【文章內(nèi)容簡介】 液力式和電磁式等幾種。電磁式制動器雖有作用滯后小、易于連接且接頭可靠等優(yōu)點，但因成本高而只在一部分重型汽車上用來做車輪制動器或緩速器。液力式制動器只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式只用作中央制動器。以鼓式，盤式制動器應用最廣泛。167。 鼓式制動器 一、鼓式制動器的結(jié)構(gòu)分析鼓式制動器主要有制動鼓，制動蹄，傳力杠桿和驅(qū)動裝置組成。帶摩擦片的制動蹄作為固定元件，大多采用兩個蹄，并以鉸支點的形式安裝于鼓內(nèi)，制動的過程中兩個襯塊都以的角度緊貼于制動輪表面上。制動器工作時，摩擦所產(chǎn)生的熱量大部分由制動鼓向外散出，為承受較大的熱應力，制動鼓應有足夠的質(zhì)量。制動鼓在非工作狀態(tài)，其摩擦片與制動鼓之間應有合適的間隙。制動蹄有不同的張開裝置：液壓輪缸式，凸輪式，楔塊式，還有用氣動或電動方式作為制動蹄驅(qū)動裝置。鼓式制動器按蹄的屬性可分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等幾種，如圖2—1所示。 圖31 鼓式制動器示意圖不同形式鼓式制動器的主要區(qū)別有：①蹄片固定支點的數(shù)量和位置不同。②張開裝置的形式與數(shù)量不同。③制動時兩塊蹄片之間有無相互作用。因蹄片的固定支點和張開力位置不同，使不同形式鼓式制動器的領(lǐng)、從蹄數(shù)量有差別，并使制動效能不同。制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩，稱為制動器效能。在評比不同形式制動器的效能時，常用一種稱為制動器效能因數(shù)的無因次指標。制動器效能因數(shù)的定義為，在制動鼓或制動盤的作用半徑只上所得到的摩擦力(Mp/R)與輸入力Fo之比，即K= Mp/FoR式中，K為制動器效能因數(shù)；Mp為制動器輸出的制動力矩。制動器效能的穩(wěn)定性是指其效能因數(shù)K對摩擦因數(shù)／的敏感性(dK／df)。使用中f隨溫度和水濕程度變化。要求制動器的效能穩(wěn)定性好，即是其效能對f的變化敏感性較低。領(lǐng)從蹄式制動器的效能和穩(wěn)定性都很適中。由于其前進倒車制動效能不變，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本，便于組成駐車制動機構(gòu)，因此應用較為廣泛。雙領(lǐng)蹄式制動器正向效能較高，但反向時它變成雙從蹄，效能大大降低。雙向雙領(lǐng)蹄式制動器在前進，倒車制動時性能不變，但用作后輪制動器時，需另設(shè)中央制動器構(gòu)成駐車制動器。雙領(lǐng)蹄式和雙向雙領(lǐng)蹄式制動器中有兩個輪缸，適用于雙管路制動系，但雙缸制動器因零件數(shù)目增多，造價增高，容易出現(xiàn)油液泄漏，油管破損現(xiàn)象。雙從蹄式制動器制動效能最低，但制動穩(wěn)定性最好，除偶爾用于對穩(wěn)定性要求很高的高級轎車上，一般不采用。增力式制動器的效能較其他形式大的多，不大的制動踏板力就能得到很大的制動力矩，但其效能不太穩(wěn)定，效能太高也易產(chǎn)生自鎖。單向增力式制動器在倒車時制動效能大大降低，只有少數(shù)中輕型貨車和轎車用它做前輪制動器。雙向增力式制動器正反向制動效能都很高，能產(chǎn)生大的駐車制動力矩。它不用于緊急制動，因而不產(chǎn)生高溫，也無熱衰退的憂患，又可省去助力驅(qū)動機構(gòu)。二、 鼓式制動器主要參數(shù)的初選制動鼓內(nèi)徑D輸入力Fo一定時，制動鼓內(nèi)徑越大，制動力矩越大，且散熱能力也越強。但增大D(圖32)受輪輞內(nèi)徑限制。制動鼓與輪輞之間應保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動鼓應有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動時的溫升。制動鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制動鼓的加工精度。圖32 鼓式制動器的主要參數(shù) 制動鼓直徑與輪輞直徑之比D／Dr，的范圍如下 轎車：D／Dr= 貨車：D／Dr= 已知輪輞直徑Dr=，則可得 制動鼓內(nèi)徑D=（）mm，則取制動鼓的直徑D=320mm。摩擦襯片寬度b和包角β 摩擦襯片寬度尺寸b的選取對摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本。 制動鼓半徑R確定后，襯片的摩擦面積為。制動器各蹄襯片總的摩擦面積∑Ap越大，制動時所受單位面積的正壓力和能量負荷越小，從而磨損特性越好。試驗表明，摩擦襯片包角盧：90186。～100186。時，磨損最小，制動鼓溫度最低，且制動效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對減小單位壓力的作用不大，而且將使制動不平順，容易使制動器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于120186。,所以取包角β=100176。對于的乘用車來說，單個制動器總的襯片摩擦面積為（）。取==72mm,查國標取得b=75mm。摩擦襯片起始角一般將襯片布置在制動蹄的中央，即令=90186。θ／2。有時為了適應單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善磨損均勻性和制動效能。則=90186。θ／2=90176。100176。/2=40176。 制動器中心到張開力Fo作用線的距離e 在保證輪缸或制動凸輪能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件下，應使距離e(圖3—2)盡可能大，以提高制動效能。初步設(shè)計時可暫定e=。 e==128mm,取e=125mm。制動蹄支承點位置坐標a和c 應在保證兩蹄支承端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能大而c盡可能小(圖3—2)。初步設(shè)計時，也可暫定a=。a==128mm,取c=30mm。167。 盤式制動器 一、盤式制動器的結(jié)構(gòu)型式分析 盤式制動器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是圓盤形的制動盤，當帶有摩擦層的圓盤或摩擦襯片沿軸向移動，一定壓力壓向制動盤時，摩擦襯片與制動盤之間產(chǎn)生摩擦力矩，實現(xiàn)盤式制動器制動。 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。鉗盤式制動器的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動鉗中。全盤式制動器中摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸，作用原理如同離合器，故又稱離合器式制動器。全盤式中用得較多的是多片全盤式制動器。多片全盤式制動器既可用作車輪制動器，也可用作緩行器。鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)不同，有以下幾種。固定鉗式制動鉗固定不動，制動盤兩側(cè)均有液壓缸。制動時僅兩側(cè)液壓缸中的制動塊向盤面移動。這種形式也稱為對置活塞式或浮動活塞式。浮動鉗式(1)滑動鉗式 制動鉗可以相對于制動盤做軸向滑動，其中只在制動盤的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè)的制動塊固裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下使活動制動塊壓靠到制動盤，而反作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩制動塊受力均等為止。(2)擺動鉗式 它也是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動鉗體與固定于車軸上的支座鉸接。為實現(xiàn)制動，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能全面均勻地磨損。為此，有必要將襯塊預先做成楔形(摩擦面對背面的傾斜角為6176。左右)。浮動鉗式只在一側(cè)放置液壓缸，另一側(cè)的制動塊裝在鉗體上，零件較小，減少了跨越制動盤的油路，可以減少液壓缸，活塞等精密件，可以減少尺寸，減輕質(zhì)量，降低成本，制動液吸收制動盤的熱量也減少。結(jié)構(gòu)上的改進便于同一組制動塊兼作行車和駐車制動，簡化了結(jié)構(gòu)，使浮動鉗盤式制動器的應用越來越廣泛。二、盤式制動器主要參數(shù)初選制動盤直徑D 制動盤直徑D應盡可能取大些，這時制動盤的有效半徑得到增加，可以降低制動鉗的夾緊力，減少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輪輞直徑的70％~79％?？傎|(zhì)量大于2t的汽車應取上限。求得D=（）mm,所以取D=320mm。 制動盤厚度h 制動盤厚度對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動盤厚度不宜取得很大；為了降低溫度，制動盤厚度又不宜取得過小。制動盤可以做成實心的，或者為了散熱通風的需要在制動盤中間鑄出通風孔道。一般實心制動盤厚度可取為10—20mm，通風式制動盤厚度取為20～50mm，采用較多的是20—30mm。本設(shè)計所采用的是實心制動盤其厚度h=15mm。 摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑 推薦摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1．5。即。若此比值偏大，工作時襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終導致制動力矩變化大。取=155mm, =125mm。 制動襯塊面積A 對于盤式制動器襯塊工作面積A，～。由可得A=取A=110。167。 制動器的設(shè)計計算制動器設(shè)計中需要的重要參量：汽車軸距： =2760mm車輪滾動半徑： =362 mm汽車滿載質(zhì)量： =2325Kg汽車空載質(zhì)量： =1700Kg滿載時軸荷的分配： 前軸負荷45%，后軸負荷55%空載時軸荷的分配： 前軸負荷55%，后軸負荷45%滿載時質(zhì)心高度： =680mm空載時質(zhì)心高度： =720mm質(zhì)心距前軸的距離： =1518mm =1242mm質(zhì)心距后軸的距離： =1242mm =1518mm167。 制動力與制動力分配系數(shù) 一、制動力汽車制動時，如果忽略路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則任一角速度的車輪，其力矩平衡方程為： (31)式中 ——制動器對車輪作用的制動力矩，即制動器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，Nm；——地面作用于車輪上的制動力，即地面與輪胎之間的摩擦力，有稱為地面制動力，其方向與汽車行駛的方向相反，N；——車輪的有效半徑，m。則 （32） 并稱之為制動器制動力，它是在輪胎周緣克服制動器摩擦力矩所需的力，因此又稱為制動器周緣力。與地面制動力的方向相反，當車輪角速度時，大小亦相等，且僅由制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即取決于制動器的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動踏板力即制動系的液壓、或氣壓成正比。當加大踏板力以增大時，和均隨之增大。但地面制動力受著條件的限制，其值不可能大于附著力，即 或 （33）式中 ——輪胎與地面間的附著系數(shù)；——地面對車輪的法向反力。制動器制動力和地面制動力達到附著力值時，車輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動力矩即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而即成為與相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力極限值。當制動達到后，地面制動力達到附著力值后就不在增大，而制動器制動力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而繼續(xù)上升。（圖33所示）圖33 制動力與踏板力的關(guān)系根據(jù)汽車制動時的整車受力分析，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為：