【導(dǎo)讀】制動(dòng)器的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致汽車制動(dòng)系統(tǒng)的忽視進(jìn)而使汽車交通事故現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。確的制動(dòng)器設(shè)計(jì)應(yīng)該被準(zhǔn)確深入研究。蹄片進(jìn)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(jì)提供了必備的參數(shù)。盡可能提高車速是提高運(yùn)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(shí)，應(yīng)降低車速甚至停車。制動(dòng)系是汽車的一個(gè)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(shí)有發(fā)生。車行駛安全，應(yīng)提高汽車的制動(dòng)性能，優(yōu)化汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)。制動(dòng)裝置可分為行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和輔助制動(dòng)四種裝置。行駛中的汽車減速至停止的制動(dòng)系叫行車制動(dòng)系。使已停止的汽車停駐不動(dòng)的制。動(dòng)系稱為駐車制動(dòng)系。應(yīng)急制動(dòng)系成為第二制。的駕駛員知道，防止車輪抱死的對(duì)策是迅速上、下踩動(dòng)制動(dòng)踏板。制動(dòng)器提供液壓力，使駕駛員在緊急制動(dòng)時(shí)能控制住車輛。的間隙，使車輪和制動(dòng)鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。

　　

【正文】 坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。 單個(gè)后輪駐車制動(dòng)器的制動(dòng)上限為 ?sin21 eagrm；中央駐車制動(dòng)器的制動(dòng)力矩上限為 0/sin igrm ea ? ， 0i 為后驅(qū)動(dòng)橋主減速比 。 8 摩擦襯塊 :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)算磨損性能是苦難的。但實(shí)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。 汽車的制動(dòng)過(guò)程，是將其機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)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。能量負(fù)荷越大，則摩擦襯片的磨損也 越嚴(yán)重。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，單位為 W/mm2。 雙軸汽車單個(gè)前輪和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率可用以下公式計(jì)算： ? ?211121211221 122aamvetAmvetA????? ? ? v1取 18m/s， 1 2 1v v vtjj???， t= 計(jì)算得： e1=， e2=根據(jù)鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率不大于 ，故符合規(guī)定。 34 9 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制動(dòng)鼓 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(guò)極限值。制動(dòng)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(dòng)鼓。本設(shè)計(jì)采用的是灰鑄鐵 HT200 制造的制動(dòng)鼓。 在工作載荷作用下制動(dòng)鼓會(huì)變形，導(dǎo)致蹄與鼓間的單位壓力不均勻，且會(huì)損失少許踏板行程。鼓筒變形后的不圓柱度過(guò)大時(shí)也易引起制動(dòng)器的自鎖或踏板振動(dòng)。為防止這些現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)提高制動(dòng)鼓的剛度。為此，沿鼓口的外緣鑄有整圓的加強(qiáng)肋條，也常加鑄一些軸 向肋條以提高其散熱性能。 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熱容量，但實(shí)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：轎車為 7mm~12mm，中、重型載貨汽車為 13mm~18mm。本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)鼓的壁厚選為 15mm。 制動(dòng)蹄 轎車和微型、輕型載貨汽車的制動(dòng)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(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，但小型車用鋼板制的制動(dòng) 蹄腹板上有時(shí)開一、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。重型汽車制動(dòng)蹄的斷面有工字形、山字形等。本設(shè)計(jì)選用的端面為工字形。 制動(dòng)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(dòng)蹄，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長(zhǎng)，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。 本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)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(dòng)蹄上。 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，因此它具有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板具有凹凸起伏的形狀?？蛙噭t采用可鍛鑄鐵 KTH37012 的制動(dòng)底板。本設(shè)計(jì)采用的是可鍛鑄鐵 KTH37012 的制動(dòng)底板。 35 制動(dòng)蹄的支承 支承銷由 45 號(hào)鋼制造并高頻淬火。 凸輪式張開機(jī)構(gòu) 凸輪式張開機(jī)構(gòu)的凸輪及其軸是由 45 號(hào)鋼模鍛成一體的毛坯制造，在機(jī)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(dòng)底板上。本設(shè)計(jì)中的凸輪工作表面輪廓是中心對(duì)稱的兩段圓弧。 摩擦材料 制動(dòng)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(dòng)時(shí)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(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。 本設(shè)計(jì)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(jià)高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車。 制動(dòng)間隙調(diào)整方法及相應(yīng)機(jī)構(gòu) 制動(dòng)鼓與摩擦片直接在未制動(dòng)狀態(tài)下均應(yīng)有工作間隙，以保證制動(dòng)鼓能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙在 ~。此間隙的存在會(huì)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(dòng)過(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機(jī)械變形，因此，制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)設(shè)的間隙要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。另外，制動(dòng)器在工作過(guò)程中會(huì)由于摩擦 襯片的磨損而使間隙加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 采用凸輪張開裝置時(shí)，制動(dòng)器的工作間隙可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪相對(duì)于制動(dòng)臂的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，而制動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。 36 圖 51 汽車制動(dòng)蹄間隙調(diào)整臂 制動(dòng)器主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算 制動(dòng)凸輪軸的計(jì)算 當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，凸輪軸承受轉(zhuǎn)矩作用。其危險(xiǎn)斷面在花鍵軸處，現(xiàn)對(duì)花鍵軸的內(nèi)徑進(jìn)行抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算： ? ?max nTW???? 式中： T—— 制動(dòng)凸輪軸所收的轉(zhuǎn)矩， T=Pa/2=88406Nm Wn—— 抗扭截面系數(shù)，對(duì)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(jì)算 已知鉚釘?shù)臄?shù)目 n、鉚釘?shù)闹睆?d 和材料，即可驗(yàn)算其剪切應(yīng)力 ? ： ? ?max24fTdn????? 37 計(jì)算得： ? =＜ ??? =90MPa 故鉚釘數(shù)目和規(guī)格符合要求。 10 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。而離得傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓 液壓式的區(qū)別。 簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠司機(jī)作用于制動(dòng)踏板上或手柄上的力來(lái)作為制動(dòng)力源。 動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā) 動(dòng)機(jī)形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng)，而司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄上的力僅用于對(duì)制動(dòng)回路中控制元件的操縱。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的反比關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)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(dòng)力制動(dòng)可分為氣壓制動(dòng)系、氣頂液壓制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系三種，本設(shè)計(jì)選用的是氣壓動(dòng)力制動(dòng)系。 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng) 為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說(shuō)應(yīng)將汽車的全部行車制動(dòng)器的管路分為兩個(gè)或 更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路仍能可靠地工作。 氣壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)氣室 制動(dòng)氣室分為膜片式和活塞式兩種。膜片式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)室壁的加工精度要求不高，無(wú)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?dòng)氣室，行程較長(zhǎng)，推力一定，但有摩擦損失。 本設(shè)計(jì)采用的是活塞式制動(dòng)氣室，制動(dòng)氣室輸出的推桿推力 Q 應(yīng)保證制動(dòng)器制動(dòng)蹄所需的張開力。 Q 的計(jì)算為： ? ?122aQ P Ph?? 式中： a/2 表 示 P 對(duì)凸輪中心的力臂，取 25mm h 表示 Q 力對(duì)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(dòng)氣室的工作面積為： ? ?12a P PQA pp??? p 為制動(dòng)氣室的工作壓力，取 p= 則： A= 制動(dòng)氣室推桿的行程為： 2hl a?? λ為行程儲(chǔ)備系數(shù)，取 λ=，則 l= 制動(dòng)氣室的工作容積為： Vs=Al= 后輪同理也可求出 儲(chǔ)氣罐 儲(chǔ)氣罐有鋼板焊成，內(nèi)外涂以防銹漆，前后輪各選用一個(gè) 30L 的儲(chǔ)氣罐。 11 結(jié)論 目前 ， 我國(guó)交通事故由于制動(dòng)器磨損而導(dǎo)致的屢見不鮮。對(duì)于制動(dòng)器的設(shè)計(jì)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(jì)的當(dāng)務(wù)之急。 本文針對(duì)豪華型大客車的標(biāo)準(zhǔn)車型深入研究，根據(jù)參數(shù)計(jì)算該車的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的凸輪式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。首先計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的力和力矩，于此同時(shí)，根據(jù)我國(guó)先階段的路面附著系數(shù)和制動(dòng)分配力因素計(jì)算出制動(dòng)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(dòng)器因數(shù)和最大制動(dòng)力矩；再根據(jù)以上求得的條件計(jì)算出汽車的制動(dòng)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(dòng)蹄片上摩擦片上制動(dòng)力的分配規(guī)律和摩擦蹄片上的制動(dòng)力矩，根據(jù)已知條件分析駐車制動(dòng)時(shí)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(gè)制動(dòng)器的合理性。 本 分析計(jì)算步驟 還存在不足之處。 一是由于各參考文獻(xiàn)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(duì)應(yīng)。二 是由于 公式多，數(shù)據(jù)復(fù)雜，計(jì)算的時(shí)候有時(shí)會(huì)造成計(jì)算的誤差，以及計(jì)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(xiàn) [1]張洪欣主編 .汽車設(shè)計(jì)（第 2 版） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995。 [2]! 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