【正文】 書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。同時(shí)，感謝機(jī)械工程學(xué)院的各位老師，正是他們的辛勤培養(yǎng)，讓我在大學(xué)里學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了學(xué)習(xí)的方法以及為人的態(tài)度。這次設(shè)計(jì)從題目擬定到設(shè)計(jì)的完成，歷時(shí)數(shù)周。本文對摩擦片材料進(jìn)行了必要的介紹和分析并對其按照工礦進(jìn)行了選型，對制動(dòng)器的組成進(jìn)行了敘述，進(jìn)行了必要的分析，對摩擦片的各種重要相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)，并對制動(dòng)器各個(gè)零件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。32結(jié)論干式盤型液壓制動(dòng)器是極為重要的安全保障機(jī)構(gòu)。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化，首先進(jìn)入外載荷較小的執(zhí)行元件，只有當(dāng)各執(zhí)行元件上外載荷相等時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作。串聯(lián)系統(tǒng)中，上一個(gè)執(zhí)行元件的回油即為下一個(gè)執(zhí)行元件的進(jìn)油，每通過一個(gè)執(zhí)行元件壓力就要降低一次。（2）按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，可分為單泵系統(tǒng)，雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。工作機(jī)構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，避免了開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統(tǒng)，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)等后果。 液壓系統(tǒng)形式液壓元件逐步實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，其規(guī)格、品種、質(zhì)量、性能都有了很大提高，尤其是采用電子技術(shù)、伺服技術(shù)等新技術(shù)新工藝后，液壓系統(tǒng)的質(zhì)量得到了顯著的提高，其在國民經(jīng)濟(jì)及軍事工業(yè)中發(fā)揮了重大作用。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等?？刂圃锤鞣N液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。304 制動(dòng)器液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。29⑶ 間隙配合具有一定的間隙量，間隙量較小時(shí)主要用于精確定心又便于拆卸的靜聯(lián)接，或結(jié)合件間只有緩慢移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接。當(dāng)過盈量較小時(shí)，只作精確定心用，如需傳遞力矩，需加鍵、銷等堅(jiān)固件。⑷ 任意孔、軸公差帶組成的配合：如原需采用 Φ50 G7/h6（++）/(0/)，為間隙配合，Xmax=ESei=+, Xmin=EIes=+。基軸制：在下列情況下采用基軸制較為經(jīng)濟(jì)合理：⑴ 采用冷撥光軸，一般 IT8 級左右已滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械中某些軸類零件的精度要求，光軸可不再進(jìn)行加工，因此采用基軸制減少加工較為經(jīng)濟(jì)合理，對于細(xì)小直徑的軸尤為明顯。O 型密封圈的選擇缸體上的密封圈，其為受內(nèi)部壓力的密封，根據(jù) GB/T ,依據(jù)計(jì)算，所需要的密封圈內(nèi)徑為 136mm， 為 O 型圈截面直徑， 為 O 型圈內(nèi)徑， 為 O 型圈2d1d7d外徑 其尺寸為： 2d 1d 7db 1r2r 7 136 146 活塞上的 O 型圈，為受外部壓力的軸向密封圈，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，其尺寸為： 2d 1d 7db 1r2r7 181 190 前蓋密封圈，為受外部壓力的軸向密封圈，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，其尺寸為： 設(shè)計(jì)中公差與配合的選取原則公差的選用原則 標(biāo)準(zhǔn)公差的選用原則是在滿足功能和技術(shù)要求的前提下盡量選擇公差等級較低的公 2d 1d 7db 1r2r5 150 160 5 28差。設(shè)計(jì)緊湊，零件尺寸小。對于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，由于其工作介質(zhì)為壓縮空氣且工作壓力不高，因此氣體的泄漏問題往往得不到應(yīng)有的重視。液壓與氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動(dòng)或暫存時(shí)，由于壓力、間歇、粘度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì)越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。為保障強(qiáng)度和上述各結(jié)構(gòu)，后蓋基本厚度設(shè)置為 21mm。前蓋結(jié)合面端應(yīng)設(shè)置凸臺(tái)，凸臺(tái)直徑應(yīng)與要配合的電機(jī)或馬達(dá)相符，這里取直徑140mm，高度為 5mm。在這些零件的尺寸可以由上述已設(shè)計(jì)零件的尺寸及安裝要求以及經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)得出。查閱設(shè)計(jì)手冊，選 ，由螺栓拉伸強(qiáng)度校核條件： []30/lcaFNNmzd????????式中 σ ca——螺栓拉伸強(qiáng)度；d1——螺栓小徑；[σ] ——螺栓許用抗拉強(qiáng)度；z——螺栓個(gè)數(shù)。初選旋繞比 C=5；曲度系數(shù) K=（4C1）/(4C4)+；單個(gè)彈簧最大工作載荷 Fmax由最大液壓壓力下作用在活塞上的液壓力確定： NSpF 2310/???式中，Pmax 為最大液壓壓力選 ；S 為活塞受油面積，S=13862mm 2； 由 ??mKCd ]/[ ????? 圓整取第二系列，所以選取 d=4mm。由摩擦片參數(shù) D2=190mm, D1=86mm 及安裝間隙要求以及散熱要求綜合考慮，參考重型工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn) GBT114487 矩形花鍵尺寸系列，選擇摩擦片外花鍵大徑為Dwj=，外花鍵小徑 dwj=190mm，鍵槽寬 Bwj=48mm，對應(yīng)內(nèi)鍵圈內(nèi)花鍵大徑為Dnj=，外花鍵小徑 dnj=190mm，鍵寬 Bnj=48mm，鍵數(shù) nj=6 尺寸公差參見（GB/T11442022） 。 如下是活塞的結(jié)構(gòu)圖。由缸體密封長度要求 Lm=15mm，考慮安裝時(shí)摩擦盤與缸體距離取為 1mm,可得活塞小端總長度 Lh= f1+Lm+1=6+15+1=22mm。 計(jì)算壁厚 對于液壓系統(tǒng)或當(dāng) 時(shí)，液壓缸缸筒厚度一般按照薄壁筒計(jì)算，此時(shí)16?? ][2??DPy? 為壁厚 為實(shí)驗(yàn)壓力(MP） ，當(dāng)工作壓力 時(shí)， =。所以設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)殼體的剛度設(shè)計(jì)。 摩擦片比壓的設(shè)計(jì)當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，摩擦片所受的實(shí)際比壓為： 21()????小于許用比壓 2MPa，因此，本設(shè)計(jì)是合理的，可行的。/12849pQN?由于該制動(dòng)器為常閉型，通常情況下利用彈簧壓力進(jìn)行制動(dòng)，利用液壓力進(jìn)行卸荷，所需要的制動(dòng)器為安全制動(dòng)，所以要求制動(dòng)可靠，開啟烏摩擦，摩擦片上的比壓不能超限，所以需要對制動(dòng)器的彈簧制動(dòng)力、摩擦片的開合的可靠性、及摩擦片工作時(shí)的實(shí)際比壓進(jìn)行計(jì)算。（5）摩擦片脫開的平均間隙 δ摩擦片脫開時(shí)間隙應(yīng)使摩擦片在脫開狀態(tài)下不帶片，又要使間隙盡可能小以提高制動(dòng)的靈敏度。通常由式 確定平均直徑 , (~4)pDd?pD取 。為了避免過早更換摩擦片造成材料浪費(fèi)或者過遲更換摩擦片引起安全隱患，可以在后蓋上開一測量孔，通過測量后蓋與活塞之間的距離來確定摩擦片的磨損程度，所以這種結(jié)構(gòu)比較好。這種盤式液壓制動(dòng)器，安裝在電機(jī)的軸端上。機(jī)器開始轉(zhuǎn)動(dòng)工作。綜上所述，在摩擦過程中，材料的磨損可能不止一種磨損機(jī)理在起作用，而是幾種可能同時(shí)作用，并且在不同摩擦階段，可能會(huì)有不同的磨損機(jī)理起主導(dǎo)作用，有時(shí)可相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)材料的磨損并不僅限于以上幾種，這些都給認(rèn)識和研究摩擦材料的磨損機(jī)理帶來一定的難度。分析盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤與摩擦片處于周期性摩擦接觸，這種移動(dòng)熱源所產(chǎn)生的熱沖擊會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤發(fā)生熱疲勞裂紋。摩擦磨損過程是在對偶件表面微凸體的接觸面積上進(jìn)行的，所以材料的磨損受到接觸區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和溫度以及零件相對移動(dòng)速度和名義接觸面的形貌的14影響。對于粉末冶金摩擦襯片，材質(zhì)的多孔性就形成許多應(yīng)力源，在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，易出現(xiàn)疲勞磨損；對于有機(jī)摩擦襯片，在填料—粘合劑或填料—填料接口間總存在一些粘合強(qiáng)度的薄弱點(diǎn)而成為裂紋的根源。在長期反復(fù)的交變應(yīng)力作用下，摩擦材料及其偶件表露某些薄弱環(huán)節(jié)處將會(huì)引發(fā)疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，最后將可能以微細(xì)薄片形式斷裂剝落下來。在一定的條件下，可生成摩擦奧氏體、摩擦馬氏體，由于馬氏體占用的空間比原材金屬大，使得這一相變區(qū)域更為突出，因此在這一區(qū)域及其周邊取悅有可能有初始裂紋形成。摩擦過程中，真實(shí)接觸面上的眾多接觸點(diǎn)將首先產(chǎn)生局部溫升，形成局部“熱點(diǎn)” ，(Hot Spotting)，研究發(fā)現(xiàn)，由冷焊產(chǎn)生的粘著一撅裂磨損能使接觸面瞬間溫度升高到760。(2)粘著磨損，是當(dāng)摩擦副表面相對滑動(dòng)時(shí)，因?yàn)檎持?yīng)所形成的粘著結(jié)點(diǎn)發(fā)生的切斷斷裂，被剪切的材料或脫落成碎末或由一個(gè)表面移動(dòng)到另一個(gè)表面的現(xiàn)象。從摩擦學(xué)角度上講，把機(jī)械磨損分為磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損四種類型。五十年代 Kerriadge 指出金屬在摩擦接觸面之間的轉(zhuǎn)移和金屬的消耗兩者的區(qū)別，認(rèn)為前者金屬基體的直接轉(zhuǎn)移形成劇烈磨損(相當(dāng)于咬合、膠合)，后者可能發(fā)生在金屬表層氧化之后，表現(xiàn)為緩慢的磨損。推出摩擦系數(shù)描述公式如下： NA??????式中 A——實(shí)際接觸面積，N——法向載荷， ——和表面的物理、機(jī)械性能有??,關(guān)的系數(shù)。這樣移滑動(dòng)摩擦就是粘著的點(diǎn)變成和剪切相互替換發(fā)生的過程。此后的接觸點(diǎn)的應(yīng)力是不再改變的，只能夠靠著擴(kuò)大的接觸的面積來支承繼續(xù)增加的載荷。 摩擦材料的磨損理論及磨損類型 摩擦材料的組成成分復(fù)雜，含有金屬、非金屬(聚合物、礦物質(zhì)、碳素等)成分，對它們對偶副的摩擦過程不能用金屬摩擦副理論來解釋，可以借鑒這些論點(diǎn)來辨析制定的摩擦副。用于制造各種傳遞、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存信息和能量的磁性器件。包括磁性材料和電工材料。包括粉末冶金高速鋼 、硬質(zhì)合金等。由潤滑組元（包括鉛、石墨、二硫化鉬等） 、基體金屬（包括銅、鐵或其他合金） 、摩擦組元（二氧化硅、石棉等）三部分組成。能承受扭曲、拉伸和壓縮力，而且能夠在摩擦磨損條件下工作。透過性能和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能非常的好，非常耐低溫、高溫，也抗介質(zhì)腐蝕，而且抗熱振。②粉末冶金多孔材料。又稱燒結(jié)減摩材料。 粉末冶金材料概述粉末冶金材料用的是粉末冶金工藝制得的半致密材料、多孔材料和全致密材料（包括制品） 。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是干式液壓制動(dòng)器，故要求摩擦片具有摩擦系數(shù)大，導(dǎo)熱和耐熱性好等特性，因此，在查閱相關(guān)資料后，選擇銅基粉末冶金材料作為摩擦片的材料。對于干式摩擦片我一般要求摩擦系數(shù)值的波動(dòng)量不超過正常平均值的177。 （5）密封與緊固標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，必須在保障可靠安全性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)較高的性價(jià)比。安全制動(dòng)裝置只是在意外情況下的安全保障，不需要頻繁制動(dòng)及解除制動(dòng)。考慮到具體的應(yīng)用工況，即礦用電機(jī)的安全制動(dòng)，具有以下特點(diǎn)。 （4）由于設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的不合理性，使得制動(dòng)器的機(jī)械釋放可靠性差。濕式液壓制動(dòng)器工作時(shí)，制動(dòng)摩擦片浸泡在封閉的冷卻油內(nèi)，制動(dòng)時(shí)摩擦材料不會(huì)直接接觸，這種制動(dòng)方式磨損率很小，而且制動(dòng)也比較平穩(wěn)，制動(dòng)性能6穩(wěn)定，相對與干式制動(dòng)器，其使用壽命大大提高。干式和濕式多片式制動(dòng)器的摩擦片磨損都比較均勻，可以產(chǎn)生很大的制動(dòng)力矩，制動(dòng)效率很高，多片組合的方式使得只需要比較小的軸向壓緊力就可以推動(dòng)活塞，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)要求，所以這對其他元件所需要承受的壓力也會(huì)減小，使得可靠性有顯著的提高。由于濕式制動(dòng)器的摩擦片在冷卻液中工作，散熱比較好，所以很耐高溫，也可以有效的減少摩損。濕式和干式盤型制動(dòng)器均屬于全盤型制動(dòng)器，制動(dòng)盤摩擦面積比較大，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩容量明顯高于干式鉗盤式、蹄式制動(dòng)器。濕式制動(dòng)器可以根據(jù)所制動(dòng)的要求以及制動(dòng)器發(fā)熱情況選擇合適的冷卻方式，可以使冷卻效果很好。下面是濕式與干式盤型制動(dòng)器和一般干式（盤式和蹄式）制動(dòng)器的比較及應(yīng)用。近幾年的實(shí)際應(yīng)用及經(jīng)多種工況作業(yè)條件使用證明，盤式制動(dòng)器具有質(zhì)量輕、動(dòng)作靈敏、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性好，便于礦井生產(chǎn)的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，所以在礦井制動(dòng)系統(tǒng)中，通常使用盤形制動(dòng)器。 制動(dòng)器的組成（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（通稱為閘） ，它是默認(rèn)作用在制動(dòng)盤上，產(chǎn)生力矩的結(jié)構(gòu)。由于液壓式制動(dòng)器壽命長工作平穩(wěn)而迅速、制動(dòng)效率高、工作平穩(wěn)而迅速等優(yōu)點(diǎn)，在車輛和重型設(shè)備上應(yīng)用比較廣泛。盤式制動(dòng)器的散熱性比較好，構(gòu)造形式簡單，各部分調(diào)整方便。 制動(dòng)器的種類制動(dòng)器使用在不同的工況制動(dòng)器的形式有所不同，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以有以下幾種類型： ]2[4(1)根據(jù)摩擦副的結(jié)構(gòu)型式，制動(dòng)器可以分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器。(3)具有良好的散熱性能，以避免摩擦表面溫度過高。機(jī)器的安全可靠性取決于制動(dòng)器的制動(dòng)安全性。制動(dòng)器直接影響著電機(jī)運(yùn)行的停車和安全性的可靠性。 制動(dòng)器的基本概況 制動(dòng)器的作用制動(dòng)器是具有使運(yùn)動(dòng)部件（或運(yùn)動(dòng)機(jī)械）停止、減速或保持靜止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。這些都是通過改變動(dòng)力來控制制動(dòng)器，并投有對摩擦片的工狀況進(jìn)行監(jiān)測。(4)電子制動(dòng)控制裝置，電子制動(dòng)控制裝置包括防拖死系統(tǒng)(ABS)和牽弓{控制系統(tǒng)(TCS)。1965 年生產(chǎn)的福特、雷鳥、林肯、大路等車均采用了 Kelsey—Hay 前輪盤式制動(dòng)器，雪佛萊、克爾維特等車采用了四輪盤式制動(dòng)器：(3)液壓制動(dòng)器，1918 年，馬藍(lán)徹思特盤式制動(dòng)器的最大問題是制動(dòng)時(shí)的沖擊噪聲大。斯佩里用各個(gè)車輪的輪轂和圓盤分別連成一體，另有一個(gè)鑲有摩擦片的小圓盤。 制動(dòng)器發(fā)展史 伴隨科學(xué)進(jìn)步和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，制動(dòng)器經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段。例如礦井提升裝置是井下與地面最主要的聯(lián)系工具。而且，機(jī)電事故還會(huì)引發(fā)瓦斯爆炸等重大安全事故，煤礦井下的瓦斯爆炸事故中，有 40%～45%是由于機(jī)電設(shè)備所產(chǎn)生的電火花引起。 本次設(shè)計(jì)的題目是干式盤型液壓制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，通過本次設(shè)計(jì)，能對煤礦安全生產(chǎn)有一個(gè)明晰的認(rèn)識，并且對大學(xué)四年的知識有一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)用和理解，使自己的專業(yè)能給力有一個(gè)明顯的提高。 設(shè)計(jì)II