【導(dǎo)讀】汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。而制動器又是制動系。中直接作用制約汽車運(yùn)動的一個(gè)關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全件。能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大，人們。方案，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動效能以?？罩ζ魇蛊洳倏v輕便；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對人體無害的材料。車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動時(shí)，由于車輛受到與行駛方向相反的。制動系的試驗(yàn)均通過間接測量來進(jìn)行汽。車在道路上行駛，其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動變化的根據(jù)，在汽車道路試驗(yàn)中，并把它們適當(dāng)?shù)胤峙涞角昂筝S上，確定每個(gè)車輪制動器必需的制動力。制動器的型式、構(gòu)造和參數(shù)，繪制布置圖，進(jìn)行制動力制動力矩計(jì)算、摩擦磨損計(jì)算。中央制動器；鼓式和盤式應(yīng)用最為廣泛。鼓式制動器廣泛應(yīng)用于商用車，同時(shí)鼓式制

　　

【正文】 小，即扇形的徑向?qū)挾冗^大，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。 由 fNRTf 22 ? 求得： 2 2 8 0 71 7 ????? fRTN f N 則單位壓力 2/ 4 8 02 2 8 0 7 mmNANq ??? 3 2 5 2)(342 313221 21 ???? ? ?? ??? ? RRfqddf q RT RR Rf N?m 3193max1 ?? fT N?m 因此盤式制動器主要 參數(shù)選取也符合設(shè)計(jì)要求。 摩擦襯片的磨損特性計(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。 汽車的制動過程是將其機(jī)械能 (動能、勢能 )的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)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)。此黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 32 時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則 襯片的磨損愈嚴(yán)重。 制動器的能量負(fù)荷常以其 比能量耗散率 作為評價(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)前輪制動器和單個(gè)后輪制動器的比能量耗散率分別為 ?? 1 22211 2 )(21 tA vvme a ?? )1(2 )(21 2 22212 ?? ??? tA vvme a () jvvt 21?? 式中 ： ? ——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換 算系數(shù)； am ——汽車總質(zhì)量； 1v ， 2v ——汽車制動初速度與終速度， m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量 以上的貨車取1v =18m/s； j ——制動減速度， m/s2，計(jì)算時(shí)取 j = ； t ——制動時(shí)間 ， s； Al， A2——前、后制動器襯片的摩擦面積； ? ——制動力分配系數(shù)。 在緊急制動到 02?v 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 1?? ，則有 ?1211 221 tAvme a?? )1(221 2212 ???? tAvme a () 鼓式制動器的比能量 耗損率以不大于 ，但當(dāng)制動初速度 1v 低于式()下面所規(guī)定的 1v 值時(shí)，則允許略大于 ，盤式制動器 比能量耗損率以不大于 。 比能量耗散率過高，不僅會加速制動襯片的磨損，而且可能引起制動鼓 或盤 的龜裂。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 33 18406021221 21 211 ????? ????? ?tA vme a W/mm2 18406021)1(221 22 212 ????? ?????? ?tA vme a W/mm2 因此，符合磨損和熱的性能指標(biāo)要求。 制動器的熱容量和 溫升的核算 應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件 Ltcmcm hhdd ??? )( () 式中 ： dm ——各制動鼓的總質(zhì)量； hm ——與各制動鼓相連的受熱金屬件 (如輪轂、輪輻、輪輞等 )的總質(zhì)量； dc ——制動鼓材料的比熱容，對鑄鐵 c=482 J/（ kg?K） ，對鋁合金 c=880 J/（ kg?K） ； hc ——與制動鼓 (盤 )相連的受熱金屬件的比熱容； t? ——制動鼓 (盤 )的溫升 (一次由 av =30km/h到完全停車的強(qiáng)烈制 溫升不應(yīng)超過15℃ )； L——滿載汽車制動時(shí)由動能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動過程迅速，可以認(rèn)為制動產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動器所吸收，并按前、后軸制動力的分配比率分配給前、后制動器，即 ?221 aa vmL ? )1(222 ??? aa vmL () 式中 am ——滿載汽車總質(zhì)量； av ——汽車制動時(shí)的初速度； ? ——汽車制動器制動力分配系數(shù)。 0 2 2 2 0 6 02 221 ????? ?aa vmL 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 34 8 1 0 3 4 0 6 0)1(2 222 ?????? ?aa vmL 5 2 5 6 78 1 0 3 4 0 2 2 2 221 ????? LLL 盤式制動器： 5 2 5 6 71 0 0 8 9 0 015)8 8 0604 8 230()( ?????????? Ltcmcm hhdd 鼓式制動器： 5 2 5 6 71 6 8 1 5 0 015)8 8 01 0 04 8 250()( ?????????? Ltcmcm hhdd 由以上計(jì)算校核可知符合熱容量和溫升的要求。 駐車制動計(jì)算 圖 為汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力情況，由此可得出汽車上坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： )s i nc o s(12 ???? ga hLLgmZ ?? () 同樣可求出汽車下坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為： )s i nc o s(12 ???? ga hLLgmZ ??? () 圖 汽車在坡路上停駐時(shí)的受力簡圖 根據(jù)后軸車輪附著力與制動力相等的條件可求得汽車在上坡路和下坡路上停駐時(shí)的坡度極限傾角 ? ， ?? ，即由 ???? s i n)s i nc o s(1 gmhLLgm aga ?? () 求得汽車在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 ? r c t a r c t a na r c t a n 1 ????????ghLL??? () 汽車在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 ? r c t a r c t a na r c t a n 1 ?????????ghLL??? () 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 35 一般對輕型貨車要求不應(yīng)小于 16%~20%，汽車列車的最大停駐坡度約為 12％左右。 為了使汽車能在接近于由上式確定的坡度為 ? 的坡路上停駐，則應(yīng)使后軸上的駐車制動力矩接近于由 ? 所確定的極限值 ?sineagrm (因 ?? ?? )，并保證在下坡路上能停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。 單個(gè)后輪駐車制動器的制動上限為 i i n21 ????? ??ea grm N?m 制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制動鼓 制動鼓應(yīng)具有高的剛性和大的熱容量，制動時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。中型、重型貨車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵 HT200 或合金鑄鐵制造的制動鼓 (圖(a))；輕型貨車和一些轎車則采 用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動鼓 (圖 (b))；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動鼓 (圖 (c))在轎車上得到了日益廣泛的應(yīng)用 ， 其耐磨性和散熱性都很好，而且減小了質(zhì)量。 （ a）鑄造制動鼓；（ b），（ c）組合式制動鼓 1— 沖壓成形輻板； 2— 鑄鐵鼓筒； 3— 灰鑄鐵內(nèi)鼓； 4— 鑄鋁臺金制動鼓 圖 制動鼓 制動鼓相對于輪轂的對中如圖 所示，是以直徑為 cd 的圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內(nèi)工作表面，以保證兩 者的軸線重合。兩者裝配后需進(jìn)行動平衡。許用不平衡度對轎車為 15～ 20N?cm；對貨車為 30～ 40N?cm。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 36 制動鼓壁厚的選取主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚從 11mm 增至 20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為 7～ 12mm，中、重型貨車為 13～ 18mm。制動鼓在閉口一側(cè)可開小孔，用于檢查制動器間隙。 CA1041 屬于輕型載貨汽車，因此 本設(shè)計(jì)制動鼓采用 HT200 灰鑄鐵鑄造，制動鼓壁的厚度選取 14mm。 制動蹄 轎車和輕型、微型 貨車的制動蹄廣泛采用 T 形型鋼輾壓或鋼板沖壓 —焊接制成；大噸位貨車的制動蹄則多用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度好，但小型車鋼板制的制動蹄腹板上有時(shí)開有一、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鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片磨損較為均勻，并減少制動時(shí)的尖叫聲。重型汽車制動蹄的斷面有工字形、山字形和 Ⅱ 字形幾種。制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為 3—5mm；貨車的約為 5～ 8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多用 ～ 5mm；貨車多在 8mm 以上。襯片可以鉚接或粘接在制動蹄上， 粘接的允許其磨損厚度較大，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。 因此， 本設(shè)計(jì) 制動蹄 采用 熱軋鋼板沖壓 —焊接制成，制動蹄腹板和翼緣的厚度分別取 5mm和 6mm。 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(shí)的制動反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板都具有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可鍛鑄鐵 KTH 370—12 的制動底座以代替鋼板沖壓的制動底板。剛度不足會導(dǎo)致制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。 因此，本設(shè) 計(jì)制動底板 采用熱軋鋼板沖壓成形，制動底板的厚度取 5mm。 制動蹄的 支承 二自由度制動蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由 45 號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵 (KTH 370—12)或球墨鑄鐵 (QT 400—18)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。 具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè) 向偏擺。有時(shí)在制動底板上附加一壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 37 在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。 本設(shè)計(jì)為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，采用 支承銷 。 制動輪缸 是液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的 缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需搪磨?；钊射X合金制造。活塞外端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞；雙領(lǐng)蹄式制動器的兩蹄則各用一個(gè)單活塞制動輪缸推動。 由于采用的是領(lǐng)從蹄式的制動器， 缸體材料采用 HT250 的鑄鐵，兩個(gè)活塞推動。 制動盤一般由珠光體灰鑄鐵制成，其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改 善冷卻，有的鉗盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，可大大增加散熱面積，但盤的整體厚度較大 。 制動盤的工作表面應(yīng)光滑平整。兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于 ，盤面擺差不應(yīng)大于 。 本設(shè)計(jì)采用 通風(fēng)式制動盤。 制動鉗 制動鉗由可鍛鑄鐵 K TH370— 12 或球墨鑄鐵 QT400— 18 制造， 也有用輕合金制造的，可做成整體的，也可做成兩個(gè) 由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨(dú)制 造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板?；钊设T鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。 制動塊 制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接壓嵌在一起。襯塊多為扇面形，也有矩 形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引 起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝，以便及時(shí)更換摩擦襯片。 制動塊的厚度取 14mm。 摩擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系 數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 38 沖擊性能 ；制動時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的 材料。 目前在制動器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑 (由無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )與噪聲消除劑 (主要成分為石墨 )等混合后，在高溫下模壓成型的。 模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片規(guī)格模壓，其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種