【文章內(nèi)容簡介】 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(guān)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(shè)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(jié)構(gòu)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(cè)制動塊對制動盤的壓緊力均為P，則制動盤在其兩側(cè)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(shè)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(shè)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(shè)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(cè)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(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(shè)計時并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，為使計算結(jié)果接近實際，在本次設(shè)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(shè)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(guān)，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(wù)。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(shè)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的計算用簡圖如圖 ，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為 （46）式中：——摩擦系數(shù)，； ——單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力，見圖 ——作用半徑。對于常見的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大則取R為平均半徑或有效半徑已足夠精確。如圖圖 ，平均半徑為式中：，——扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。（） 圖 盤式制動器的計算用圖 圖 鉗盤式制動器的作用半徑計算用圖根據(jù)圖 ，在任一單元面積RdR上的摩擦力對制動盤中心的力矩為，式中為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動塊作用于制動盤上的制動力矩為：單側(cè)襯塊給予制動盤的總摩擦力為：得有效半徑為：令，則有：= 因，故。當。但當m過小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大時，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，則上述計算方法失效。本次設(shè)計取有效半徑為100mm。第五章 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 制動盤制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加等的合金鑄鐵制成。用于鉗盤式制動器的制動盤結(jié)構(gòu)形狀一般為禮貌形（）。有的文獻認為：,；，本設(shè)計在此采用。本次設(shè)計采用的材料為合金鑄鐵，結(jié)構(gòu)形狀為禮帽形，前后均為實心盤。 禮帽形制動盤 制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KTH37012或球墨鑄鐵QT40018制造，也有用輕合金制造的。例如用鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應有高的強度和剛度。在鉗體中加工出制動油缸。為了減少傳給制動液的熱量，將活塞的開口端頂靠制動塊的背板?；钊设T鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進行鍍鉻處理。為了解決因制動鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動液的熱量的問題，減小了活塞與制動塊背板的接觸面積。制動鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來的泥，水進入制動鉗，位于車軸后則可減小制動時輪轂軸承的合成載荷。因此本次設(shè)計采用可鍛鑄鐵，整體式、鍍鉻處理，前后制動鉗位于車軸后。 制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形，正方形或圓形的?；钊麘軌鹤”M量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了避免制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液汽化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達極限時的警報裝置，以便及時更換摩擦襯片。本次設(shè)計取襯塊厚度14mm，有隔熱減震墊。 摩擦材料 摩擦材料性能對比材料性能有 機 類無 機 類制法編制物石棉模壓半金屬模壓金屬燒結(jié)金屬陶瓷燒結(jié)硬度軟硬硬極硬極硬密度小小中大大承受負荷輕中中重中重重摩擦系數(shù)中高低高低高低中低高摩擦系數(shù)穩(wěn)定性差良良良優(yōu)優(yōu)常溫下的耐磨性良良良中中高溫下的耐磨性差良良良優(yōu)優(yōu)機械強度中高低中低中高高熱傳導率低中低中高高抗振鳴優(yōu)良中良差差抗顫振中良中對偶性優(yōu)良中良差差價格中高低中中良高高制動摩擦材料應具有高而穩(wěn)定