【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取 D=300mm。 制動(dòng)鼓壁厚 制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其散熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由 11mm 增至 20mm 時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚： 轎車制動(dòng)鼓壁厚取為 7—12mm。 貨車取為 13—18mm。 本設(shè)計(jì)取制動(dòng)鼓厚度為 n=10mm。 制動(dòng)鼓有鑄造的和組合式兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。為防止制動(dòng)鼓工作時(shí)受載變形，常在制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來(lái)加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。精確計(jì)算制動(dòng)鼓壁厚既復(fù)雜又困難，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。 摩擦襯片的寬度和包角 摩擦襯 片寬度尺寸 b 的選取對(duì)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(dòng)鼓半徑 R 確定后，襯片的摩擦面積為 Ap=Rβb () 式中 : θ 以弧度（ rad）為單位。 制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積 ∑Ap 越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和 16 能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。 試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角 β=90176?！?100176。時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)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(shí)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(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于 120176。 取 ： β=108176。 襯片寬度 b 較大可以減少磨損，但過大將不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總摩擦面積越大，則制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積越小，從而磨損也越小。根據(jù) 中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》， 對(duì)于（ ~） t 的轎車，單個(gè)制動(dòng)器總的摩擦面積 Ap 為（ 100~200） cm2,見表 。 這里取： Ap=150cm2.， b=64mm。 表 31 襯片摩擦面積 汽車類別 汽車總質(zhì)量 m/t 單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積 ?A /cm2 轎車 ~ ~ 100~200 200~300 客車與貨車 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 120~200 150~250 250~400 300~650 550~1000 600~1500 摩擦襯片的起始角 一般將襯片布置在制動(dòng)碲的中央，即令 0? =90176。－ 2β　 。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。 此設(shè)計(jì)中 令 0? =90176。－ 2β　 =90176。－ 2108　? =36176。 17 摩擦襯片的摩擦系數(shù) 摩擦片摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響很大，選擇摩擦片時(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。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～ ，少數(shù)可達(dá) 。一般說(shuō)來(lái)，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。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于 250℃ 時(shí)，保持摩擦系數(shù) ~?f 已無(wú)大問題。 本設(shè)計(jì)取 f =。 制動(dòng)鼓摩擦襯片的摩擦系數(shù) 制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料向匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面摩擦均勻。 中型，重型載貨汽車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵 HT200或合金鑄鐵制造的制動(dòng)鼓；輕型貨車和一些轎車則采用鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合制動(dòng)鼓；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓在轎車上得到了日益廣泛的應(yīng)用；鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金也是鑄到一起的，這中內(nèi)鑲一層珠光體組織的灰鑄鐵作為工作表面，其耐磨性和散熱性都很好，而且減少了質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)采用的制動(dòng)鼓材料：鑄鐵內(nèi)鼓筒與鋁合金鑄到一起 制動(dòng)蹄 轎車和微型，輕型載貨汽車的制動(dòng)蹄管飯采用 T 形型鋼碾壓或鋼板沖壓 焊接制成；大噸位載貨汽車的制動(dòng)蹄則 多采用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動(dòng)蹄的結(jié)構(gòu)尺寸和斷面形狀應(yīng)保證其剛度好，單小型車用鋼板制的制動(dòng)蹄腹板上有時(shí)開有一、兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動(dòng)蹄摩擦襯片與制動(dòng)鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。 制動(dòng) 蹄腹板和翼 緣的厚度， 轎車的約 為 3mm~5mm； 貨 車的約 為5mm~8mm。摩擦片的厚度，轎車的多為 ~5mm。 本設(shè)計(jì)制動(dòng)蹄選用： T 形 HT200 18 制動(dòng)蹄腹板厚度： 5mm 制動(dòng)蹄翼緣厚度： 5mm 摩擦襯片厚度： 5mm 制動(dòng)底板 制動(dòng)底板是除制動(dòng) 鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)該有足夠的剛度。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程增大，襯片磨損也不均勻。 本設(shè)計(jì)底板的材料： HT200 后輪制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 pPdw ?2? （ ） 式中： p—考慮到制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓， p=8Mp～ 12Mp。 ?。?p=10Mp 經(jīng) 查 比亞迪 F3 轎車使用與維護(hù)手冊(cè)得： P=7065N 所以： 70 652 ???wd=30mm 根據(jù) GB752487 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取 ,因此輪缸直徑為 30mm[5]。 一個(gè)輪缸的工作容積wV 根據(jù)公式 ?? n ww dV 1 24 ?? （ ） 式中：wd——一個(gè)輪缸活塞的直徑； n——輪缸活塞的數(shù)目； δ——一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程： 4321 ????? ???? 初步設(shè)計(jì)時(shí) δ 可取 δ=2mm 式中： 1?——消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。 19 2?——由于摩 擦襯片變形而引起的輪缸活塞。 3， 4——分別為鼓式制動(dòng)器變形與制動(dòng)鼓變形而引起的輪缸活塞行程。 得一個(gè)輪缸的工作容積： ? ?? 21 21 =2826mm3 制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 汽車制動(dòng)性能主要由以下三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)： （ 1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度； （ 2）制動(dòng)效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能； （ 3）制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能 [6]。 制動(dòng)效能 制動(dòng)效能是指在良好路面上，汽車以一定初速度制動(dòng)到停車的 制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車的減速度。制動(dòng)效能是制動(dòng)性能中最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車的制動(dòng)效能就越好 [9]。 制動(dòng)效能的恒定性 制動(dòng)效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。汽車在高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度。因?yàn)橹苿?dòng)過程實(shí)際上是把汽車行駛的動(dòng)能通過制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問題。 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動(dòng)時(shí)汽車給定路徑行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)。若制動(dòng)時(shí)發(fā)生 跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力。則汽車將偏離原來(lái)的路徑。 制動(dòng)過程中汽車維持直線行駛，或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。影響方向穩(wěn)定性的包括制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況 [6]。制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力時(shí)，汽車將偏離給定的行駛路徑。因此，常用制動(dòng)時(shí)汽車按給定路徑行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，對(duì)制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度兩指標(biāo)測(cè)試時(shí)都要求了其試驗(yàn)通道的寬度。 20 方向穩(wěn)定性是從制動(dòng)跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力等方面考驗(yàn)。 制動(dòng)跑偏的原因有兩個(gè)： （ 1）汽車左右車輪，特別是轉(zhuǎn)向軸左右車 輪制動(dòng)器制動(dòng)力不相等。 （ 2）制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)（互相干涉）。 前者是由于制動(dòng)調(diào)整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。而后者是屬于系統(tǒng)性誤差。 側(cè)滑是指汽車制動(dòng)時(shí)某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。最危險(xiǎn)的情況是在高速制動(dòng)時(shí)后軸發(fā)生側(cè)滑。防止后軸發(fā)生側(cè)滑應(yīng)使前后軸同時(shí)抱死或前軸先抱死后軸始終不抱死 [7]。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線分析 對(duì)于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng) 器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程可能出現(xiàn)如下三種情況： （ 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。 （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。 （ 3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 所以，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問題。 根據(jù)所給參數(shù)及制動(dòng)力分配系數(shù)，繪制出制動(dòng)力分配曲線如圖 ： 當(dāng) I 線與 β線相交時(shí)，前、后輪同時(shí)抱死。 當(dāng) I 線在 β線下方時(shí)，前輪先抱死。 當(dāng) I 線在 β線上方時(shí)，后輪先抱死 制動(dòng)減速度 制動(dòng)系的作用效 果，可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)。 1 2 1 2 I 線 線（滿載） I 線（滿載） I 線（空載） ?= B 0 Fb1/KN FB2/KN 圖 轎車的 I 曲線和 ? 線 21 假設(shè)汽車是在水平的，堅(jiān)硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。此時(shí)j=mrM r?/總 式中：總—汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。 總M= M?1+ M 2=785+1600=2385Nm （ ） r —滾動(dòng)半徑 r =370mm Ga—汽車總重 Ga=1200kg 代入數(shù)據(jù)得j=(785+1600)/1200= m/s2 轎車制動(dòng)減速度應(yīng)在 —7m/s2,所以符合要求。 制動(dòng)距離 在勻減速度制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離 S 為 S=1/（ t12+ t12/2） Va+ Va2/254? （ ） 式中： t12—消除蹄與制動(dòng)鼓間隙時(shí)間，取 t12—制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所需時(shí)間取 故 S=1/（ + ） 30+ 302/254= 轎車的最大制動(dòng)距離為： S T=+V2/150 V 取 30km/小時(shí)： S T=30?+302/150=9m SS T 所以符合要求。 摩擦襯片的磨損特性計(jì)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(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 [12]。 汽車的制動(dòng)過程，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^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，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)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來(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。