【文章內(nèi)容簡介】 者在=～，當張開力時，相差達3倍之多。由該圖可見，當增大到一定值時，領蹄的和均趨于無限大。它意味著此時只要施加一極小張開力，制動力矩將迅速增至極大的數(shù)值，此后即使放開制動踏板，領蹄也不能回位而是一直保持制動狀態(tài)，發(fā)生“自鎖”現(xiàn)象。這時只能通過倒轉(zhuǎn)制動鼓消除制動。領蹄的和隨的增大而急劇增大的現(xiàn)象稱為自行增勢作用。反之，從蹄的和隨的增大而減小的現(xiàn)象稱為自行減勢作用。在制動過程中，襯片的溫度、相對滑動速度、壓力以及濕度等因素的變化會導致摩擦系數(shù)的改變。而摩擦系數(shù)的改變則會導致制動效能即制動器因數(shù)的改變。制動器因數(shù)對摩擦系數(shù) 的敏感性可由來衡量，因而稱為制動器的敏感度，它是制動器效能穩(wěn)定性的主要決定因素，而除決定于摩擦副材料外，又與摩擦副表面的溫度和水濕程度有關，制動時摩擦生熱，因而溫度是經(jīng)常起作用的因素，熱穩(wěn)定性更為重要。熱衰退的臺架試驗表明，多次重復緊急制動可導致制動器因數(shù)值減小50%，而下長坡時的連續(xù)和緩制動也會使該值降至正常值的30%。1—領蹄；2—從蹄，領蹄的制動蹄因數(shù)雖大于從蹄，但其效能穩(wěn)定性卻比從蹄差。就整個鼓式制動器而言，也在不同程度上存在以為表征的效能本身與其穩(wěn)定性之間的矛盾。由于盤式制動器的制動器因數(shù)對摩擦系數(shù)的導數(shù)()為常數(shù)，因此其效能穩(wěn)定性最好。 制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)制動鼓直徑 當輸入力一定時，制動鼓的直徑越大，則制動力矩越大，且使制動器的散熱性能越好。但直徑的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且的增大也使制動鼓的質(zhì)量增加，使汽車的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車的行駛的平順性。制動鼓與輪輞之間應有一定的間隙，以利于散熱通風，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動鼓直徑的尺寸。由于CA1041采用14的輪輞所以取，制動鼓直徑與輪輞直徑之比的一般范圍為：貨車 。=mm制動蹄摩擦片寬度、制動蹄摩擦片的包角和單個制動器摩擦面積由《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定，選取制動蹄摩擦片寬度mm；摩擦片厚度mm。摩擦襯片的包角通常在范圍內(nèi)選取，試驗表明，摩擦襯片包角時磨損最小，制動鼓的溫度也最低，而制動效能則最高。再減小雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角也不宜大于，因為過大不僅不利于散熱，而且易使制動作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。綜上所述選取領蹄，從蹄單個制動器摩擦面積： （） 式中：——單個制動器摩擦面積，mm2 ——制動鼓內(nèi)徑，mm； ——制動蹄摩擦片寬度，mm； ——分別為兩蹄的摩擦襯片包角，（）。cm2 制動器襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量t單個制動器摩擦面積cm2轎車客車與貨車（多為）（多為）。摩擦襯片起始角。通常是將摩擦襯片布置在制動蹄外緣的中央，并令。領蹄包角從蹄包角張開力的作用線至制動器中心的距離在滿足制動輪缸布置在制動鼓內(nèi)的條件下，應使距離（）盡可能地大，以提高其制動效能。初步設計時可暫取，根據(jù)設計時的實際情況取mm。制動蹄支銷中心的坐標位置與，制動蹄支銷中心的坐標尺寸盡可能地小設計時常取mm，以使盡可能地大，初步設計可暫取，根據(jù)設計的實際情況取mm。 摩擦片摩擦系數(shù)選擇摩擦片時，不僅希望起摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定性好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純的追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。后者對蹄式制動器是非常重要的各種制動器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性能越差。所以在制動器設計時，并非一定要追求最高摩擦系數(shù)的材料。當前國產(chǎn)的制動摩擦片材料在溫度低于250℃時，保持摩擦系數(shù)=~。因此，在假設的理想條件下計算制動器的制動力矩，取=。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。 制動器的設計計算 制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律 從前面的分析可知，制動器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動器因數(shù)有很大影響。掌握制動蹄摩擦面上的壓力分布規(guī)律，有助于正確分析制動器因數(shù)。在理論上對制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時，通常作如下一些假定：（1）制動鼓、蹄為絕對剛性；（2）在外力作用下，變形僅發(fā)生在摩擦襯片上；（3）壓力與變形符合虎克定律由于本次設計采用的是領從蹄式的制動鼓，現(xiàn)就領從蹄式的制動鼓制動蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律進行分析。，制動蹄在張開力P作用下繞支承銷點轉(zhuǎn)動張開，設其轉(zhuǎn)角為，則蹄片上某任意點A的位移為 = （）式中；——制動蹄的作用半徑。由于制動鼓剛性對制動蹄運動的限制，則其徑向位移分量將受壓縮，徑向壓縮為 制動摩擦片徑向變形分析簡圖=因為為常量，單位壓力和變形成正比，所以蹄片上任意一點壓力可寫成 ()式中：——摩擦片上單位壓力。 即制動器蹄片上壓力呈正弦分布，其最大壓力作用在與連線呈90176。的徑向上。上述分析對于新的摩擦襯片是合理的，但制動器在使用過程中摩擦襯片有磨損，摩擦襯片在磨損的狀況下，壓力分布又會有差別。按照理論分析，如果知道摩擦襯片的磨損特性，也可確定摩擦襯片磨損后的壓力分布規(guī)律。根據(jù)國外資料，對于摩擦片磨損具有如下關系式 （） 式中：W——磨損量； K——磨損常數(shù)； ——摩擦系數(shù)； ——單位壓力； ——磨擦襯片與制動鼓之間的相對滑動速度。 作為磨損函數(shù)的壓力分布值。圖中表明在第11次制動后形成的單位面積壓力仍為正弦分布。如果摩擦襯片磨損有如下關系： （）式中：——磨損常數(shù)。則其磨損后的壓力分布規(guī)律為(C也為一常數(shù))。 制動器因數(shù)及摩擦力矩分析計算 如前所述，通常先通過對制動器摩擦力矩計算的分析，再根據(jù)其計算式由定義得出制動器因數(shù)BF的表達式。假設鼓式制動器中制動蹄只具有一個自由度運動，由此可得：（1）定出制動器基本結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦片包角及其位置布置參數(shù)，并規(guī)定制動鼓旋轉(zhuǎn)方向； （2），令； （3）在張開力P作用下，確定最大壓力值。，所對應的圓弧，圓弧面上的半徑方向作用的正壓力為，摩擦力為。把所有的作用力對點取矩，可得 ph=RMsindR(RMcos)sind （）據(jù)此方程式可求出的值。 制動蹄摩擦力矩分析計算 （4）計算沿摩擦片全長總的摩擦力矩 T=R sind=R(coscos) （） （5）由公式()導出制動器因數(shù)由于導出過程的繁瑣，下面對支承銷式領—從蹄制動器的制動因數(shù)進行分析計算。 單個領蹄的制動蹄因數(shù)BFTl () 單個從蹄的制動蹄因數(shù)BFT2 ()以上兩式中： 。 整個制動器因數(shù)為 支承銷式制動蹄 制動蹄片上的制動力矩鼓式制動蹄片上的制動力矩在計算鼓式制動器時，必須建立制動蹄對制動鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動力矩之間的關系。為計算有一個自由度的制動蹄片上的力矩，在摩擦襯片表面上取一橫向單元面積，并使其位于與軸的交角為處，單元面積為。，其中b為摩擦襯片寬度，R為制動鼓半徑，為單元面積的包角。 由制動鼓作用在摩擦襯片單元面積的法向力為： ()而摩擦力產(chǎn)生的制動力矩為 在由至區(qū)段上積分上式，得 ()當法向壓力均勻分布時， ()式（）和式（）給出的由壓力計算制動力矩的方法，但在實際計算中采用由張開力P計算制動力矩的方法則更為方便。 張開力計算用圖增勢蹄產(chǎn)生的制動力矩可表達如下： ()式中:——單元法向力的合力；——摩擦力的作用半徑()。如果已知制動蹄的幾何參數(shù)和法向壓力的大小，便可算出蹄的制動力矩。為了求得力與張開力的關系式，寫出制動蹄上力的平衡方程式： ()式中：——軸與力的作用線之間的夾角；——支承反力在工：軸上的投影。解式(3..27)，得 ()對于增勢蹄可用下式表示為 ()對于減勢蹄可類似地表示為 () 制動力矩計算用圖為了確定，及，必須求出法向力N及其分量。如果將()看作是它投影在軸和軸上分量和的合力，則根據(jù)式（）有： ()因此對于領蹄： ()==式中：。根據(jù)式()和式()，并考慮到 ()則有()==對于從蹄： ==式中：則有： ()== 由于設計和相同，因此和值也近似取相同的。對具有兩蹄的制動器來說，其制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 （）由式（）和式（）知====對于液壓驅(qū)動的制動器來說，所需的張開力為 N?m ()計算蹄式制動器時，必須檢查蹄有無自鎖的可能，由式()得出自鎖條件。當該式的分母等于零時，蹄自鎖： () ()成立，不會自鎖。由式()和式()可求出領蹄表面的最大壓力為： ()==式中：，，，——；，——；——摩擦襯片寬度；——摩擦系數(shù)。因此鼓式制動器參數(shù)選取符合設計要求。 摩擦襯片的磨損特性計算摩擦襯片的磨損，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，則襯片的磨損愈嚴重。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