【導(dǎo)讀】附主要參數(shù)軸距：2700mm；滿載質(zhì)量：1950kg，前輪承重850kg；整備質(zhì)量：1300kg,1．制動(dòng)初速度ua0=50km/h時(shí)；制動(dòng)距離s≯。2．完成總裝圖、部分零件圖，總圖量大于張A0；3．翻譯相關(guān)的外文資料不少于3000漢字；4．編寫設(shè)計(jì)說明書不少于2萬字。選擇了適合的方案.根據(jù)市場(chǎng)上同系列車型的車大多數(shù)是滑鉗盤式制動(dòng)器,圖和二維零件圖繪制，然后利用CATIA軟件進(jìn)行三維建模。

　　

【正文】 插入制動(dòng)鉗支架的孔中作動(dòng)配合 [9]，制動(dòng)鉗體可沿導(dǎo)向銷作軸向滑動(dòng)。內(nèi)外制動(dòng)襯塊用止動(dòng)彈簧卡在制動(dòng)鉗支架上，可以軸向移動(dòng)但不許上下竄動(dòng)。 表 34 制動(dòng)鉗支架主要參數(shù) 第 3章 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 參數(shù) 代號(hào) 數(shù)值 單位 聯(lián)接轉(zhuǎn)向節(jié)孔距 L 212 mm 導(dǎo)向銷孔距 l 198 mm 導(dǎo)向銷孔深 h 40 mm 總長(zhǎng) a 226 mm 總寬 b 70 mm 總高 c 95 mm 制動(dòng)鉗支架是連接轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)尺寸以及裝配關(guān)系要受到制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤以及轉(zhuǎn)向節(jié)等部件的制約。制動(dòng)鉗支架的主要尺寸如表 34 所示。 在 CATIA 軟件中，對(duì)制動(dòng)鉗支架進(jìn)行三維建模，得到的效果如圖 35所示。 圖 35 制動(dòng)鉗支架建模造型圖 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 盤式制動(dòng)器總成裝配圖 圖 36 盤式制動(dòng)器建模造型圖 在 CATIA 裝配環(huán)境中，將先前已經(jīng)建好的制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、制動(dòng)襯塊、制動(dòng)鉗支架、放氣螺釘及導(dǎo)向銷等零件體按照盤式制動(dòng)器總成的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行裝配，最終得到的盤式制動(dòng)器總成裝配效果圖，如圖 36 所示。 本章小結(jié) 本章完成了盤式制動(dòng)器的零件造型設(shè)計(jì)、加工材料選擇以及盤式制動(dòng)器總成裝配圖生成等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。應(yīng)用 CATIA 軟件進(jìn)行制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的三維造型建模與盤式制動(dòng)器的實(shí)體結(jié)構(gòu)相似度較高。二維圖完成 基礎(chǔ)圖紙之后畫出三維草圖，以便于更清楚了解制動(dòng)器結(jié)構(gòu)。 第 4章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 27 第 4 章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 摩擦襯塊的磨損特性計(jì)算 摩擦襯塊的磨損，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)算磨損性能是困難的。但試驗(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 [10]。 汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能 (動(dòng)能、勢(shì)能 )的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，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)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷 [11]。能量負(fù)荷愈大，則襯塊的磨損愈嚴(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 又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為 W／ mm2。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 ??122211 2 )(21 tA vvme a ?? （ 41） )1(2 )(21222212 ?? ??? tA vvme a （ 42） jvvt 21?? （ 43） 式中： ? ——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； am ——汽車總質(zhì)量； 1v ， 2v ——汽車制動(dòng)初速度與終速度， m／ s ；計(jì)算時(shí)轎車取1001?v km/h()；質(zhì)量 以下的貨車取 1v =80km/h()；總質(zhì)量 3． 5t 以上的貨車取 1v =65km／ h(18m／ s)； 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 j——制動(dòng)減速度， m／ s2，計(jì)算時(shí)取 j=0． 6g； t——制動(dòng)時(shí)間， s； Al， A2——前、后制動(dòng)器襯塊的摩擦面積； ? ——制動(dòng)力分配系數(shù)。 在緊急制動(dòng)到 02?v 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 1?? ，則有 ?1211 221 tAvme a? （ 4－ 4） )1(2212212 ??? tAvme a （ 4－ 5） 鼓式制動(dòng)器的比能量耗損率以不大于 ／ mm2 為宜，但當(dāng)制動(dòng)初速度 1v 低于式下面所規(guī)定的 1v 值時(shí)，則允許略大于 ／ mm2。 輕型客 車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 ／ mm2。比能量耗散率過高，不僅會(huì)加速制動(dòng)襯片 (襯塊 )的磨損 [12]，而且可能引起制動(dòng)鼓或盤的龜裂 [13]。這個(gè)結(jié)果符合要求。 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件： Ltcmcm hhdd ??? )( （ 46） 式中： md——各制動(dòng)盤的總質(zhì)量； mh——與各制動(dòng)盤相連的受熱金屬件 (如輪轂、輪輻、輪輞、制動(dòng)鉗體等 )的總質(zhì)量； cd——制動(dòng)盤材料的比熱容，對(duì)鑄鐵 c=482J／ (kgK)，對(duì)鋁合金 c=880J／ (kgK)； ch——與制動(dòng)盤相連的受熱金屬件的比熱容； t? ——制動(dòng)盤的溫升 (一次由 av =30km／ h 到完全停車的強(qiáng)烈制動(dòng) ,溫升不應(yīng)超過 15℃ )； L1——滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過程迅速，可以認(rèn)為制后制動(dòng)器，即 第 4章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 29 ?221 aa vmL ? （ 47） )1(222 ??? aa vmL （ 48） 式中： ma——滿載汽車總質(zhì)量； va——汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，可取 maxaa vv ? ； ? ——汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。 以 av =30km/h（ ）， ? 取滿載時(shí)的值 ? = 來計(jì)算， t? =15℃ ，則 ?221 aa vmL ? =1620***}])2/()2/[()4(])2/()2/[(])2/()2/{ [ (2 222222222212221 HODldDHDDm d ?????????? ?? =2***{[（ ） 2（ ） 2 ]*+[（ ） 2（ 12 /2） 2 ]*（ +4）+[（ ） 2（ 6/2） ]*}=11232g （ ? ——鑄鐵、鋼的密度， ） 式中 D1 ——制動(dòng)盤直徑，取 D1=280mm； D2——制動(dòng)盤圓柱外徑，取 D2=150mm； d2——制動(dòng)盤圓柱外徑，取 d2=150mm； H1——制動(dòng)盤厚度，取H2=24mm； H2——制動(dòng)盤制動(dòng)轂厚度，取 H2=6mm； O2——制動(dòng)轂中心孔直徑，取 O2=60mm； l2——制動(dòng)盤制動(dòng)轂厚度，取 l2=36mm。 由 tcm dd ? =*482*15=81211J〉 1L 可知，制動(dòng)器的熱容量符合溫升核算的要求。 盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核 盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡(jiǎn)圖如圖 41 所示， [13]今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 fNRTf 2? （ 49） 式中 f ——摩擦系數(shù)； 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 R——作用半徑； N——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓力； 41 盤式制動(dòng)器的計(jì)算簡(jiǎn)圖 對(duì)于常見的扇形摩擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，取 R 為平均半徑 mR 或有效半徑 eR 已足夠精確。 圖 42 鉗盤式制動(dòng)器的作用半徑計(jì)算用圖 如圖 42 所示，平均半徑為 2 21 RRRm ?? =。 式中 :R1， R2——扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。 第 4章 盤式制動(dòng)器的校核計(jì)算 31 在任一單元面積只 RdR ?d 上的摩擦力對(duì)制動(dòng)盤中心的力矩為?dRdfqR2 ，式中 q 為襯塊與制動(dòng)盤之間的單位面積上的壓力， [14]則單側(cè)制動(dòng)塊作用于制動(dòng)盤上的制動(dòng)力 ???? )(322 313221 21 RRfqdR df qRT RR ??? ? ?? （ 410） 單側(cè)襯塊給予制動(dòng)盤的總摩擦力為 ???? )( 212221 RRfqdR df qRfN RR ??? ? ?? （ 411） 得有效半徑為： )2]()(1[34322 21221 2121223132 RRRR RRRR RRfNTR fe ????????? 令 mRR?21， 則有：me RmmR ])1(1[34 2???= 因 121 ??RRm ， 41)1( 2 ??mm ，故 me RR? 。當(dāng) 21 RR? ， 1?m ， me RR? 。 但當(dāng) m 小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大， [15]襯塊摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度 相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計(jì)算方法失效 [11]。 制動(dòng)輪缸中的液壓 ? ，在考慮制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用的情況下，其值一般為 ? =8～ 12Mpa，制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過 10～ 12Mpa， [16]對(duì)盤式制動(dòng)器可再高些，因此這里取 ? =10Mpa 來計(jì)算制動(dòng)輪缸工作面積： S=π 23d /4=**式中 d3為活塞的直徑，取 d3=48mm 單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的 [17]壓緊力： N=? S=10000000*=18000 N [18]單個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力矩 Tf =2fNRm=2**18000*= m?? TfT180。f1，符合制動(dòng)力矩要求。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 本章進(jìn)行了盤式制動(dòng)器中摩擦襯塊磨損 特性的計(jì)算、制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算以及盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核的計(jì)算。通過這三項(xiàng)計(jì)算校核，可以判定制動(dòng)襯塊的磨損特性符合設(shè)計(jì)要求 . 結(jié)論 33 結(jié)論 汽車的制動(dòng)系統(tǒng)性能優(yōu)良是行車安全、減少交通事故的重要保證。盤式制動(dòng)器作為應(yīng)用最為廣泛且最有前景的制動(dòng)器結(jié)構(gòu) ,其性能優(yōu)良與否直接影響其汽車制動(dòng)性能的好壞，因此熟知其傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，不斷優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善其性能將是汽車制動(dòng)系設(shè)計(jì)師們不斷致力追求 的目標(biāo)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要針對(duì)汽車前輪盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，先進(jìn)行了制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，然后進(jìn)行了盤式制動(dòng)器的三維建模工作，最后繪制了盤式制動(dòng)器總成的二維裝配圖和零件圖。具體而言，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所完成的工作及得到的主要結(jié)論如下： 完成了對(duì)汽車制動(dòng)系主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，合理地確定制動(dòng)力分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、最大制動(dòng)力和最大制動(dòng)力矩以及制動(dòng)效率等參數(shù)，為制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了有意義的鋪墊。 應(yīng)用 CATIA 軟件進(jìn)行三維建模，設(shè)計(jì)盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的同時(shí)，既考慮了制動(dòng)器的工作狀況，也考慮了制造工藝的合理性。符合實(shí) 際的三維模型為后期裝配圖和零件圖的 圖紙校核 提供了重要的參照依據(jù)。 通過查閱汽車維修手冊(cè)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參照盤式制動(dòng)器的實(shí)物，量取其必要的尺寸，最終完成盤式制動(dòng)器總成的裝配圖。通過對(duì)裝配圖的閱讀，部件之間的聯(lián)接裝配關(guān)系一目了然，這是盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的總依據(jù)。 通過盤式制動(dòng)器裝配圖的審閱，拆畫零件圖。零件圖是零件結(jié)構(gòu)、尺寸公差、加工工藝以及技術(shù)要求的集成技術(shù)表達(dá)。這是最完整和詳盡的制動(dòng)器零件工程圖，是將所設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器由圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)物的重要橋梁。 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 參考文獻(xiàn) 1 汪世義 . 汽車氣壓盤式制動(dòng)器熱一結(jié)構(gòu)耦合分析， 2 王哲 . 盤式制動(dòng)器熱應(yīng)力場(chǎng)仿真分析 機(jī)械研究與應(yīng)用 2021 第 6 期 3 鐘詩(shī)清 . 汽車制動(dòng)踏板力 ——行程檢查儀及其標(biāo)定 .武漢汽車工業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào) ,1998： 18～ 21 4 劉惟信主編 . 汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算 .北京：清華大學(xué)出版社， 2021： 27~34 5 蔡亞男 . 汽車盤式制動(dòng)器摩擦塊偏磨機(jī)理的研究與應(yīng)用 . 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