【導(dǎo)讀】蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅葿羈節(jié)莈蚅袇芁薀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螁羄裊膄薄袀襖芆螀螆羃莈薃螞蒁蒞羀羈膀薁羆羈莃莄袂羀蒅蠆螈罿膅蒂蚄羈芇蚇羃羇荿蒀衿肆蒂蚆螅肆膁蒈蟻肅芄蚄蚇肄蒆蕆羅肅膆螂袁肂羋薅螇肁莀螁蚃肀蒂薃膀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄螀膇膆蝕蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膄蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅葿羈節(jié)莈蚅袇芁薀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螁羄裊膄薄袀襖芆螀螆羃莈薃螞蒁蒞羀羈膀薁羆羈莃莄袂羀蒅蠆螈罿膅蒂蚄羈芇蚇羃羇荿蒀衿肆蒂蚆螅肆膁蒈蟻肅芄蚄蚇肄蒆蕆羅肅膆螂袁肂羋薅螇肁莀螁蚃肀蒂薃膀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄螀膇膆蝕蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膄蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅葿羈節(jié)莈蚅袇芁薀蒈袃芀芀螃蝿袇莂薆蚅袆蒄螁羄裊膄薄袀襖芆螀螆羃莈薃螞蒁蒞羀羈膀薁羆羈莃莄袂羀蒅蠆螈罿膅蒂蚄羈芇蚇羃羇荿蒀衿肆蒂蚆螅肆膁蒈蟻肅芄蚄蚇肄蒆蕆羅肅膆螂袁肂羋薅螇肁莀螁蚃肀蒂薃膀膂莆袈腿芄薂螄膈莇莄螀膇膆蝕蚆膆艿蒃羅膅莁蚈袁膄蒃蒁螇膄膃蚇蚃芃芅葿羈節(jié)莈蚅袇芁薀蒈袃芀芀螃

　　

【正文】 式（ ） 22 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 第 5章 制動器的設(shè)計計算 鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 制動鼓 D/Dr= 商用車 D/Dr= 制動鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參考專業(yè)標準 QC/T309—1999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》。轎車制動鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小 125mm150mm，載貨汽車和客車的制動鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小 80mm100mm，設(shè)計時亦可按輪輞直徑初步確定制動鼓內(nèi)徑（見表 51）。 23 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 表 51 制動鼓 最大 摩擦襯片寬度 b和包角 摩擦襯片寬度尺寸 b的選取對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。 這兩個參數(shù)加上已初定的制動鼓 式（ 51） 式中： D—制動鼓 b—制動蹄摩擦襯片寬度 (mm)； —分別為兩蹄的摩擦襯片包角，（ 176。）。 摩擦襯片的包角 通常在 范圍 式（ 52） 式中 是以弧度為單位，當 A， R， 確定后，由上式也可初選襯片寬 b的尺寸。 24 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 表 52 制動器襯片摩擦面積 制動鼓各蹄摩擦襯片總摩擦面積越大，則制動時產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。 本設(shè)計中，摩擦襯片包角 ，制動蹄摩擦襯片寬度 b 根據(jù) QC/T3091999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》可取 b=140mm。 由式（ 52）得 100 單個制動器的摩擦襯片的摩擦面積 =2A= cm 如表 62所示，摩擦襯片寬度 b的選取合理。 由式（ 61）可得 摩擦襯片起始角 摩擦襯片起始角 如圖 51 所示。通常是將摩擦襯片布置在制動蹄外緣得得中央。有時為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。 25 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 制動器中心到張開力 F0作用線的距離 e 在滿足制動輪缸或凸輪能夠布置在制動鼓 式（ 53） 單個領(lǐng)蹄的制動蹄因數(shù) ： 26 2021 屆機 械設(shè)計制造及 其自動化專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 式（ 54） rr 單個從蹄的制動蹄因數(shù) ： B) 式（ 55） rr 上兩式中 式（ 57） 式（ 56） 式中： 角 對應(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)。 ， ， ， ， 。 圖 52 支承銷式制動蹄 將數(shù)值代入式 ()和式 ()計算得： A＝ B＝ 帶入式（ 54）和式（ 55）計算得： BFT1＝ 27 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 BFT2＝ 將得到的結(jié)果代入式 ()得 BF＝ 制動力的計算 所需的制動力計算 根據(jù)汽車制動時的整車受力分析，由之前的分析得： 地面對前、后軸車輪的法向反力 Z1， Z2 為： Lg Lgdu)dt du) dt 汽車總的地面制動力為： 前、后軸車輪附著力為： 式 故所需的制動力 F需 =61216 N 制動器所能產(chǎn)生的制動力計算 由制動器因數(shù) BF的表達式（即， ）， 式 () P 它表示制動器的效能，因此又稱為制動器效能因數(shù)。其實質(zhì)是制動器在單位輸入 28 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評比不同結(jié)構(gòu)型式的制動器的效能。制動器因數(shù)可定義為在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 Tf PR 式 式中 Tf——制動器的摩擦力矩； R——制動鼓的作用半徑； P——輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力 (或加于兩制動塊的壓緊力 )的平均值為輸入力。 由調(diào)壓器調(diào)節(jié)的儲氣罐壓力，一般為 － ，而安全閥限定的最高壓力則為。這里我們選擇儲氣罐壓力最小為 。 由張開力計算公式 Q ——制動氣室的 推桿推力； h —— Q力對凸輪軸軸線的力臂； ——兩蹄的張開力 P對凸輪中心的力臂。 選擇h＝ 104， a＝ 42 。 制動氣室的推力計算公式 式 () 活塞式制動氣室的工作面積 A0＝ m2＝ 得到 Q＝ 14070 N ； 代入式 ()中，得到 P＝ 34840N ； 由制動器效能因數(shù)的定義，可得制動器所能產(chǎn)生的制動力 F能 =BFPR/re Qh 式 () a 29 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 =34840210/575 = N 由于本設(shè)計是三軸，這里的后軸乃是實際的中軸和后軸的等效軸。 所以后軸能產(chǎn)生的制動力 F=4*F能 =4 N = F=2 F能 需 =61216N 故所設(shè)計制動器結(jié)構(gòu)參數(shù)合理。 制動蹄片上的制動力矩 在實際計算中采用由張開力 P計算制動力矩的方法更為方便。 圖 張開力計算用簡圖 圖 制動力矩計算用簡圖增勢蹄產(chǎn)生的制動力矩可表達如下： 式中 N1 ——單元法向力的合力； ——摩擦力 fN1的作用半徑 (見圖 )。 由力 N1與張開力 P1的關(guān)系，得出制動蹄上力的平衡方程式： 30 式 () 式 () 式 () 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 式中 ——x1 軸與力 N1 的作用線之間的夾角 S1x——支承反力在 x軸上的投影。 得 式 () 對于增勢蹄： 對于減勢蹄： 2B2 式 () 式 () 為了確定 ， 及 ， ，必須求出法向力 N及其分量。如果將 dN(見圖 )看作是它投影在 x1 軸和 y1軸上分量 dNx和 dNy的合力，則有： )/4 式 () 式 () 因此 式 () 式中 。 式 () 并考慮到 式 () 則有 式 () 如果順著制動鼓旋轉(zhuǎn)的制動蹄和逆著制動鼓旋轉(zhuǎn)的制動蹄的 和 同，顯然兩種蹄的 和 值也不同。對具有兩蹄的制動器來說，其制動鼓上的制動力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 式 () 由之前的計算可得上式各參數(shù)如下： h=a+c=172+168=340mm 31 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 則： = 由式對于增勢蹄： 對于減勢蹄： 故對于后軸單個鼓式制動器有： =11984+ = 對于后軸有： 由式 ()得出自鎖條件。當該式的分母等于零時，蹄自鎖： 式 () 如果 式 式 () 成立，則不會自鎖，代入之前數(shù)據(jù)得： 32 2021屆機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 = f= 式 成立，不會自鎖 由式 (5—17)可求出領(lǐng)蹄表面的最大壓力為 式 P1， h， ， R， ， ——見圖 ； ， ——見圖 ；， b——摩擦襯片寬度； f——摩擦系數(shù)。 ＝ 行車制 動效能計算 行車制動效能是由在一定的制動初速度下及最大踏板力下的制動減速度和制動距離來評價的。 汽車的最大減速度 jmax由下式確定： G