【導(dǎo)讀】汽車的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域，其獨(dú)有的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等眾多指標(biāo)，也對設(shè)計(jì)提出了更高的要求。隨著汽車的形式速度和路面情況復(fù)雜程度的。其性能的好壞對汽車的行駛安全有著重要。影響，如果此系統(tǒng)不能正常工作，車上的駕駛員和乘客將會(huì)受到車禍的傷害。中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全件。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大，人們對安。定的因素，因此改進(jìn)制動(dòng)器機(jī)構(gòu)、解決制約其性能的突出問題具有非常重要的意義。目前，汽車所用的制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能。高速行駛的汽車如果頻繁使用制動(dòng)器，制動(dòng)器因摩擦?xí)?。在中高級轎車上前后輪都已經(jīng)采用了盤式制動(dòng)器。后輪采用鼓式制動(dòng)器），這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)檗I車在緊急制動(dòng)時(shí)，在貨車上，盤式制動(dòng)器也有被采用的，但離完全取代。制動(dòng)鉗可在垂直于制動(dòng)盤的平面內(nèi)擺動(dòng)的擺動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器。

　　

【正文】 2 fgfggf FhGLFG LhLhGF () 式中： L—— 汽車的軸距。 圖 某汽 車 的 I曲線和 ? 曲線 將上式繪成以1fF，2fF為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡稱 I 曲線，如圖 3. 3 所示。如果汽車前、后制動(dòng)器的制動(dòng)力1fF，2fF能按 I 曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，都能使前、后車輪同時(shí)抱死。目前大多數(shù)兩軸汽車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力之比值為一定值，并以前制動(dòng)1fF與汽車總制動(dòng)力 fF 之比表明分配的比例，稱為汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) ? ： 2111fffff FF FFF ???? （ ） 由于在附著條件所限定的范圍內(nèi)，地面制動(dòng)力在數(shù)值上等于相應(yīng)的制動(dòng)周緣力，故 ? 通 15 稱為制動(dòng)力分配系數(shù)。 在本設(shè)計(jì)的商務(wù)車中： 由式（ ） NZFF Bf 1 0 1 5 1111 ??? ?； NZFF Bf 4 5 6 4222 ??? ? 。 2111 ????fffff FF FFF? 同步附著系數(shù) 由式 ()可表達(dá)為 ????112ffFF () 上式在圖 中是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線，是汽車實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡稱 ? 線。圖中 ? 線與 I 曲線交于 B 點(diǎn)， B 點(diǎn)處的附著系數(shù) ? =0? ,則稱 0? 為 同步附著系數(shù) 。 它是汽車制動(dòng)性能的一個(gè)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(jì)算公式是：ghLL 20 ?? ?? 。 求得 0 ?? 對于前、后制動(dòng)器制動(dòng)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(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。當(dāng)汽車在不同 ? 值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I 曲線下方，制動(dòng)時(shí)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(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I 曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。 (3)當(dāng) 0??? ，制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)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(dòng)過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時(shí)的制動(dòng)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(dòng) (前、后車輪同時(shí)抱死 )時(shí)，其制動(dòng)減速度為du/dt? qg ? 0? g，即 ?q 0? ， q 為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù) ? 的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時(shí)的制動(dòng)強(qiáng)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用 附著系數(shù)利用率 (附著力利用率 )? 表示： 16 ??? qGFB ?? () 算得 ?? 式中： BF —— 汽車總的地面制動(dòng)力； G—— 汽車所受重力； q —— 制動(dòng)強(qiáng)度。 當(dāng) ? = 0? 時(shí)， q = 0? ， ? =1,利用率最高。 直至 20世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時(shí)道路條件還不很好，汽車行駛速度也不很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也不顯得像前輪抱死喪失轉(zhuǎn)向能力那樣嚴(yán)重，因此往往將 0? 值定得較低，即處于常遇附著系數(shù)范圍的中間偏低區(qū)段。但當(dāng)今道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甩尾甚至?xí){(diào)頭而喪失操縱穩(wěn)定性。后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的。因此各類轎車和一般載貨汽車的 0? 值有增大的趨勢。 如何選擇同步附著系數(shù) 0? ，是采用恒定前后制動(dòng)力分配比的汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)中的一個(gè)較重要的問題。在汽車總重和質(zhì)心位置已定的條件下，的 數(shù)值就決定了前后制動(dòng)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(dòng)的觀點(diǎn)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(gè)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(diǎn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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： ～ 。 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度、載荷等因素來改變前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值，使之接近于理想制動(dòng)力分配曲線。 為保證汽車制動(dòng)時(shí)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(jì)委員會(huì) (ECE)的制動(dòng)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 ≤ ? ≤ 17 的范圍內(nèi)，必須滿足 q≥ +(? )。由式（ 13）可知 q=，滿足。 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率 上面已給出了制動(dòng)強(qiáng)度 q和附著系數(shù)利用率 ? 的定義式。下面再討論一下當(dāng) ? = 0? 、? 0? 和 ? 0? 時(shí)的 q 和 ? 。 根據(jù)所定的同步附著系數(shù) 0? ，由式（ ）及式（ ）得 L hL g02 ?? ?? L hL g011 ?? ??? （ ）進(jìn)而求得 qhLLGGqFFgBB )( 021 ??? ???? （ ） qhLLGGqFFgBB )()1()1( 012 ??? ?????? （ ） 當(dāng) ? = 0? 時(shí)：11 ?FFB ?，22 ?FFB ?，故 ?GFB? =14715， q=? ； ? =1。 當(dāng) ? 0? 時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即11 ?FFB ?。由式（ ）、式（ ）、式（ ）和式（ ）得 gB hLGLF )(022 ?? ???? （ ） ghLLq )(022 ?? ???? （ ） ghLLo )(22 ??? ??? （ ） 當(dāng) ? 0? 時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即22 ?FFB ?。由式（ ）、式（ ）、式（ ）和式（ ）得 gB hLGLF )(011 ?? ???? （ ） ghLLq )(011 ?? ???? （ ） ghLL )(011 ??? ??? （ ） 18 本設(shè)計(jì)中汽車的 ? 值恒定，其 0? 值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi) ? 不致過低。在 ? 0? 的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 為保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前，后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。 最大制動(dòng)力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力 1Z , 2Z 成正比。由式 ()可知，雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死時(shí)的制動(dòng)力之比為 ggff hL hLZZFF01022121 ??????= 式中： 1L , 2L —— 汽車質(zhì)心離前、后軸距離 。 0? —— 同步附著系數(shù)； gh —— 汽車質(zhì)心高度。 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 eff rFT 11 ? ； eff rFT 22 ? 式中：1fF—— 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ?11 ZFf ?； 2fF—— 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， ?22 ZFf ?； 1Z —— 作用于前軸車輪上的地面法向反力； 2Z —— 作用于后軸車輪上的地面法向反力； er —— 車輪有效半徑。 對于常遇到的道路條件較差、車速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù) 0? 值的汽車，為了保證在 0??? 的良好的路面上（例如 ? =）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度 q?? ）， 前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為： 1 m a x 1 2()f e g eGT Z r L h rL? ? ?? ? ? ?3705N 2 m a x 1 m a x1ffTT?????1665N 對于選取較大的同步附著系數(shù) 0? 值的汽車，從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng) 0??? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 ??q ，故所需的后軸和前軸 19 的最大制動(dòng)力矩為 egf rqhLLGT ?)( 1m a x2 ?? () m axm ax 21 1 ff TT ???? () 本設(shè)計(jì)選取了較小的同步附著系數(shù) 0? 值的汽車，為了保證在 0??? 的良好的路面上（例如 ? =）能夠制動(dòng)到后軸和前軸先后抱死滑移（此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度 ??q ），前、后軸的車輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為 egef rhLLGrZT ??? )( 21m a x1 ??? （ ） m axm ax 12 1 ff TT ???? （ ） 式中： ? —— 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q —— 制動(dòng)強(qiáng)度，由式 (420)確定； er —— 車輪有效半徑。 一個(gè)車輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩為上列計(jì)算結(jié)果的半值。 制動(dòng)器因數(shù) 式 ()給出了制動(dòng)器因數(shù) BF 的表達(dá)式，它表示制動(dòng)器的效能，又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評價(jià)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? () 式中： fT ——制動(dòng)器的摩擦力矩； R——制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑； P——輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開力 (或加于兩制動(dòng)塊的壓緊力 )的平均值為輸入力。對于鉗盤式制動(dòng)器，兩側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力均為 P，則制動(dòng)盤在其兩側(cè)工作面的作用半徑上所受的摩擦力為 2f P（ f 為盤與制動(dòng)襯塊間的摩擦系數(shù)），于是鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)為 20 fPfPBF 22 ?? () 式中： f 為摩擦系數(shù)，本設(shè)計(jì)中取 f=；則 BF= 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 （ 1）制動(dòng)盤直徑 D 制動(dòng)盤直徑 D 應(yīng)盡可能取大些，這是制動(dòng)盤的有效半徑得到增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度，受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤的直徑通常選擇為 70％～ 79％，而總質(zhì)量大于總質(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取上限。 在本設(shè)計(jì)中： 7 9 % 7 9 % 1 6 2 5 .4 3 2 1 .0 5 6rD D m m? ? ? ? ? 取 D=320mm （ 2） 制動(dòng)盤厚度 h 制動(dòng)盤厚度 h 直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚度又不宜過小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取 10mm20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤的厚度取為 20mm50mm,但多采用 20mm30mm。 在本設(shè)計(jì)中：前制動(dòng)器采用通風(fēng)盤，取厚度 h=25mm；后制動(dòng)盤采用實(shí)心盤，取厚度 h=12mm （ 3）摩擦襯塊內(nèi)半徑 1R 與外半徑 2R 推薦摩擦襯塊外半徑 2R 與內(nèi)半徑 1R 的比值不大于 ，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減小，最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 在本設(shè)計(jì)中 ： 取 1R =110mm, 2R =154mm （ 4） 摩擦襯快工作面積 A 一般摩擦襯快單位面積占有汽車質(zhì)量在 ，考慮到現(xiàn)今摩擦材料的不斷升級，此范圍可適當(dāng)擴(kuò)大些。本次設(shè)計(jì)使用半金屬摩擦材料，其摩擦系數(shù)優(yōu)于石棉材料。故取前輪制動(dòng)器的摩擦襯塊工作面積 75 2cm ；后輪制動(dòng)