【導(dǎo)讀】制動器的設(shè)計缺陷導(dǎo)致汽車制動系統(tǒng)的忽視進而使汽車交通事故現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。確的制動器設(shè)計應(yīng)該被準(zhǔn)確深入研究。蹄片進行了受力分析，并且分析在駐車情況下車的受力及坡角。究設(shè)計提供了必備的參數(shù)。盡可能提高車速是提高運輸生產(chǎn)率的主要技術(shù)措施之一。面上，遇到障礙物或其它緊急情況時，應(yīng)降低車速甚至停車。制動系是汽車的一個重要組成部分，它直接影響汽車的行駛安全性。速公路的迅速發(fā)展和汽車密度的日益增大，交通事故時有發(fā)生。車行駛安全，應(yīng)提高汽車的制動性能，優(yōu)化汽車制動系的結(jié)構(gòu)。制動裝置可分為行車制動、駐車制動、應(yīng)急制動和輔助制動四種裝置。行駛中的汽車減速至停止的制動系叫行車制動系。使已停止的汽車停駐不動的制。動系稱為駐車制動系。應(yīng)急制動系成為第二制。的駕駛員知道，防止車輪抱死的對策是迅速上、下踩動制動踏板。制動器提供液壓力，使駕駛員在緊急制動時能控制住車輛。的間隙，使車輪和制動鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。

　　

【正文】 坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。 單個后輪駐車制動器的制動上限為 ?sin21 eagrm；中央駐車制動器的制動力矩上限為 0/sin igrm ea ? ， 0i 為后驅(qū)動橋主減速比 。 8 摩擦襯塊 :的磨損特性計算 摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是苦難的。但實驗表明，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。 汽車的制動過程，是將其機械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則摩擦襯片的磨損也 越嚴(yán)重。 制動器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價指標(biāo)。比能量耗散率表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量，單位為 W/mm2。 雙軸汽車單個前輪和單個后輪制動器的比能量耗散率可用以下公式計算： ? ?211121211221 122aamvetAmvetA????? ? ? v1取 18m/s， 1 2 1v v vtjj???， t= 計算得： e1=， e2=根據(jù)鼓式制動器的比能量耗散率不大于 ，故符合規(guī)定。 34 9 制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 制動鼓 制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時其溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片材料一致，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。 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鼓。本設(shè)計采用的是灰鑄鐵 HT200 制造的制動鼓。 在工作載荷作用下制動鼓會變形，導(dǎo)致蹄與鼓間的單位壓力不均勻，且會損失少許踏板行程。鼓筒變形后的不圓柱度過大時也易引起制動器的自鎖或踏板振動。為防止這些現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)提高制動鼓的剛度。為此，沿鼓口的外緣鑄有整圓的加強肋條，也常加鑄一些軸 向肋條以提高其散熱性能。 制動鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但實驗表明，壁厚由 11mm 增至 20mm 時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為 7mm~12mm，中、重型載貨汽車為 13mm~18mm。本設(shè)計中，制動鼓的壁厚選為 15mm。 制動蹄 轎車和微型、輕型載貨汽車的制動蹄廣泛采用 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蹄則多采用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動蹄的結(jié)構(gòu)尺寸和斷面形狀應(yīng)保證其剛度好，但小型車用鋼板制的制動 蹄腹板上有時開一、兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動蹄摩擦襯片與制動鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動時的尖叫聲。重型汽車制動蹄的斷面有工字形、山字形等。本設(shè)計選用的端面為工字形。 制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為 3mm~7mm；貨車的約為 5mm~8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為 ~5mm；貨車多為 8mm 以上。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。 本設(shè)計中，制動蹄腹板和翼緣的厚度為 7mm，摩擦襯片的厚度 取 10mm，襯片鉚接在制動蹄上。 制動底板 制動底板是除制動鼓外制動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。制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩，因此它具有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板具有凹凸起伏的形狀?？蛙噭t采用可鍛鑄鐵 KTH37012 的制動底板。本設(shè)計采用的是可鍛鑄鐵 KTH37012 的制動底板。 35 制動蹄的支承 支承銷由 45 號鋼制造并高頻淬火。 凸輪式張開機構(gòu) 凸輪式張開機構(gòu)的凸輪及其軸是由 45 號鋼模鍛成一體的毛坯制造，在機加工后經(jīng)高頻淬火處理。凸 輪及其軸由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵的支架支撐，而支架則用螺栓或鉚釘固定在制動底板上。本設(shè)計中的凸輪工作表面輪廓是中心對稱的兩段圓弧。 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有高爾穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能；制動時應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)怏w，應(yīng)盡量采用污染小和對人體無害的摩擦材料。 本設(shè)計選用粉末冶金材料，它是以銅粉或鐵粉為主要成分，摻上石墨粉、陶瓷 粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動器負(fù)荷重的汽車。 制動間隙調(diào)整方法及相應(yīng)機構(gòu) 制動鼓與摩擦片直接在未制動狀態(tài)下均應(yīng)有工作間隙，以保證制動鼓能自由轉(zhuǎn)動。一般來說，鼓式制動器的設(shè)定間隙在 ~。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機械變形，因此，制動器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)設(shè)的間隙要通過實驗來確定。另外，制動器在工作過程中會由于摩擦 襯片的磨損而使間隙加大，因此制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機構(gòu)。 采用凸輪張開裝置時，制動器的工作間隙可通過轉(zhuǎn)動凸輪相對于制動臂的位置來實現(xiàn)，而制動臂的位置則保持不變。凸輪位置的改變是靠裝在臂上的渦輪蝸桿副來實現(xiàn)的。 36 圖 51 汽車制動蹄間隙調(diào)整臂 制動器主要零部件的強度計算 制動凸輪軸的計算 當(dāng)汽車制動時，凸輪軸承受轉(zhuǎn)矩作用。其危險斷面在花鍵軸處，現(xiàn)對花鍵軸的內(nèi)徑進行抗扭強度驗算： ? ?max nTW???? 式中： T—— 制動凸輪軸所收的轉(zhuǎn)矩， T=Pa/2=88406Nm Wn—— 抗扭截面系數(shù)，對于花鍵軸內(nèi)徑的圓截面： 316n dW ?? d 為花鍵軸的花鍵內(nèi)徑， d=32mm 則： max? =＜ ??? =，符合要求 緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力計算 已知鉚釘?shù)臄?shù)目 n、鉚釘?shù)闹睆?d 和材料，即可驗算其剪切應(yīng)力 ? ： ? ?max24fTdn????? 37 計算得： ? =＜ ??? =90MPa 故鉚釘數(shù)目和規(guī)格符合要求。 10 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計計算 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。而離得傳遞方式又有機械式、液壓式、氣壓式和氣壓 液壓式的區(qū)別。 簡單制動系即人力制動系，是靠司機作用于制動踏板上或手柄上的力來作為制動力源。 動力制動系是以發(fā) 動機形成的氣壓或液壓勢能作為汽車制動的全部力源進行制動，而司機作用于制動踏板或手柄上的力僅用于對制動回路中控制元件的操縱。在簡單制動系中的踏板力與其行程間的反比關(guān)系在動力制動系中不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐獭? 動力制動可分為氣壓制動系、氣頂液壓制動系和全液壓動力制動系三種，本設(shè)計選用的是氣壓動力制動系。 制動管路的多回路系統(tǒng) 為了提高制動驅(qū)動機構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動驅(qū)動機構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動器的管路分為兩個或 更多個相互獨立的回路，以便當(dāng)一個回路發(fā)生故障失效時，其他完好的回路仍能可靠地工作。 氣壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 制動氣室 制動氣室分為膜片式和活塞式兩種。膜片式的結(jié)構(gòu)簡單，對室壁的加工精度要求不高，無摩擦副，密封性較好，但所容許的行程較少，膜片壽命也不及活塞式的?；钊降闹苿託馐遥谐梯^長，推力一定，但有摩擦損失。 本設(shè)計采用的是活塞式制動氣室，制動氣室輸出的推桿推力 Q 應(yīng)保證制動器制動蹄所需的張開力。 Q 的計算為： ? ?122aQ P Ph?? 式中： a/2 表 示 P 對凸輪中心的力臂，取 25mm h 表示 Q 力對凸輪軸軸線的力臂，取 130mm 12PP? 前輪為 39902N，后輪為 35384N 38 則前輪： Q=7673N 為了輸出推力 Q，制動氣室的工作面積為： ? ?12a P PQA pp??? p 為制動氣室的工作壓力，取 p= 則： A= 制動氣室推桿的行程為： 2hl a?? λ為行程儲備系數(shù)，取 λ=，則 l= 制動氣室的工作容積為： Vs=Al= 后輪同理也可求出 儲氣罐 儲氣罐有鋼板焊成，內(nèi)外涂以防銹漆，前后輪各選用一個 30L 的儲氣罐。 11 結(jié)論 目前 ， 我國交通事故由于制動器磨損而導(dǎo)致的屢見不鮮。對于制動器的設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性和標(biāo)準(zhǔn)型及參數(shù)的統(tǒng)一性是汽車設(shè)計的當(dāng)務(wù)之急。 本文針對豪華型大客車的標(biāo)準(zhǔn)車型深入研究，根據(jù)參數(shù)計算該車的氣壓制動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的凸輪式制動器的結(jié)構(gòu)。首先計算制動系統(tǒng)的力和力矩，于此同時，根據(jù)我國先階段的路面附著系數(shù)和制動分配力因素計算出制動器的同步附著系數(shù)，根據(jù)以上 求得的條件，能夠推算出制動器因數(shù)和最大制動力矩；再根據(jù)以上求得的條件計算出汽車的制動結(jié)構(gòu)的參數(shù)；根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)所得的數(shù)據(jù)再分析制動蹄片上摩擦片上制動力的分配規(guī)律和摩擦蹄片上的制動力矩，根據(jù)已知條件分析駐車制動時候的上坡和小坡角度是否符合要求。這樣更能準(zhǔn)確的分析這個制動器的合理性。 本 分析計算步驟 還存在不足之處。 一是由于各參考文獻上的數(shù)據(jù)和公式并不一致，導(dǎo)致有些圖形和字母并不能完全吻合對應(yīng)。二 是由于 公式多，數(shù)據(jù)復(fù)雜，計算的時候有時會造成計算的誤差，以及計算的步驟還不是十分的準(zhǔn)確明了。這些還需要在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù) 改正。 39 參考文獻 [1]張洪欣主編 .汽車設(shè)計（第 2 版） [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1995。 [2]! RajendraSingh . Analyticalinvestigationofstickslipmotionsincoupled brakedrivelinesystems[J] NonlinearDyn(2021)50:463(R)C48 ； [3]甘乃添 . 汽車電子感應(yīng)制動控制系統(tǒng)的控制規(guī)則研究與仿真 [D].廣東工業(yè)大學(xué) .2021； [4]王望 予 ,汽車設(shè)計（第 4 版） [M],吉林大學(xué)；機械工業(yè)出版社， ； [5]余志生主編 ,汽車?yán)碚摚ǖ?4 版） [M],清華大學(xué) :機械工業(yè)出版社 ,； [6]方泳龍 ,制動理論與設(shè)計 [M],北京：國防工業(yè)出版社 .； [7]朱利安 哈皮安 史密斯主編；現(xiàn)代汽車設(shè)計概論 [M],北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,； [8]齊志鵬主編 。汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修 [M],北京：人民郵電出版社 ,； [9]吉林大學(xué)汽車工程系主編 ,汽車構(gòu)造（第 5 版） [M],吉林大學(xué)：人民交通出版社 ,； [10]未知 .中國 CAD 論壇 [N],。 40