【正文】 ???? 2121 )/()(// 122121 ggBBff hLhLFFFF ?? ???? () 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 式中：1fF—— 前軸車輪的制動器制動力， 111 ZFF Bf ???； 2fF—— 后軸車輪的制動器制動力， 222 ZFF Bf ???； 1BF—— 前軸車輪的地面制動力； 2BF—— 后軸車輪的地面制動力； 1Z ， 2Z —— 地面對前、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，希望在制動過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時的制動減速度，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。 最大制動力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時制動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，制動盤厚度又不宜過小。由式（ ）、式（ ）、式（ ）和式（ ）得 gB hLGLF )(022 ?? ???? （ ） ghLLq )(022 ?? ???? （ ） ghLLo )(22 ??? ??? （ ） 當(dāng) ? 0? 時：可能得到的最大總制動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 ? 值的路面上制動時，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動時總是前輪先抱死。 6520Z N Z N?? 汽車總的地面制動力為 GqdtdugGFFF BBB ???? 21 () 式中： q （gdtduq?） —— 制動強(qiáng)度，亦稱比減速度或比制動力； 12,BBFF—— 前后軸車輪的地面制動力。 之后 再根據(jù)各項(xiàng)演算和比較的結(jié)果，對初選的參數(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)計和分析。四輪轎車在制動過程中，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%，因此前輪制動力要比后輪大。 （ 8） 襯塊與制動盤之間的間隙小（ ），從而縮短了制動協(xié)調(diào)時間。對擺動鉗式盤式制動器來說，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。由于制動時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器。所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(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)制動控制系統(tǒng)。 因此，汽車制動器未來的發(fā)展重點(diǎn)是浮鉗式盤式制動器。 控制裝置 ： 包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。 、預(yù)計設(shè)計過程中可能遇到的問題以及解決的方法和措施 由于對專業(yè)知識的不熟練，可能需要查閱眾多的資料。在貨車上，盤式制動器也有被采用的，但離完全取代鼓式制動器還有相當(dāng)長的一段距離。其性能的好壞對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受到車禍的傷害。盤式制動器被普遍使用。鉗盤式制動器中定鉗盤式為制動鉗固定在制動盤兩側(cè)，且在其兩側(cè)均設(shè)有加壓機(jī)構(gòu)。 上述 完 畢 后 對所設(shè)計的制動器進(jìn)行了 制動減速度與制動距離的驗(yàn)算，對制動效能的穩(wěn)定性以及制動時的方向穩(wěn)定性進(jìn)行了分析 ， 并 用 MATLAB 繪圖功能 繪制 出 了前后軸制動力分配曲線， 上述 均符合設(shè)計要求， 驗(yàn)證了 該制動器設(shè)計 的合理性。一款安全、輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的制動系統(tǒng)可以大大提高汽車的性能。其主要優(yōu)點(diǎn)是：無論在低溫或高溫都保持良好的制動效果，減少磨損，降低噪音，延長剎車盤的使用壽命，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)，分析計算制動器的制動因數(shù)、摩擦襯 塊 的磨損特性，核算制動器熱容量和溫升等 4）制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計與計算 5）制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計計算 6）綜合上述設(shè)計與計算，用繪圖軟件繪制該制動器的零部件圖及總布置圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 2 制動 器 的結(jié)構(gòu)形式選擇 鼓式制動器 結(jié)構(gòu)形式簡介 鼓式制動器是最早形式的汽車制動器，當(dāng)盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用干各類汽車上。如圖(c)所示，兩制動蹄各用一個單活塞制動輪缸推動，兩套制動蹄、制動輪缸等機(jī)件在制動底板上是以制動底板中心作對稱布置的，因此，兩蹄對制動鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動器。 ①定鉗盤式制動器：這種制動器中的制動鉗固定不動，制動盤與車輪相聯(lián)并在制動鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。 （ 2） 水穩(wěn)定性好，制動塊對盤的單位壓力高，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盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一，二次制動即能恢復(fù)正常。如果制動系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，就會阻礙能量的轉(zhuǎn)換過程，造成制動性能下降。如 Passat,Vento ,Corrado 等車，部分高級轎車采用前后通風(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、后制動器制動力之比值為一定值，并以前制動1fF與汽車總制動力 fF 之比表明分配的比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù) ? ： 2111fffff FF FFF ???? （ ） 由于在附著條件所限定的范圍內(nèi)，地面制動力在數(shù)值上等于相應(yīng)的制動周緣力，故 ? 通沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 稱為制動力分配系數(shù)。 直至 20 世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時道路條件還不很好，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力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強(qiáng)度、載荷等因素來改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線。當(dāng) 0??? 時，相應(yīng)的極限制動強(qiáng)度 ??q ，故所需的后軸和前軸的最大制動力矩為 egf rqhLLGT ?)( 1m a x2 ?? () 沈陽理工大學(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 ? =）能夠制動到后軸和前軸先后抱死滑移（此時制動強(qiáng)度 ??q ），前、后軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的最大制動力力矩為 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 —— 制動強(qiáng)度，由式 (420)確定； er —— 車輪有效半徑。 制動器因數(shù) 式 ()給出了制動器因數(shù) BF 的表達(dá)式，它表示制動器的效能，又稱為制動器效能因數(shù)。由式（ 13）可知 q=，滿足。由于車速高，它不僅會引起側(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 中是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線，是汽車實(shí)際前、后制動器制動力分配線，簡稱 ? 線。 當(dāng)制動器制動力 fF 和地面制動力 BF 達(dá)到附著力 ?F 值時，車輪即被抱死并在地面上沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 滑移。 ABS 把大部分的制動力分配到前輪，防止甩尾，對前剎的散熱要求很高，所以一般前輪都會采用通風(fēng)盤 。解決好散熱問題，對提高汽車的制動性能也就起了事倍功半的作用。 （ 3） 制動力矩與汽車運(yùn)動方向無關(guān)。 ②浮動盤式制動器： 浮動鉗式盤式制動器的制動鉗體是浮動的。這種結(jié)構(gòu)常用于中級轎車的前輪制動 器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動時，前軸的動軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時則相反。內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動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)的摩擦元件為制動鼓。 4）防止水和污泥進(jìn)入制動器工作表面。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摩擦片的研制 ” 中，采用 當(dāng)?shù)氐暮Ｅ菔w維來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)報道該制動器的摩擦系數(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、低成本等優(yōu)點(diǎn)。 制動系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀： 目前 ，車輛主要還是采用盤式和鼓式制動器的組合形式。 除此之外， 本論文簡單介紹了 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 選擇 ， 制動主缸， 制動管路的多回路系統(tǒng) 的 選擇 以及 制動器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景 。又分為制動鉗可相對于制動鉗可相對于制動盤軸向滑動鉗盤式制動器；與制動鉗可在垂直于制動盤的平面內(nèi)擺動的擺動鉗盤式制動器。汽車制動過程實(shí)際上是一個能量轉(zhuǎn)換過程，它把汽車行駛時產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換為熱能。汽車制動系統(tǒng)是汽車行駛的一個重要主動安全系統(tǒng)，其性能的好壞對汽車的行駛安全有著重要影響。不過，時下還有不少經(jīng)濟(jì)型轎車采用的還不完全是盤式制動器，而是前盤后鼓式混合制動器（即前輪采用盤式制動器、后輪采用鼓式制動器），這主要是出于成本上的考慮，同時也是因?yàn)檗I車在緊急制動時，負(fù)荷前移，對前輪制動的要求比較高，一般來說前輪用盤式制動器就夠了。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)容就是要通過分析設(shè)計，找出不同類型的減速 器的優(yōu)缺點(diǎn)。這兩個制動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，這對盤式制動器的發(fā)展來說是一個契機(jī)，可以使得氣壓盤式制動器在更高的溫度下運(yùn)行，而鼓式制動器材料是不能承受這樣的溫度的。但不管如何，未來汽車制動摩擦材料必須是環(huán)保化、 安全化 、輕量化以及低成本的原則。 7）制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有還的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外因柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在汽車前進(jìn)及倒車時的制動性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動器時，則需另設(shè)中央制動器用于駐車制動。 它們的制動油缸均為單側(cè)的，且與油缸同側(cè)的制動塊總成是活 動的，而另一側(cè)的制動塊總成則固定在鉗體上。 （ 6） 壓力在制動襯塊上的分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。例 如對制動器和制動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，相對摩擦的工作面也較小，需要的制動液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第三章：制動器主要參數(shù)及其選擇 盤式制動器設(shè)計的一般流程為：根據(jù)設(shè)計要求，所給數(shù)據(jù)，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)確定出整車總布置參數(shù)。 根據(jù)汽車制動時的整車受力分析 （圖 ） ，并考慮到制動時的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對前、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—— 汽車制動減速度。 同步附著系數(shù)的計算公式是：ghLL 20 ?? ?? 。 如何選擇同步附著系數(shù) 0? ，是采用恒定前后制動力分配比的汽車制動系設(shè)計中的一個較重要的問題。 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 ??? ???? （ ）