【正文】 對于活塞式制動氣室：A=式中:D活塞或氣缸直徑。制動氣室輸出的推桿推力Q應(yīng)保證制動器制動蹄所需的張力。為此，就要進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。其中，— 。圖61氣壓雙回路制動系示意圖 diagram of dualcircuit brake system pressure1—空氣壓縮機(jī)；2—前制動器室；3—放氣閥；4—濕儲氣囊；5—安全閥；6—三通管；7—管接頭；8—儲氣筒；9—單向閥；10—掛車制動閥；11—后制動氣室；12—分離開關(guān)；13—連接頭；14—串聯(lián)雙腔活塞式制動閥；15—?dú)鈮罕恚?6—?dú)鈮赫{(diào)節(jié)閥；此制動系統(tǒng)中，采用的是雙回路氣壓制動。管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢,作用滯后時間較長(～),因此在制動閥到制動氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時有必要加設(shè)氣動的第二級控制元件——繼動閥(即加速閥)以及快放閥。雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 （514）式中：—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；—汽車總質(zhì)量；，—汽車制動初速度與終速度，m/s；計(jì)算時總質(zhì)量10t以上的汽車取=km/h（m/s）；—制動減速度，m/s，計(jì)算時取j=；—制動時間，單位為s；—前、后制動器襯片(襯塊)的摩擦面積；（mm）—制動力分配系數(shù)。能量負(fù)荷越大，則襯片的磨損越嚴(yán)重。從能量的觀點(diǎn)來說，汽車制動過程即是將汽車的機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。如果f ﹤c′cosδ1 /(R1 c′Sinδ1) 就不會自鎖。設(shè)制動蹄的制動力矩和效能因數(shù)分別為T和Kt，輸入張開力F，制動鼓半徑為R，則 （510）效能因數(shù)是單位為1的系數(shù)。此時摩擦襯片在張開力和摩擦力的作用下，繞支承銷中心轉(zhuǎn)動角。如圖53（a）所示，制動蹄在張開力P作用下繞支承銷點(diǎn)轉(zhuǎn)動張開，設(shè)其轉(zhuǎn)角為，則蹄片上某任意點(diǎn)A的位移 =通常只考慮襯片徑向變形的影響，其他零件的影響較小而忽略不計(jì)。圖52帶式中央制動器的一般結(jié)構(gòu)FIG. 52 belt type central brake general structure對于圖52所示的帶式制動器，其平衡條件為 （56）式中：—輸入力，N； ，—制動帶力，N； —制動器尺寸，mm； —制動帶包角，（176。為了使汽車汽車能在接近于由上式確定的坡度傾角為的坡路上停駐，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（此處不應(yīng)是因?yàn)榈木壒?，式中的為車輪的有效半徑），并保證在下坡路上能停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。凸輪及其軸是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底板上。其支座為可鍛鑄鐵(KTH 370—12)或球墨鑄鐵(QT 40018)偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好件并防止這些零件的腐蝕磨損。 制動器支撐裝置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。朝向套筒一側(cè)的棘爪端面則做成與套筒外表面的螺旋棘齒相配的齒槽。凸輪工作表面螺旋線的半徑增量和支承銷的偏心量應(yīng)超過襯片的厚度。采用這類間隙自調(diào)裝置時，制動器安裝在汽車上后不需要人工精細(xì)調(diào)整，只需要進(jìn)行一次完全制動即可調(diào)整到設(shè)定間隙，并且在行車過程中隨時補(bǔ)償過量間隙。一般來說，；()。此間隙量應(yīng)盡可能小，因?yàn)橹苿酉档脑S多工作性能受此間隙影響而變化。若金屬纖維和粉末的含量在40%以上，則稱為半金屬摩擦材料，這種材料在美、歐各國廣泛用于轎車的盤式制動器上，已成為制動摩擦材料的主流。當(dāng)前，在制動器廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后，在高溫廠模壓成型的。2）耐磨性好。重型汽車則采用可鍛鑄鐵KTH370—12的制動底板。由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬磨阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，今年來得到廣泛的應(yīng)用。要求摩擦襯塊在300C加熱板上作用30min后，背板的溫度不超過190C，防止防塵罩、密封圈過早老化和制動液溫度迅速升高。（4）制動時不應(yīng)產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境無污染。通常要求制動盤的磨耗不大于襯塊的1/10。 摩擦襯片摩擦襯片的的材料應(yīng)該滿足如下要求：（1）具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由11mm增至20mm時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。制動鼓相對于輪轂的對中是以某一直徑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。制動鼓在工作載荷作用下會變形，致使蹄鼓間單位壓力不均勻，且會損失少許踏板行程。鼓筒變形后的布圓柱度過大時也易引起制動器的自鎖或踏板振動。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。制動蹄的結(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蹄腹板上有時開有一、兩條徑向曹，使蹄的彎曲剛度小些，以便使制動蹄摩擦襯片于制動鼓之間的接觸壓力均勻，因而使襯片的磨損較為均勻，并可減少制動時的尖叫聲。初步設(shè)計(jì)可取=。β/2=100100176。初選A=1400/2=700cm2 摩擦襯片起始角摩擦襯片起始角如圖51所示。表41 制動鼓最大內(nèi)徑Table 41 brake drum maximum diameter輪輞直徑/in121314151620制動鼓最大內(nèi)徑/mm轎車180200240260貨車、客車220240260300320420制動鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)符合QC/T 3091999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定。制動鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減少制動時的溫度。將以下數(shù)據(jù)汽車的重力G==5100mm，質(zhì)心距前軸a=3480mm,質(zhì)心距后軸b=。制動器所能產(chǎn)生的制動力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 （329）式中：—前軸制動器的制動力，；—后軸制動器的制動力，；—作用于前軸車輪上的地面法向反力；—作用于后軸車輪上的地面法向反力；—車輪有效半徑。在的良好路面上緊急制動時，總是后輪先抱死。取=1，則===在的范圍內(nèi)，+()。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為g，即=，為制動強(qiáng)度。(3)當(dāng)，制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是： （316）對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死。在不同的路面上，由于地面制動力為故汽車能達(dá)到的減速度（m/s）為若允許汽車的前、后輪同時抱死，則式中：—汽車所受重力，N；—滑動附著系數(shù)；（=）—重力加速度， m/s；—制動初速度，m/s；代入數(shù)據(jù)得到 （2）制動距離的分析 （314）式中：—制動機(jī)構(gòu)滯后時間，單位s；（～，）—制動器制動力增長過程所需的時間，單位s；（）—制動器的作用時間，～；—制動初速度，m/s；計(jì)算時總質(zhì)量10t以上的汽車取=65km/h=；代入數(shù)據(jù)得： s綜合國外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：進(jìn)行制動效能試驗(yàn)時的制動減速度，～ m/s；相應(yīng)的最大制動距離：貨車為，式中第一項(xiàng)為反應(yīng)距離；第二項(xiàng)為制動距離，單位為m；單位為m/s。制動距離與制動踏板力、路面附著條件、車輛載荷、發(fā)動機(jī)是否結(jié)合等許多因素有關(guān)。通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制動器制動力分配系數(shù)，它可表示為 （312）式中，為前制動器制動力；為汽車總制動器制動力，為后輪制動器制動力。前、后車輪同時抱死時，所以I曲線也是前、后車輪同時抱死時，和的關(guān)系曲線。圖34就是根據(jù)式（311）繪制的汽車在空載和滿載兩種工況的I曲線。由式（35）、式（36）求得前、后軸車輪附著力： （39）前已指出，制動時前、后車輪同時抱死，對附著條件的利用，制動時汽車的方向穩(wěn)定性均較為有利。（3）地面對前、后車輪的法向反作用力圖33所示為，忽略汽車的滾動阻力偶和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時的慣性阻力偶矩，汽車在水平路面上制動時的受力情況。圖32 地面制動力、車輪制動力及附著力之間的關(guān)系FIG. 32 ground braking force, wheels braking force and the relationship between the adhesion但是地面制動力是地面摩擦阻力的約束反力，其值不能大于地面附著力或最大地面制動力，即: （33） （34）當(dāng)制動踏板力上升到一定值時，地面制動力達(dá)到最大地面制動力=,車輪開始抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。當(dāng)踩下制動踏板時，首先消除制動系間隙后，制動器制動力開始增加。（2）制動器制動力在輪胎周緣為了克服制動器摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力，以符號表示，顯然 （32）式中：是車輪制動器摩擦副的摩擦力矩。（1）地面制動力假設(shè)滾動阻力偶矩、車輪慣性力和慣性力偶矩均可忽略圖，則車輪在平直良好路面上制動時的受力情況如圖41所示。這個外力只能由地面和空氣提供。汽車在行駛過程中駕駛員要經(jīng)常使用制動器，為了減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，目前汽車基本上都采用了伺服制動系統(tǒng)或動力制動系統(tǒng)。氣壓制動由于可獲得較大的制動驅(qū)動力且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡單聯(lián)接和斷開都很方便,因此廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車,貯氣罐,制動閥等裝置,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,笨重,輪廓尺寸大,造價高。各種形式的動力制動在動力系統(tǒng)失效時，制動作用即全部喪失。當(dāng)油泵出故障時，開式的將立即補(bǔ)氣之動作用，而閉式的還有可能利用回路中的蓄能器的液壓繼續(xù)進(jìn)行若干次制動。其制動系的液壓系統(tǒng)與動力轉(zhuǎn)向的液壓系統(tǒng)相同，也有開式（常流式）和閉式（常壓式）兩種。且在雙回路制動系中，如果伺服系統(tǒng)也是分立式的，則氣壓伺服比真空伺服更適宜，因此后者難于使各回路真空度均衡。其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能），氣壓能和液壓能。伺服制動的制動能源是人力和發(fā)動機(jī)并用。液壓式簡單制動系（通常簡稱為液壓制動系）用于行車制動裝置。表21制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式Table 21 braking drive mechanism structure制動力源力的傳遞方式用途型式制動力源工作介質(zhì)型式工作介質(zhì)簡單制動系（人力制動系）司機(jī)體力機(jī)械式桿系或鋼絲繩僅用于駐車制動液壓式制動液部分微型汽車的行車制動動力制動系氣壓動力制動系發(fā)動機(jī)動力空氣氣壓式空氣中，重型汽車的行車制動氣壓液壓式空氣，制動液液壓動力制動系制動液液壓式制動液私服制動系真空伺服制動系司機(jī)體力與發(fā)動機(jī)動力空氣液壓式制動液轎車，微，輕，中型汽車的行車制動氣壓伺服制動系空氣液壓伺服制動系制動液人力制動系統(tǒng)是簡單制動單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動力源，人力制動。所以在本設(shè)計(jì)中選用的是鼓式凸輪制動器。全盤式制動器只有少數(shù)汽車(主要是重型汽車)采用為車輪制動器。這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱為制動鉗。11）制動系中應(yīng)有音響或光信號等警報(bào)裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動件的故障和功能失效。7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人機(jī)工程學(xué)的要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。為此，汽車前、后輪制動器的制動力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤詈媚茈S各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車輪制動器的制動力矩應(yīng)相同。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動器工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。4）制動效能的水穩(wěn)定性好。包括行車制動效能和駐坡制動效能。同時需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動技術(shù)的汽車就會真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。由于兩套制動系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。另外，電制動控制系統(tǒng)的軟件和硬件如何實(shí)現(xiàn)模塊化，以適應(yīng)不同種類的車型需要；如何實(shí)現(xiàn)底盤的模塊化，是一個重要的難題。車輛在運(yùn)行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對稱式和非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)全電制動控制的一個關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時的信息交流協(xié)議，如TTP/C。目前車輛12V電力系統(tǒng)提供不了這么大的能量，因此，將來車輛動力系統(tǒng)采用高壓電，加大能源供應(yīng)，可以滿足制動能量要求，同時需要解決高電壓帶來的安全問題。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低；