【導(dǎo)讀】摩擦襯片寬度b和包角?摩擦襯片起始角0?

　　

【正文】 加了成本。 這兩個(gè)參數(shù)加上已初定的制動(dòng)鼓內(nèi)徑?jīng)Q定了每個(gè)制動(dòng)器的摩擦面積 ,即 12( ) / 360A D b? ? ?? ?? mm2 式（ 51） 式中： D— 制動(dòng)鼓內(nèi)徑（ mm）； b— 制動(dòng)蹄摩擦襯片寬度 (mm)； 12,?? — 分別為兩蹄的摩擦襯片包角，（176。）。 摩擦襯片的包角 ? 通常在 90 ~ 120? ? 范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角90 ~ 100? ? 時(shí)磨損最小，制動(dòng)鼓的溫度也最低，而制動(dòng)效能則最高。再減小 ? 雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損，包角不宜大于 120176。，因?yàn)檫^(guò)大不僅不利于散熱，而且易使只動(dòng)作用不平順，甚至可 能發(fā)生自鎖。 摩擦襯片寬度 b較大可以降低單位壓力，減小磨損，但 b的尺寸過(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸，通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使其單位壓力不超過(guò) 的條件來(lái)選擇襯片寬度 b 的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按擦擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇 b 值。另外，根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式車輪制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大，（如表52所示）。而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積 A又取決于制動(dòng)鼓半徑 R，襯片寬度 b及包角 ，即 ： A Rb?? 式（ 52） 式中 , ? 是以弧度為單位，當(dāng) A， R， ? 確定后，由上式也可初選襯片寬 b 的尺寸。 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 表 52 制動(dòng)器襯片摩擦面積 汽車類型 汽車總質(zhì)量 ma /t 單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積 A? /mm2 轎車 100200 200300 客車與貨車 120200 150250(多為 150200) 250400 300650 5501000 6001500(多 6001200) 制動(dòng)鼓各蹄摩擦襯片總摩擦面積越大，則制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。 本設(shè)計(jì)中，摩擦襯片包角 ? ，制動(dòng)蹄摩擦襯片寬度 b根據(jù) QC/T3091999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》 可取 b=140mm。 由式（ 52）得 1002 1 0 1 8 0 6 5 9 . 4 0180A R b ??? ? ? ? ? ?cm2 單個(gè)制動(dòng)器的摩擦襯片的摩擦面積 =2A= cm2 如表 62 所示，摩擦襯片寬度 b 的選取合理。 由式（ 61）可得 12( ) / 360 420 180 ( 100 100 ) / 360 131 0A D b? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? cm2 摩擦襯片起始角 0? 摩擦襯片起始角 o? 如圖 51 所示。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣得得中央。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，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。 0 9 0 ( / 2 ) 4 0??? ? ? ? ? 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力 0F 作用線的距離 e 在滿足制動(dòng)輪缸或凸輪能夠布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a盡可能地大，以提高起制動(dòng)效能，初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 ? 左右 。 取 172e? mm 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c 應(yīng)在保證兩蹄支承端面不致相互干涉的條件下，使 a盡可能大而 c盡可能?。▓D51）。初步設(shè)計(jì)可取 = 左右 ,c=42mm。 a==210=168mm 摩擦片摩擦系數(shù) f 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)器非常重要。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。所以在設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(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 =～ 已不成問(wèn)題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取 f = 可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材 料時(shí) ,應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料。 在本設(shè)計(jì)中選取 f =。 固定凸輪式（ S 型凸輪）氣制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)計(jì)算 固定凸輪式氣制動(dòng)器在結(jié)構(gòu)上屬于繞支撐銷式領(lǐng)－從蹄制動(dòng)器，因其凸輪只能繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，作用于領(lǐng)蹄和從蹄上的張開(kāi)力 P 不等，使領(lǐng)蹄的效能有所下降，而從蹄的效能有所增長(zhǎng)。這樣，固定凸輪式氣制動(dòng)器的總的平均制動(dòng)器因數(shù)可按下式計(jì)算： 12224 TTBF BFBF BF BF?? ? 式（ 53） 單個(gè)領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù) ： 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 )(1 fBraArhfBF T ??? 式（ 54） 單個(gè)從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù) ： )(2 fBraArhfBF T ??? 式（ 55） 上兩式中 2sin2sin4cossin30300 aaA ? ???? 式（ 56） 2c os2c os1 30 ??raB ??? 式（ 57） 式中： 00a ?? 角 對(duì) 應(yīng) 的 圓 弧 ， 單 位 為 弧 度 。 以上各式中的有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。 336h? ， 210r? ， ? ， 39。 168a? ， 0 100? ? ， 3 200? ? 。 圖 52 支承銷式制動(dòng)蹄 將數(shù)值代入式 ()和式 ()計(jì)算得： A＝ B＝ 帶入式（ 54）和式（ 55）計(jì)算得： 1TBF ＝ 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 2TBF ＝ 將得到的結(jié)果代入式 ()得 BF＝ 制動(dòng)力的計(jì)算 所需的制動(dòng)力計(jì)算 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析，由之前的分析得： 地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力 Z1， Z2為： )(21 dtdughLLGZ g?? )( 12 dtdughLLGZ g?? 汽車總的地面制動(dòng)力為： GqdtdugGFFF BBB ???? 21 前、后軸車輪附著力為： ??? )()( 221 ggB qhLLGLhFLLGF ???? ??? )()( 112 ggB qhLLGLhFLLGF ???? 故所需的制動(dòng)力 F 需 = ??? )()( 112 ggB qhLLGLhFLLGF ???? 式 () = 3 2 0 0 0 9 .8 ( 4 1 6 0 0 .8 1 4 8 0 ) 0 .85200 ? ? ? ? = N 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力計(jì)算 由制動(dòng)器因數(shù) BF的表達(dá)式（即， PfNfNBF 21?? ）， 式 () 它表示制動(dòng)器的效能，因此又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評(píng)比不同結(jié)構(gòu)型式的制動(dòng)器的效能。制動(dòng)器因數(shù)可定義為在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 PRTBF f? 式 () 式中 fT —— 制動(dòng)器的摩擦力矩； R—— 制動(dòng)鼓的作用半徑； P—— 輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開(kāi)力 (或加于兩制動(dòng)塊的壓緊力 )的平均值為輸入力。 由調(diào)壓器調(diào)節(jié)的儲(chǔ)氣罐壓力，一般為 － ，而安全閥限定的最高壓力則為 左右。這里我們選擇儲(chǔ)氣罐壓力最小為 。 由張開(kāi)力計(jì)算公式 2QhP a? 式 () Q —— 制動(dòng)氣室的推桿推力； h —— Q 力對(duì)凸輪軸軸線的力臂； 2a —— 兩蹄的張開(kāi)力 P對(duì)凸輪中心的力臂。 選擇 h＝ 104， a＝ 42 。 制動(dòng)氣室的推力計(jì)算公式 ? 式 () 活塞式制動(dòng)氣室的工作面積 0A ＝ 2m ＝ 10 mm? 得到 Q ＝ 8996 N ； 代入式 ()中，得到 P＝ 44552N ； 由制動(dòng)器效能因數(shù)的定義，可得制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力 F 能 =BF P R/re 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 = 44552210/5 40 = N 由于本設(shè)計(jì)是三軸，這里的后軸乃是實(shí)際的中軸和后軸的等效軸 。 所以后軸能產(chǎn)生的制動(dòng)力 F=4*F 能 =4 N = N F=2 F 能 = N?需F =61216N 故所設(shè)計(jì)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù) 合理。 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 在實(shí)際計(jì)算中采用由張開(kāi)力 P計(jì)算制動(dòng)力矩的方法更為方便。 圖 張開(kāi)力計(jì)算用簡(jiǎn)圖 圖 制動(dòng)力矩計(jì)算用簡(jiǎn)圖 增勢(shì)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩可表達(dá)如下： 111 ?fNTTf ? 式 () 式中 1N —— 單 元法向力的合力； 1? —— 摩擦力 1fN 的作用半徑 (見(jiàn)圖 )。 由力 1N 與張開(kāi)力 1P 的關(guān)系，得出制動(dòng)蹄上力的平衡方程式： 0)s i n( c o sc o s 111101 ???? ??? fNSP x 式 () 01111 ???? NfCSaP x ? 式 () 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 式中 1? —— 1x 軸與力 1N 的作用線之間的夾角 xS1 —— 支承反力在 x 軸上的投影。 得 ])s i n( c o s/[ 11111 ??? ffchPN ???? 式 () 對(duì)于增勢(shì)蹄： 11111111 ])s i n(c o s/[ BPffcfhPT Tf ????? ???? 式 () 對(duì)于減勢(shì)蹄： 22222222 ])s i n( c o s/[ BPffcfhPT Tf ????? ???? 式 () 為了確定 1? ， 2? 及 1? ， 2? ，必須求出法向力 N 及其分量。如果將 dN(見(jiàn)圖 )看作是它投影在 1x 軸和 1y 軸上分量 xdN 和 ydN 的合力， 則有： 4/)2s i n2s i n2(s i ns i n m a x2m a x ?????? ???? ???????? ?? ?????? bRqdbRqdNN x 式 () 4/)2c os2(c oss i nc os m a x2m a x ?????? ???? ???????? ?? ?????? bRqdbRqdNN y 式 () 因此 )]2sin2sin2/()2cos2sar cta n[ (c o)ar cta n( ?????? ???????????xyNN 式 () 式中 ??? ????? 。 式 () 并考慮到 221 yx NNN ?? 式 () 則有 22 )2s i n2s i n2()2c os2(c os/)]c os(c os4[ ???????? ??????????????? R 式 () 如果順著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄和逆著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄的 ?? 和 ?? 同 ，顯然兩種蹄 的? 和 ? 值 也不同。對(duì)具有兩蹄的制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 221121 BPBPTTT TfTff ????