【文章內(nèi)容簡介】 7）式（35），（36），（37）均為直線方程，由上式可見，當制動強度或者同步附著系數(shù)改變時，前后軸車輪的地面法向反作用力的變化是很大的，前輪增大，后輪減小。汽車的地面走馬那個制動力為 （38） 式中：q——制動強度，亦稱比減速度或比制動力； ——前后軸車輪的地面制動力。由式（34）～式（36）及式（38）可求出前、后軸車輪的附著力為 （39）上式表明：賽車在附著系數(shù)為任一確定的路面上制動時，各軸車輪附著力即極限制動力并非常數(shù)而是制動強度q或總制動力的函數(shù)。當汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)前、后軸的軸荷分配，以及前、后輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度的情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有3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、后輪同時抱死拖滑。在上述3種情況中，顯然是第3種情況的附著條件利用的最好。由式（38），式（39）不難求得在任何附著系數(shù)的路面上，前、后輪同時抱死即前、后軸車輪附著力同時被充分利用的條件為 （310）式中：——前軸車輪的制動器制動力，； ——后軸車輪的制動器制動力，； ——前軸車輪的地面制動力； ——后軸車輪的地面制動力； ——地面對前、后軸車輪的法向反力； ——汽車重力； ——汽車質(zhì)心離前、后軸的距離； ——汽車質(zhì)心高度。由式（310）可知，前、后車輪同時抱死時，前、后車輪制動器的制動力，是的函數(shù)。由式（310）中消去可得 （311）目前大多數(shù)兩軸汽車前后制動器制動力的比值為一定值，并已前端制動器制動力與汽車總的制動器制動力之比來表明分配的比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù)β，即 （312）又由于在附著條件所限定的范圍內(nèi)，地面制動力在數(shù)值上等于相應的制動周緣力，因此β又可通稱為制動力分配系 同步附著系數(shù)由式（312）可得 （313）上式是一條通過坐標原點且斜率為(1)/的直線，是汽車實際前、后制動器制動力分配線，簡稱線。線與I曲線交于B點， B點處的附著系數(shù)=，則稱為同步附著系數(shù)。它汽車制動性能的一個重要參數(shù)，由汽車結構參數(shù)所決定。本設計選取賽車前、后制動器制動力為固定比值，因此只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死，當賽車在不同值的路面上制動時，可能有以下3種情況。1. 當，線位于I曲線下方，制動時總是前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。2. 當，線位于I曲線上方，制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。3. 當，制動時前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。為了防止賽車的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側滑，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。分析表明，賽車在同步附著系數(shù)的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為du/dtg，即，q為制動強度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時，達到前輪或后輪即將抱死時的制動強度q，這表明只有在=的路面上，地面的附著條件才能得到充分利用。附著條件的利用情況可用附著系數(shù)利用率(或稱為附著力利用率)表示： （314） 式中：——賽車總的地面制動力； ——所受重力； ——制動強度。 當=時，=，=1時利用率最高。根據(jù)有關資料推薦，取賽車=，則= 制動強度、地面制動力和附著系數(shù)利用率前面的式子（38）和（314）已給出了制動強度q和附著系數(shù)利用率的定義式，下面再討論一下當=、和時的q和。根據(jù)所定的同步附著系數(shù)=，和求得的=進而求得 （315） （316）當=時：，故，q=；=1。故 當時：可能得到的地面制動力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。可求得： （317） （318） （319） 令，求得 當時：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?？汕蟮茫? （320） （321） （322） 令 則： 本設計中賽車的值恒定，其值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過低。在的良好路面上緊急制動時，總是后輪先抱死。 制動器最大制動力矩為保證賽車具有良好的制動效能和穩(wěn)定性，應合理地確定前，后輪制動器的制動力矩。最大制動力是在附著系數(shù)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,成正比。由式（）可知，雙軸汽車前、后車輪附著力同時被充分利用或前、后輪同時抱死時的制動力之比為=式中：，——質(zhì)心離前、后軸距離?！礁街禂?shù)；——汽車質(zhì)心高度。 按有關資料，—。制動器所能產(chǎn)生的制動力矩，受車輪的計算力矩所制約，即； 式中：——前軸制動器的制動力，；——后軸制動器的制動力，；——作用于前軸車輪上的地面法向反力；——作用于后軸車輪上的地面法向反力； ——車輪有效半徑。，應從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。當時,（設所遇到最大的值為1）相應的極限制動強度，可求得其最大總制動力而車輪半徑，最大制動力矩為：故前軸最大制動力矩為： 一個前輪制動器應有的最大制動力矩： 后輪最大制動力矩為：一個后輪制動器應有的最大制動力矩為： 制動器因數(shù) 制動器因數(shù)BF，它表示制動器的效能，因而又稱為制動器效能因數(shù)。其實質(zhì)是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評價不同結構型式的制動器的效能。制動器因數(shù)可定義為在制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 (323)式中：——制動器的摩擦力矩； —— 制動盤的作用半徑； ——輸入力，一般取加于兩制動塊的壓緊力的平均值為輸入力。對于鉗盤式制動器，兩側制動塊對制動盤的壓緊力均為P，則制動盤在其兩側工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2P（為盤與制動襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為 (324) 式中：f為摩擦系數(shù).在本次賽車設計中取f=；則BF= 盤式制動器主要參數(shù)的確定 制動盤直徑D制動盤直徑D應盡可能取大些，這是制動盤的有效半徑得到增大，可以減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度，受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為70％～79％。在本次設計中： 制動盤直徑的選擇范圍為：，由制動盤尺寸選擇標準選取制動盤直徑。 制動盤厚度h制動盤厚度h直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應取得適當小些；為了降低制動盤工作時的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的，而為了通風散熱，又可在制動盤的兩工作面之間鑄出通風孔道。通常，實心制動盤厚度可取10mm20mm；具有通風孔道的制動盤的兩工作面之間的尺寸，即制動盤的厚度取為20mm50mm,但多采用20mm30mm。在本次設計中，前后制動器均選取實心式制動盤，取厚度h=10mm. 摩擦襯塊內(nèi)徑與外徑與厚度b，工作時襯塊的外緣與內(nèi)側圓周速度相差較大，使得 磨損不均勻，接觸面積減小，最終將導致制動力矩變化大。在本次設計中，選取/=，由于摩擦襯塊外半徑略小于制動盤半徑，取。所以，取。參考相關資料，選定摩擦襯塊厚度b=14mm。 摩擦襯塊工作面積A ，考慮到現(xiàn)今摩擦材料的不斷升級，此范圍可適當擴大些。本次設計使用半金屬摩擦材料，其摩擦系數(shù)優(yōu)于石棉材料。由于制動襯塊為扇形，選定其到圓心的夾角為，故工作面積為： 本次設計取A= 摩擦襯塊摩擦系數(shù)f選擇摩擦襯塊時,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。不可單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)。各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～，一般來說，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差，所以在制動器設計時并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。在假設的理想條件下計算制動器的制動力矩，為使計算結果接近實際，在本次設計中，取f =。另外，在選擇摩擦材料時，應盡量采用減少污染和對人體無害的材料，故選用粉末冶金材料。第四章 制動器的設計計算 摩擦襯片(襯塊)的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。汽車的制動過程是將其機械能(動能、勢能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務。此時由于在短時間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴重 比能量耗散率制動器的能量負荷常以其比能量耗散率作為評價指標。比能量耗散率又稱為單位功負荷或能量負荷，它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量，其單位為。單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 （41）式中：——回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； ——賽車總質(zhì)量； ，——制動初速度與終速度，；計算時取 ——制動減速度,設賽車在附著系數(shù)的賽道上以 的初速度制動，由于賽車同步附著系數(shù)為，故后輪先抱死取。 ——制動時間，； ——前、后制動器襯片(襯塊)的摩擦面積；（） ——制動力分配系數(shù)。在緊急制動到時，并可近似地認為，則有 （42）把各參數(shù)值代入上式得 ，比能量耗散率過高會引起襯片（襯塊）的急劇磨損，而且還可能引起制動盤產(chǎn)生龜裂。式中t為100Km/h時的制動時間。為前后制動器摩擦襯片面積。2，求得，符合要求。 比滑磨功磨損和熱的性能指標也可用襯塊在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯塊面積的滑磨功，即比滑磨功來衡量： （43）式中：——汽車總質(zhì)量，kg； ——汽車最高制動車速，m/s ——車輪制動器各襯塊的總摩擦面積， ——許用比滑磨功，取可求得：，滿足要求。其中， 制動器的熱容量和溫升核算應核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： （44）式中：——各制動盤的總質(zhì)量，為已知2Kg ——與各制動盤相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動鉗體等）總質(zhì)量，為4kg ——制動盤材料的比容熱，對鑄鐵C=482J/(kgK)；對于鋁合金C=880 J/(kgK) ——與制動盤相連的受熱金屬件的比容熱； ——制動盤的溫升（一次由到完全停車的強烈制動，溫升不應超過15 ）； ——滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動過程迅速，可以認為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后制動力的分配比率分配給前后、制動器，即 （46）求得： 所以： 式中 ——賽車滿載總質(zhì)量，為345Kg ——賽車制動時的初速度 ——賽車制動器制動力分配系數(shù)，核算： 故，滿足以下條件： 盤式制動器有效半徑的計算盤式制動器