【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(guò)低。在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩為保證賽車具有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前，后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。最大制動(dòng)力是在附著系數(shù)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,成正比。由式（）可知，雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)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(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； 式中：——前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，；——后軸制動(dòng)器的制動(dòng)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(yīng)從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí),（設(shè)所遇到最大的值為1）相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，可求得其最大總制動(dòng)力而車輪半徑，最大制動(dòng)力矩為：故前軸最大制動(dòng)力矩為： 一個(gè)前輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩： 后輪最大制動(dòng)力矩為：一個(gè)后輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為： 制動(dòng)器因數(shù) 制動(dòng)器因數(shù)BF，它表示制動(dòng)器的效能，因而又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)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(píng)價(jià)不同結(jié)構(gòu)型式的制動(dòng)器的效能。制動(dòng)器因數(shù)可定義為在制動(dòng)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(dòng)器的摩擦力矩； —— 制動(dòng)盤的作用半徑； ——輸入力，一般取加于兩制動(dòng)塊的壓緊力的平均值為輸入力。對(duì)于鉗盤式制動(dòng)器，兩側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力均為P，則制動(dòng)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(dòng)襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 (324) 式中：f為摩擦系數(shù).在本次賽車設(shè)計(jì)中取f=；則BF= 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 制動(dòng)盤直徑D制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡可能取大些，這是制動(dòng)盤的有效半徑得到增大，可以減小制動(dòng)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(dòng)盤的直徑通常選擇為70％～79％。在本次設(shè)計(jì)中： 制動(dòng)盤直徑的選擇范圍為：，由制動(dòng)盤尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)選取制動(dòng)盤直徑。 制動(dòng)盤厚度h制動(dòng)盤厚度h直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動(dòng)盤工作時(shí)的溫升，制動(dòng)盤厚度又不宜過(guò)小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取10mm20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤的厚度取為20mm50mm,但多采用20mm30mm。在本次設(shè)計(jì)中，前后制動(dòng)器均選取實(shí)心式制動(dòng)盤，取厚度h=10mm. 摩擦襯塊內(nèi)徑與外徑與厚度b，工作時(shí)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(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。在本次設(shè)計(jì)中，選取/=，由于摩擦襯塊外半徑略小于制動(dòng)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(jí)，此范圍可適當(dāng)擴(kuò)大些。本次設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)取A= 摩擦襯塊摩擦系數(shù)f選擇摩擦襯塊時(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。不可單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～，一般來(lái)說(shuō)，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差，所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，為使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際，在本次設(shè)計(jì)中，取f =。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料，故選用粉末冶金材料。第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)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(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。但試驗(yàn)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(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能(動(dòng)能、勢(shì)能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴(yán)重 比能量耗散率制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為。單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)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(dòng)初速度與終速度，；計(jì)算時(shí)取 ——制動(dòng)減速度,設(shè)賽車在附著系數(shù)的賽道上以 的初速度制動(dòng)，由于賽車同步附著系數(shù)為，故后輪先抱死取。 ——制動(dòng)時(shí)間，； ——前、后制動(dòng)器襯片(襯塊)的摩擦面積；（） ——制動(dòng)力分配系數(shù)。在緊急制動(dòng)到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有 （42）把各參數(shù)值代入上式得 ，比能量耗散率過(guò)高會(huì)引起襯片（襯塊）的急劇磨損，而且還可能引起制動(dòng)盤產(chǎn)生龜裂。式中t為100Km/h時(shí)的制動(dòng)時(shí)間。為前后制動(dòng)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(biāo)也可用襯塊在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)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(lái)衡量： （43）式中：——汽車總質(zhì)量，kg； ——汽車最高制動(dòng)車速，m/s ——車輪制動(dòng)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(dòng)器的熱容量和溫升核算應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： （44）式中：——各制動(dòng)盤的總質(zhì)量，為已知2Kg ——與各制動(dòng)盤相連的金屬（如輪轂、輪輻、制動(dòng)鉗體等）總質(zhì)量，為4kg ——制動(dòng)盤材料的比容熱，對(duì)鑄鐵C=482J/(kgK)；對(duì)于鋁合金C=880 J/(kgK) ——與制動(dòng)盤相連的受熱金屬件的比容熱； ——制動(dòng)盤的溫升（一次由到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng)，溫升不應(yīng)超過(guò)15 ）； ——滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后制動(dòng)力的分配比率分配給前后、制動(dòng)器，即 （46）求得： 所以： 式中 ——賽車滿載總質(zhì)量，為345Kg ——賽車制動(dòng)時(shí)的初速度 ——賽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，核算： 故，滿足以下條件： 盤式制動(dòng)器有效半徑的計(jì)算盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 ，假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 （46）式中：——摩擦系數(shù)，； ——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力，見圖 ——作用半徑。對(duì)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(dòng)器的計(jì)算用圖 圖 鉗盤式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算用圖根據(jù)圖 ，在任一單元面積RdR上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤中心的力矩為，式中為襯塊與制動(dòng)盤之間的單位面積上的壓力，則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩為：?jiǎn)蝹?cè)襯塊給予制動(dòng)盤的總摩擦力為：得有效半徑為：令，則有：= 因，故。當(dāng)。但當(dāng)m過(guò)小，即扇形的徑向?qū)挾冗^(guò)大時(shí)，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(jì)算方法失效。本次設(shè)計(jì)取有效半徑為100mm。第五章 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制動(dòng)盤制動(dòng)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(dòng)器的制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)形狀一般為禮貌形（）。有的文獻(xiàn)認(rèn)為：,；，本設(shè)計(jì)在此采用。本次設(shè)計(jì)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(shí)心盤。 禮帽形制動(dòng)盤 制動(dòng)鉗制動(dòng)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(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將活塞的開口端頂靠制動(dòng)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(jìn)行鍍鉻處理。為了解決因制動(dòng)鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動(dòng)液的熱量的問(wèn)題，減小了活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積。制動(dòng)鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。因此本次設(shè)計(jì)采用可鍛鑄鐵，整體式、鍍鉻處理，前后制動(dòng)鉗位于車軸后。 制動(dòng)塊制動(dòng)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。活塞應(yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給制動(dòng)鉗而引起制動(dòng)液汽化和減小制動(dòng)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(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片。本次設(shè)計(jì)取襯塊厚度14mm，有隔熱減震墊。 摩擦材料 摩擦材料性能對(duì)比材料性能有 機(jī) 類無(wú) 機(jī) 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(fù)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(jī)械強(qiáng)度中高低中低中高高熱傳導(dǎo)率低中低中高高抗振鳴優(yōu)良中良差差抗顫振中良中對(duì)偶性優(yōu)良中良差差價(jià)格中高低中中良高高制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定