【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輪的凸輪式制動(dòng)器。其原因如下： （ 1）鑄造式制動(dòng)支架形式，蹄端帶滾輪的凸輪式制動(dòng)器是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的氣壓驅(qū)動(dòng)器。 吉林大學(xué)汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）制動(dòng) 器承載件采用鑄造支架式代替鋼板沖壓焊接支架可大大提高制動(dòng)蹄片的支撐剛度，使制動(dòng)力矩能正常穩(wěn)定的輸出，同時(shí)也有利于加寬摩擦片寬度而提高摩擦片壽命。在國(guó)外氣動(dòng)凸輪式制動(dòng)器幾乎都采用鑄造制動(dòng)支架的趨勢(shì)。 （ 3）蹄片采用滾輪后，不但可以提高制動(dòng)器的機(jī)械傳動(dòng)效率，而且可以延長(zhǎng)蹄片和凸輪的使用壽命 （ 4）制動(dòng)凸輪采用漸開線式凸輪，漸開線式凸輪可以在不同的轉(zhuǎn)角下仍能保持作用力臂不變，故不會(huì)因左右車輪蹄片間隙不同喝摩擦片厚度不同而使左右凸輪力臂不同，這就大大減少了汽車制動(dòng)跑偏的可能性。 鑄造制動(dòng)支架的加工方式雖與鋼板沖壓支 架的加工方式不同，但與制動(dòng)器的其他零件加工基本相同?？偟膩?lái)說(shuō)具有較好的產(chǎn)品基礎(chǔ)繼承性。 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)形式 制動(dòng)鼓 制動(dòng)鼓應(yīng)具有高的剛性喝大的熱容量，在制動(dòng)時(shí)保證制動(dòng)溫度不會(huì)過(guò)高，制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料應(yīng)能匹配，能保證具有較高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。中重型貨車多采用灰鑄鐵 HT200 或 HT 制動(dòng)鼓壁厚的選取主要從剛度和強(qiáng)度方面考慮的。壁厚取大些有助于怎增大熱容量。但受到輪輞的限制比后不能太打，一般不超過(guò) 18mm，制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)可開小口，可用于檢查制動(dòng)器制動(dòng)間隙 制動(dòng)蹄 第二章 方案設(shè)計(jì) 19 中重型貨車的制動(dòng)蹄多采用鑄鐵或厚板沖壓焊接。制動(dòng)蹄斷面形狀應(yīng)能保證其剛獨(dú)好，斷面有工字型。山字形和 H 字型幾種。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，約為 58mm 摩擦襯片的厚度多在 8mm以上，襯片可以鉚接在制動(dòng)蹄上。 制動(dòng)底板 制動(dòng)底板式除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器給零件的安裝基體，應(yīng)保證個(gè)安裝零件相互間的正確位置。制動(dòng)底板承受制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩。故應(yīng)具有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓而成的制動(dòng)底板都具有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可鍛鑄鐵 KTH37012的制動(dòng)底座以代替鋼板沖壓的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩 小，踏板行程加大，襯片磨損不均勻。 支撐 制動(dòng)蹄的支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支撐銷一般由 45號(hào)鋼制造并高頻淬火。 凸輪式張開機(jī)構(gòu) 凸輪式張開機(jī)構(gòu)的凸輪是由 45號(hào)鋼模鍛成一體的毛胚鑄造而成，在精加工后經(jīng)高頻淬火處理。凸輪軸由模鍛鐵或者球墨鑄鐵的支架支撐，而支架則用螺栓或鉚釘固定在制動(dòng)底板上。為了提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，制動(dòng)時(shí)凸輪經(jīng)過(guò)滾輪推動(dòng)制動(dòng)蹄張開。滾輪由 45 號(hào)鋼制造，高頻淬火。 制動(dòng)間隙的調(diào)整方法及間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 制動(dòng)鼓與摩擦襯片間在未制動(dòng)時(shí)應(yīng)有間隙，以保證制動(dòng)鼓能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般鼓式制動(dòng)器的間隙為 ；此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)踏板的行程損失，因而間隙量要盡量的小，因?yàn)殡S著制動(dòng)器的磨損。制動(dòng)器的制動(dòng)間隙將會(huì)越來(lái)越大，因此制動(dòng)器必吉林大學(xué)汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì) 須有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 采用凸輪張開裝置的鼓式制動(dòng)器的間隙調(diào)整，可以通過(guò)調(diào)整與制動(dòng)凸輪相配合的制動(dòng)調(diào)整臂內(nèi)的渦輪，蝸桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)整臂是由制動(dòng)氣室來(lái)推動(dòng)的。 制動(dòng)器主要性能參數(shù)的計(jì)算 對(duì)一般汽車而言，當(dāng)汽車各輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，以及前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)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 這種工況是穩(wěn)定工況，但在制動(dòng)時(shí)汽車喪失轉(zhuǎn)向能力，附著條件沒(méi)有充分利用 （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑 這種情況中，后軸可能出現(xiàn)側(cè)滑，是不穩(wěn)定工況，附著利用率也低 （ 3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑 這種情況可以避免后軸側(cè)滑，同時(shí)前轉(zhuǎn)向輪只有在最大制動(dòng)強(qiáng)度下才使汽車喪失轉(zhuǎn)向能力，較之前兩種工況，附著條件利用情況好。 理想的前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力分配曲線 由于制動(dòng)時(shí)前、后車輪同時(shí)抱死，對(duì)附著條件的利用、制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性均較為有利。在任何附著系數(shù)φ路面上，前、后車輪同時(shí)抱死附 著力同時(shí)被充分利用的條件是：前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力，且前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各第二章 方案設(shè)計(jì) 21 自的附著力，即 2zzF F GFFFF????????????????　　 （ 式 １ ）　 （ 式 ２ ）　 （ 式 ３ ） 由上式得到， 1212ZZF F GFFFF?????????? 由以上兩式得 ， 122 1 11020214[ ( 2 ) ]2zgzggggF F b hF F a hG h L GbF b F FhGh??? ? ???????? ? ? ?　 （ 式 ４ ）（ 式 ５ ）　 　 將上式繪制成以 Fμ 1為橫坐標(biāo)， Fμ 2為縱坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱為 I 曲線。 圖 吉林大學(xué)汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì) 然而，對(duì)于目前大多數(shù)兩軸汽車，其前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值為一定值，常用前制動(dòng)器制動(dòng) 力 Fμ1與汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力 Fμ之比來(lái)表明實(shí)際制動(dòng)力分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)β，即 FF????? （式 6） 在 I 曲線的坐標(biāo)中，該關(guān)系表示成一條直線，此直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，且其斜率為 1tan ?????（式 7） ， 這條直線稱為實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱 β 線。 β 線與 I 線的交點(diǎn)處的附著系數(shù)稱為同步附著系數(shù) φ0。gLbh??? ?? （式 8） 由分析可得到，當(dāng) φφ0時(shí)， β線位于 I 曲線的下方，制 動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。 當(dāng) φ=φ0時(shí)，制動(dòng)時(shí)前、后輪將同時(shí)抱死 當(dāng) φφ0時(shí)， β線位于 I 曲線的上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死。 同步附著系數(shù) φ0是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的、反映汽車制動(dòng)性能的一個(gè)參數(shù)。 直到 20 世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時(shí)的道路條件還不是很好，汽車的行駛速度也不是很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也并不顯得像前輪抱死而喪失轉(zhuǎn)向能力的后果那樣嚴(yán)重，因此，往往將 φ0值定得較低，即處于常用附著系數(shù)范圍的中間偏低區(qū)段。而現(xiàn)代的道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會(huì) 引起側(cè)滑甩尾甚至?xí)l(fā)生掉頭而喪失轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性，因此后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的，所以各類轎車和一般載貨汽車的 φ0值均有增大的趨第二章 方案設(shè)計(jì) 23 勢(shì)。國(guó)外有的文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)：轎車取 φ0≥；貨車取 φ0≥。在條件允許的情況下應(yīng)取大些，這樣制動(dòng)穩(wěn)定性好。 利用附著系數(shù) φi 與制動(dòng)強(qiáng)度 z 的關(guān)系 利用附著系數(shù)就是在某一制動(dòng)強(qiáng)度 z 下，不發(fā)生任何車輪抱死所要求的最小路面附著系數(shù) φi，其定義為 iiXbiZFF? ? （式 9） 。 其中， FXbi為對(duì)應(yīng)于制動(dòng)強(qiáng)度 z，汽車對(duì) 第 i 軸產(chǎn)生的地面制動(dòng)力； FZi為制動(dòng)強(qiáng)度為 z 時(shí)，地面對(duì)第 i 軸的法向反力； φi為第i 軸對(duì)應(yīng)于制動(dòng)強(qiáng)度 z 的利用附著系數(shù)。 前軸利用附著系數(shù)φf(shuō)可按下式求得 。 1 ()f gzb zhL ?? ? ?（式10） 后軸利用附著φ r可按下式求得 。 (1 )1()r gza zhL?? ??? （式11） 圖 制動(dòng)效率 制動(dòng)效率 E 定義為車輪不抱死的最大制動(dòng)減速度與車輪和地0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 100 . 20 . 40 . 60 . 811 . 2制動(dòng)強(qiáng)度 z前、后軸利用附著系數(shù)φ 滿載前軸空載前軸滿載后軸空載后軸吉林大學(xué)汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì) 面間摩擦因數(shù)之比值。亦即車輪將要抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)度 z 與利用附著系數(shù)φ i。 汽車的前軸車輪制動(dòng)效率為 //f f f gz b LE hL? ? ??? ? （式 12） 汽車的后軸車輪制動(dòng)效率為 /(1 ) /r r r gz a LE hL? ? ??? ??（式 13） 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91制動(dòng)強(qiáng)度 z制動(dòng)效率E 滿載空載 圖 顯然，利用附著系數(shù) φi愈接近制動(dòng)強(qiáng)度 z，即 φi的值越小，或比值 z/φi（即制動(dòng)效率）愈大，則路面的附著條件就發(fā)揮得愈充分，汽車制動(dòng)力分配的合理程度也就愈高。通常以利用附著系數(shù) φi與制動(dòng)強(qiáng)度 z的關(guān)系曲線或制動(dòng)效率曲線來(lái)描述汽車制動(dòng)力分配的合理性。最理想的情況是利用附著系數(shù) φi總等于制動(dòng)強(qiáng)度z 這一關(guān)系。例如，具有理想制動(dòng)力分配的汽車，其利用附著系數(shù) φi與制 動(dòng)強(qiáng)度 z 滿足 φf(shuō)=φb=z。 第二章 方案設(shè)計(jì) 25 由圖 可知，較大的 φ0可以使汽車在大多數(shù)的道路附著條件下不產(chǎn)生后輪先抱死進(jìn)而發(fā)生甩尾的情況。然而，并不是 φ0取得越大越好，因?yàn)閳D 還告訴我們， φ0越大（交點(diǎn)越遠(yuǎn)），則在常用的道路附著系數(shù)范圍內(nèi)， I 曲線和 β線間隔越大（可由式 式 式 6 可以得出 φ0越大， β 越大， β 線的斜率越小，即表明附著效率較低。由于 φ0增大造成的 β的增大使得前、后軸的利用附著系數(shù)有著相反的變化趨勢(shì)，過(guò)大的 β（即等效意味著過(guò)大的φ0）會(huì)使前、后軸的利用附著系數(shù)中總有一者過(guò)大，遠(yuǎn)大于制動(dòng)強(qiáng)度，制動(dòng)效能下降。 雖然從 20gLhL?? ?? 中看出 β 越大， φ0越大，然而，又由式10 和式 11 得到過(guò)大的 β會(huì)使前 /后軸的利用附著系數(shù)增大，遠(yuǎn)大于制動(dòng)強(qiáng)度，制動(dòng)效能下降。 歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì) (ECE)制定的 ECE R13 制動(dòng)法規(guī)，它綜合地考慮了制動(dòng)穩(wěn)定性與制動(dòng)效能等因素，對(duì)汽車軸間制動(dòng)力分配提出了明確的要求，并已得到了世界各國(guó)的普遍認(rèn)同。我國(guó) GB 126761999 附錄 A制動(dòng)力在車軸（橋）之間的分 配及牽引車與掛車之間制動(dòng)協(xié)調(diào)性要求 即等效采用了其內(nèi)容。 另外，對(duì)車輛分類的規(guī)定為（只摘取一部分）： M 類：至少具有 4 個(gè)車輪，用于載客的機(jī)動(dòng)車輛。 M 類車輛分為M M M三種類型車輛。其中， M1類似用于載客的乘客座位（駕駛員座位除外）不超過(guò) 8 個(gè)的載客車輛。 本車屬于 M3類車輛， ECE R13 對(duì) M3 類車輛的規(guī)定為 （ 1） 制動(dòng)強(qiáng)度 z=～ 之間， 利用附著系數(shù) φ 與制動(dòng)強(qiáng)度吉林大學(xué)汽車電子控制技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì) z 滿足 φ=(z+)/。 （ 2） 當(dāng) z= 時(shí)， φ= 當(dāng) .z= 時(shí)， φ= （ 3） 在制動(dòng)強(qiáng)度 z=～ 時(shí)， 把 φ= z+ 和 φ= 代入制動(dòng)力時(shí)，如果 φ= z+ 的制動(dòng)力大于代入 φ= 的制動(dòng)力時(shí)，則有，當(dāng) z=～ 時(shí)，要滿足 φ= 的關(guān)系，即 z= 時(shí)，得 φ=， z= 時(shí)，得 φ= 可見，得到 φ= 的直線如下圖 =~ 時(shí)，要滿足 φ=()/ 的關(guān)系，即 z= 時(shí)，得 φ= Z= 時(shí)，得 φ=，就可得到 φ=()/ 的一條直線，（見下圖） 把以上 3 條直線方程分別描繪在前 ，后地面制動(dòng)力關(guān)系圖上，就得到如下圖所示的實(shí)際制動(dòng)力分配線的限制范圍，也就是說(shuō)，利用附著系數(shù) φ=~ 范圍內(nèi)實(shí)際制動(dòng)力線應(yīng)在該曲線限制區(qū)域內(nèi)。 圖 ECE 法規(guī)對(duì) M3 類型車輛的制動(dòng)力分配 第二章 方案設(shè)計(jì) 27 對(duì)于空載和滿載情況下分別對(duì) β在此法規(guī)限定下的許用范圍進(jìn)行求解，具體過(guò)程見程序，由 ECE 法規(guī)得到的相應(yīng)的制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) β和制動(dòng)強(qiáng)度 z 之間的關(guān)系如圖 。得到對(duì)于本車而言， β在 ECE 法規(guī)允許的條件下，其取值范圍為 [,] 圖 接著，我們由式 20gLhL?? ?? 確定許用的 φ0的范圍。通過(guò) β和 φ0 的關(guān)系，我們可以求得在此 β 范圍對(duì)應(yīng)的同步附著系數(shù) φ0的值