鉗式盤式制動(dòng)器。 控制裝置 ： 包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件。 、預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題以及解決的方法和措施 由于對(duì)專業(yè)知識(shí)的不熟練，可能需要查閱眾多的資料。在貨車上，盤式制動(dòng)器也有被采用的，但離完全取代鼓式制動(dòng)器還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段距離。其性能的好壞對(duì)汽車的行駛安全有著重要影響，如果此系統(tǒng)不能正常工作，車上的駕駛員和乘客將會(huì)受到車禍的傷害。盤式制動(dòng)器被普遍使用。鉗盤式制動(dòng)器中定鉗盤式為制動(dòng)鉗固定在制動(dòng)盤兩側(cè)，且在其兩側(cè)均設(shè)有加壓機(jī)構(gòu)。 上述 完 畢 后 對(duì)所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器進(jìn)行了 制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離的驗(yàn)算，對(duì)制動(dòng)效能的穩(wěn)定性以及制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性進(jìn)行了分析 ， 并 用 MATLAB 繪圖功能 繪制 出 了前后軸制動(dòng)力分配曲線， 上述 均符合設(shè)計(jì)要求， 驗(yàn)證了 該制動(dòng)器設(shè)計(jì) 的合理性。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)可以大大提高汽車的性能。其主要優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)論在低溫或高溫都保持良好的制動(dòng)效果，減少磨損，降低噪音，延長(zhǎng)剎車盤的使用壽命，代表目前摩擦材料的發(fā)展方向。 2）工作可靠。根據(jù)所選方案與參數(shù)，分析計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)、摩擦襯 塊 的磨損特性，核算制動(dòng)器熱容量和溫升等 4）制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)與計(jì)算 5）制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 6）綜合上述設(shè)計(jì)與計(jì)算，用繪圖軟件繪制該制動(dòng)器的零部件圖及總布置圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 2 制動(dòng) 器 的結(jié)構(gòu)形式選擇 鼓式制動(dòng)器 結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介 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)廣泛用干各類汽車上。如圖(c)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。 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)。 （ 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。如果制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，就會(huì)阻礙能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，造成制動(dòng)性能下降。如 Passat,Vento ,Corrado 等車，部分高級(jí)轎車采用前后通風(fēng)盤。當(dāng)加大踏板力以加大 fT ， fF 和 BF 均隨之增大。目前大多數(shù)兩軸汽車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比值為一定值，并以前制動(dòng)1fF與汽車總制動(dòng)力 fF 之比表明分配的比例，稱為汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) ? ： 2111fffff FF FFF ???? （ ） 由于在附著條件所限定的范圍內(nèi)，地面制動(dòng)力在數(shù)值上等于相應(yīng)的制動(dòng)周緣力，故 ? 通沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 稱為制動(dòng)力分配系數(shù)。 直至 20 世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時(shí)道路條件還不很好，汽車行駛速度也不很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也不顯得像前輪抱死喪失轉(zhuǎn)向能力那樣嚴(yán)重，因此往往將 0? 值定得較 低，即處于常遇附著系數(shù)范圍的中間偏低區(qū)段。 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度、載荷等因素來(lái)改變前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值，使之接近于理想制動(dòng)力分配曲線。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的最大制動(dòng)力矩為 egf rqhLLGT ?)( 1m a x2 ?? () 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 m a xm a x 21 1 ff TT ???? () 本設(shè)計(jì)選取了較小的同步附著系數(shù) 0? 值的汽車，為了保證在 0??? 的良好的路面上（例如 ? =）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度 ??q ），前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為 egef rhLLGrZT ??? )( 21m a x1 ??? （ ） m a xm a x 12 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，由式 (420)確定； er —— 車輪有效半徑。 制動(dòng)器因數(shù) 式 ()給出了制動(dòng)器因數(shù) BF 的表達(dá)式，它表示制動(dòng)器的效能，又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。由式（ 13）可知 q=，滿足。由于車速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甩尾甚至?xí){(diào)頭而喪失操縱穩(wěn)定性。 2111 ????fffff FF FFF? 同步附著系數(shù) 由式 ()可表達(dá)為 ????112ffFF () 上式在圖 中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線，是汽車實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱 ? 線。 當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力 fF 和地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 ?F 值時(shí)，車輪即被抱死并在地面上沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 滑移。 ABS 把大部分的制動(dòng)力分配到前輪，防止甩尾，對(duì)前剎的散熱要求很高，所以一般前輪都會(huì)采用通風(fēng)盤 。解決好散熱問(wèn)題，對(duì)提高汽車的制動(dòng)性能也就起了事倍功半的作用。 （ 3） 制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。 ②浮動(dòng)盤式制動(dòng)器： 浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體是浮動(dòng)的。這種結(jié)構(gòu)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。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動(dòng)鼓。 4）防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面。但一些企業(yè)和地方根據(jù)本身的特點(diǎn)，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工業(yè)大學(xué)所承擔(dān)的科研項(xiàng)目 “ 替代石棉制品汽車制動(dòng)摩擦片的研制 ” 中，采用 當(dāng)?shù)氐暮Ｅ菔w維來(lái)研制摩擦材料取得初步成功；西安交大與廣東省東方劍麻集團(tuán)有限公司聯(lián)合研制采用劍麻作為增強(qiáng)纖維也初步取得成功，據(jù)報(bào)道該制動(dòng)器的摩擦系數(shù)、磨損率、硬度、沖擊韌性等各項(xiàng)性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、具有摩擦系數(shù)平穩(wěn)、熱恢復(fù)性能好、剎車噪音小、使用壽命長(zhǎng)、低成本等優(yōu)點(diǎn)。 制動(dòng)系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀： 目前 ，車輛主要還是采用盤式和鼓式制動(dòng)器的組合形式。 除此之外， 本論文簡(jiǎn)單介紹了 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 選擇 ， 制動(dòng)主缸， 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 的 選擇 以及 制動(dòng)器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 。又分為制動(dòng)鉗可相對(duì)于制動(dòng)鉗可相對(duì)于制動(dòng)盤軸向滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器；與制動(dòng)鉗可在垂直于制動(dòng)盤的平面內(nèi)擺動(dòng)的擺動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器。汽車制動(dòng)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，它把汽車行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車行駛的一個(gè)重要主動(dòng)安全系統(tǒng)，其性能的好壞對(duì)汽車的行駛安全有著重要影響。不過(guò)，時(shí)下還有不少經(jīng)濟(jì)型轎車采用的還不完全是盤式制動(dòng)器，而是前盤后鼓式混合制動(dòng)器（即前輪采用盤式制動(dòng)器、后輪采用鼓式制動(dòng)器），這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)檗I車在緊急制動(dòng)時(shí)，負(fù)荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)的要求比較高，一般來(lái)說(shuō)前輪用盤式制動(dòng)器就夠了。其實(shí)每種類型都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，我們本課題要研究的內(nèi)容就是要通過(guò)分析設(shè)計(jì)，找出不同類型的減速 器的優(yōu)缺點(diǎn)。這兩個(gè)制動(dòng)系是每輛汽車必須具備的。 摩擦材料現(xiàn)在更大程度的向有機(jī)材料類型轉(zhuǎn)變，這對(duì)盤式制動(dòng)器的發(fā)展來(lái)說(shuō)是一個(gè)契機(jī)，可以使得氣壓盤式制動(dòng)器在更高的溫度下運(yùn)行，而鼓式制動(dòng)器材料是不能承受這樣的溫度的。但不管如何，未來(lái)汽車制動(dòng)摩擦材料必須是環(huán)?；?、 安全化 、輕量化以及低成本的原則。 7）制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有還的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。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。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)。 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。 （ 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。例 如對(duì)制動(dòng)器和制動(dòng)管路的制造要求較高，摩擦片的耗損量較大，成本貴 ， 而且由于摩擦 片的面積小，相對(duì)摩擦的工作面也較小，需要的制動(dòng)液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第三章：制動(dòng)器主要參數(shù)及其選擇 盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般流程為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所給數(shù)據(jù)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定出整車總布置參數(shù)。 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析 （圖 ） ，并考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力 21,ZZ 為 )( 21 dtdughLLGZ g?? )( 12 dtdughLLGZ g?? () 式中： G—— 汽車所受重力； L—— 汽車軸距； 1L —— 汽車質(zhì)心離前軸距離； 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 2L —— 汽車質(zhì)心離后軸距離； gh —— 汽車質(zhì)心高度； g—— 重力加速度； dtdu—— 汽車制動(dòng)減速度。 同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是：ghLL 20 ?? ?? 。 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。 根據(jù)所定的同步附著系數(shù) 0? ，由式（ ）及式（ ）得 L hL g02 ?? ?? L hL g011 ?? ??? （ ）進(jìn)而求得 qhLLGGqFFgBB )( 021 ??? ???? （ ）