【文章內(nèi)容簡介】 12——放氣螺栓 13——制動鉗導(dǎo)向銷 圖 13 前輪浮鉗盤式制動器總成圖 浮鉗盤式制動器的工作原理 如圖 13 所示，對于單缸浮動鉗盤式制動器，其工作原理如下：踩下制動踏板時，由制動主缸來的液壓油進入制動鉗輪缸內(nèi)，活塞 5 在液壓作用下將制動塊 7 壓在制動盤 (位于兩制動塊之間，圖中未示出 )上。同時，制動鉗體 3 在油液壓力作用下向右移動，將制 動塊 8 也推靠在制動盤上，使汽車車輪制動。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 第 1章 緒論 7 圖 131 前輪浮鉗盤式制動器工作原理圖 制動間隙調(diào)整原理 當活塞 1 在液壓作用下移向制動盤時，活塞矩形密封圈 3 的刃邊在活塞摩擦力作用下產(chǎn)生微量的彈性變形 δ，如圖 14 a 所示；解除制動時，活塞 1和制動塊在活塞矩形密封圈 3 的彈力作用下回位，如圖 14 b 所示。如果制動摩擦片與制動盤之間的間隙因磨損而增大，制動時活塞密封圈 3 變形達到極限后， 活塞 1 仍可繼續(xù)在液壓力作用下克服密封圈的摩擦力而移動，直到摩擦片壓緊制動盤為止 [2]。但解除制動時，矩形密封圈 3 所能將活塞 1 推回的距離同摩擦片磨損之前是相同的，即摩擦片與制動盤之間的間隙仍保持標準值，故矩形密封圈 3 除起到密封作用外，還兼起到活塞回位和自動調(diào)整間隙的作用。 浮鉗盤式制器示意圖： 2. 制動鉗體 塊 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 8 1——活塞 2——制動鉗體 3——活塞密封圈 圖 14 制動間隙調(diào)整時活塞密封圈工作情況 本文研究內(nèi)容 制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個制動系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這項工作是諸多工作的集成體，比如計算、建模以及繪圖。因此，本文的工作主要圍繞參數(shù)的設(shè)計計算、盤式制動器的三維建模和總成的裝配圖零件圖繪制三個方面展開進行。 （ 1）相關(guān)參數(shù)的設(shè)計計算 首先根據(jù) ECE 制動相關(guān)規(guī)定，擬合出利用附著系數(shù)隨制動強度變化的曲線，選出最優(yōu)的制動力分配系數(shù)；由公式可算出同步附著系數(shù)，同步附著系數(shù)表征了地面附著條件可以得到充分利用時的路面附著系數(shù)；最大制動力和最大制動力矩是表征汽車制動效能和穩(wěn)定性的重要參數(shù)，根據(jù)同步附著系數(shù)分情況計算得到；制動 效率可以評價制動系相關(guān)參數(shù)設(shè)計的合理性，因此有必要進行擬合。 （ 2）制動器總成的三維造型建模 應(yīng)用 CATIA 軟件對盤式制動器總成進行零件建模，最后得到的三維模型應(yīng)該真實地表達盤式制動器的結(jié)構(gòu)，以便三維建模對裝配圖和零件圖的繪制起到指導(dǎo)參照的作用效果。 （ 3）制動器的校核計算 為了保證制動器有良好的工作可靠性，能夠持久發(fā)揮優(yōu)良的制動效能，對制動器的校核計算是必不可少的步驟。摩擦襯塊是整個盤式制動器總成中最關(guān)鍵的部件，對其磨損特性進行校核可以保證制動襯塊的選材和設(shè)計的合理性；對溫升和熱容量進行校核，是保證制 動器有良好散熱性的前提。 1 2 3 δ a b 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 9 第 2 章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 任務(wù)書給定設(shè)計基本 參數(shù) 表 21 中給出了任務(wù)書中的基本設(shè)計參數(shù)。 表 21 設(shè)計基本參數(shù) 參數(shù) 代號 數(shù)值 單位 空 /滿載質(zhì)量 m 1300/1950 kg 軸距 (滿載 ) L 2700 mm 空 /滿載質(zhì)心高 hg 695/750 mm 空載前軸荷 m01 620 kg 滿載前軸荷 mf1 850 kg 輪輞直徑 D 14 in 汽車質(zhì)心到前軸距離 a 與到后軸距離 b 的計算 （ 1） 滿載時 計算得： a= 1188mm b=1512mm （ 2） 空載時 計算得： a=1296mm b=1404mm 受力分析 圖 21 所示為汽車在水平路面上制動時的受力情況 [3]。圖中忽略了空氣阻力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩以及汽車的滾動阻 力偶矩。另外，在以下的分析中還忽略了制動時車輪邊滾動邊滑動的情況，并且附著系數(shù)為定值 θ。 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 10 圖 21制動時的汽車受力圖 根據(jù)圖 21 給出的汽車制動時的整車受力情況，并對后軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 12()gG H d uZLL g d t?? （ 21） 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 21()gG H d uZLL g d t?? （ 22） 式中： Z1 ──汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力， N； Z2 ──汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力， N； L ──汽車軸距， N； L1 ──汽車質(zhì)心離前軸距離， mm； L2 ──汽車質(zhì)心離后軸距離， mm； Hg ──汽車質(zhì)心高度， mm； G ──汽車所受重力， N； dudt ──汽車制動減速度， m/s2 。 令 dudt =qg ,q 稱為制動強度。 若在附著系數(shù)為 θ 的路面上制動，前、后均抱死， 這時汽車總的地面制動力為 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 11 12B B BF F F?? （ 23） 前、后車輪中的附著力為 12F F F? ? ??? （ 24） 根據(jù)文獻 []前后車輪的附著力為 1 2()GF L q H gL? ??? （ 25） 2 1()GF L q H gL? ??? （ 26） 對于大多數(shù)兩軸汽車，前、后制動器制動力的比值為一定值，并以前制動器制動力 Ff1 與汽車總的制動器制動力 Ff 之比來表明分配的比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù)，用 β表示，即 112fff f fFFF F F? ?? ? （ 27） 此時， BFF?? ?G? （ 28） 111 ZFF Bf ??? （ 29） 222 ZFF Bf ??? （ 210） 式中： FB1， FB2 ──前、后車輪的地面制動力； Ff1， Ff2 ──前、后車輪的制動器制動力 ； Fθ1， Fθ2 ──前、后車輪的附著力； β──制動力分配系數(shù) 由（ 21）、（ 22）、（ 25）～（ 27）式可得前后軸車輪的利用附著系數(shù)為 11ZFBf?? = )qh(LLβqg?21 （ 211） r? =)qh(LLβ)q(ZFgB???122 1 1 （ 212） 則前后軸的附著效率為 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 12 /Lhβ /LLqE gfff ?? ??? 2 （ 213）/Lhβ)( /LLqE grr r?? ???? 1 1 （ 214） 式中： f? ， r? ──前、后車輪的利用附著系數(shù)； fE ， rE ──前后軸的附著效率。 以上式子 [4]表明：汽車在附著系數(shù) θ 為任一確定值時，各軸車輪附著力即極限制動力并不是常數(shù)，而是制動強度 q 或 FB 的函數(shù)。當汽車制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，以及前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； 3） 前后輪同時抱死拖滑。 顯然，最后一種情況的附著條件利用得最好。 因此我們不難求得在任何附著系數(shù) θ 的路面上，前、后車輪附著力同時被充分利用的條件為 1 2 1 1f f B BF F F F G?? ? ? ? （ 215） )/()(// 22211 2 gf hLhLFFFF gBBf ?? ???? （ 216） 式中： Ff1， Ff2 ──前、后車輪的地面制動力； 由式（ 215）、（ 216）中消去 θ 得 2 1 122214[ ( 2 ) ]2f f fG H g L G LF L F FH g G H g? ? ? ? （ 217） 將（ 217）繪制成以 Ff1， Ff2為坐標的曲線，即為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線，也稱為 I 曲線，如圖 22 所示。如果汽車前、后輪制動器的制動力 Ff1， Ff2的規(guī)律分配，則可以保證汽車在任何一種路面上，也就是任一附著系數(shù) θ 的路面上制動時，均可以使前、后車輪同時抱死。 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 13 圖 22 輕型客車的 I 曲線 同步附著系數(shù)的確定及計算 ????112ffFF （ 218） 上式在圖 22 中是一條通過坐標原點且斜率為 (1? )/? 的直線，它是具有制動器制動力分配系數(shù)為 ? 的汽車的實際前、后制動器制動力分配線，簡稱 ? 線。圖中 ? 線與 I 曲線交于 B 點，可求出 B 點處的附著系數(shù) ? = 0? ,則稱? 線與 I 曲線交點處的附著系數(shù) 0? 為 同步附著系數(shù) 。它是汽車制動性能的一個重要參數(shù)，由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。同步附著系數(shù)的計算公式是：ghLL 20 ?? ?? 對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù) ? 等于同步附著系數(shù) 0? 的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死。當汽車在不同 ?值的路面上制動時，可能有以下情況： (1)當 ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動時總是前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。 (2)當 ? 0? ， ? 線位于 I 曲線上方，制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。 β線 I（滿載） I（空載） 燕山大學畢業(yè)設(shè)計 14 (3)當 ? = 0? ，制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。 為了防止汽車的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時的制動減速度，為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。分析表明，汽車在同步附著系數(shù) 0? 的路面上制動 (前、后車輪同時抱死 )時，其制動減速度為 du/dt=qg= 0? g，即 q= 0? ， q 為制動強度。而在其他附著系數(shù) ? 的路面上制動時，達到前輪或后輪即將抱死時的制動強度 q? ，這表明只有在 ? = 0? 的路面上，地面的附著條件才得到充分利用。附著條件的利用情況可用附著系數(shù)利用率 ? (或附著力利用率 )來表達，? 可定義為： ??? qGFB ?? 式中 BF ——汽車總的地面制動力； G——汽車所受重力； q——制動強度。 當 ? = 0? 時， q= 0? ， ? =1,利用率最高。 如何選擇同步附著系數(shù) 0? ，是采用恒定前后制動力分配比的汽車制動系設(shè)計中的一個較重要的問題。在汽車總重和質(zhì)心位置已定的條件下， 0? 的數(shù)值就決定了前后制動力的分配比。 0? 的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。首先，所選的 0? 應(yīng)使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。具體而言，若主要是在較好的路面上行駛，則選的 0? 值可偏高些，反之可偏低些。從緊急制動的觀點出發(fā)， 0? 值宜取高些。汽車若常帶掛車行駛或常在山區(qū)行駛， 0? 值宜取低些。此外， 0? 的選擇還與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車的載荷情況也有關(guān)?？傊?， 0?的選擇是一個綜合性的問題，上述各因數(shù)對 0? 的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能選一盡善盡美的 0? 值，只有根據(jù)具體條件的不同，而有不同的側(cè)重點 [5]。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，空滿載的同步附著系數(shù) 0?? 和 0? 應(yīng)在下列范圍內(nèi)：轎車：～ ；輕型客車、輕型貨車： ～ ；大型客車及中重型貨車： ～。 第 2章 制動系的主要參數(shù)及其選擇 15 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等制動力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強度、載荷等因素來改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線。 為保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 (ECE) 的制動法規(guī)規(guī)定，在各種載荷情況下，轎車 在≤q≤，其他汽車在 ≤q≤ 的范圍內(nèi)，前輪均應(yīng)能先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在 ≤? ≤ 的范圍內(nèi)，必須滿