【正文】 不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。初步設(shè)計(jì)可 取 a = 。 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力 0F 作用線的距離 e 在滿足制動(dòng)輪缸或凸輪能夠布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 a盡可能地大，以提高起制動(dòng)效能，初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 Re ? 左右。 β /2=100100176。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均 勻性。 初選 AP =1400/2=700cm2 摩擦襯片起始角 o? 摩擦襯片起始角 o? 如圖 51 所示。摩擦襯片寬 b 和包角 便決定了襯片的摩擦面積 A ，而 A =Rb ，制動(dòng)蹄各蹄總的摩擦面積 越大則單位壓力愈小從而磨損 特性愈好。 表 41 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 Table 41 brake drum maximum diameter 輪輞直徑 /in 12 13 14 15 16 20 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑 /mm 轎車 180 200 240 260 貨車、客車 220 240 260 300 320 420 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)符合 QC/T 3091999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定。 圖 41 鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù) FIG. 41 drum brake mainly geometric parameters 制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比 / rDD的范圍如下： 轎車 / rDD= 貨車 / rDD= 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T309— 1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度和熱容量，以減少制動(dòng)時(shí)的溫度。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D 輸入力 0F 一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，則制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。將以下數(shù)據(jù) 汽車的重力 G= L=5100mm， 質(zhì)心距前軸 a=3480mm,質(zhì)心距后軸 b=附著系數(shù) ?? 。當(dāng) 0??? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 z ?? ，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 2 m a x ()u g eGT a zh rL ??? （ 330） 1 m ax 2 m ax1uuTT??? ? （ 331） 式中 ： ? — 該車所能遇到的最大附著系數(shù)； z — 制動(dòng)強(qiáng)度，由式 du zgdt? 確定； er — 車輪有效半徑。 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 11u u eT Fr? （ 329） 22euuT F r? 式中 ： 1uF — 前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 11 zuFF?? ； 2uF — 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力， 22 zuFF?? ； 1zF — 作用于前軸車輪上的地面法向反力； 2zF — 作用于后軸車輪上的地面法向反力； er — 車輪有效半徑。 最大制動(dòng)力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力 1zF , 2zF 成正比。 在 ? 0? 的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。由式uF F G? ???和 /q??? 和式（ 39），（ 314）得 0()xb gGbF bh???? ?? （ 322） 0()gbq bh???? ?? （ 323） 0()gbbh? ??? ?? （ 324） 當(dāng) ? 0? 時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力 取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即22xbFF??。 取 ? =1，則 z =? = 0? = 在 ?? 的范圍內(nèi)，必須滿足 z? +(? )。 附著條件的利用情況 用 附著系數(shù)利用率 (附著力利用率 )? 表示 ： xbF zG? ???? (317) 劉聰：東風(fēng) 重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 式中 ： xbF —— 汽車總的地面制動(dòng)力； G—— 汽車所 受重力； z —— 制動(dòng)強(qiáng)度。分析表明，汽車在同步附著系數(shù) 0? 的路面上制動(dòng) (前、后車輪同時(shí)抱死 )時(shí)，其制動(dòng)減速度為dudt ? qg ? 0? g，即 z = 0? ， z 為制動(dòng)強(qiáng)度。 代入式（ 316），得 ??? uuFF? 把 ? 值代入式 (415)得： tan? = 121uuFF ???? =； ? =176。 (3)當(dāng) 0??? ，制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。 同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是： ?????? gh bL ?? （ 316） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)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) 0?的路面上，前、后車輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。 同步附著系數(shù)與附著系數(shù)利用率計(jì)算 由 式 (313)可表達(dá)為 121uuFF ???? (315) 上式在圖 33 中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為 (1? )/? 的直線， 是 汽車 實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱 ? 線。2? — 制動(dòng)器制動(dòng)力增 長(zhǎng)過(guò)程所需的時(shí)間， 單位 s；（ 一般為 ） 2? — 制動(dòng)器的作用時(shí)間，一般在 ～ 之間； v — 制動(dòng)初速度， m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量 10t以 上 的汽車取 v =65km/h=； 代入數(shù)據(jù)得： )2 (. 1 2 ??????S s 綜合國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：進(jìn)行制動(dòng)效能試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)減速度 a ，載 貨汽車應(yīng)為 ～ m/s2； 相應(yīng)的最大制動(dòng)距離 TS ：貨車為 1 1 5/ 2vvS T ?? ，式中第一項(xiàng)為反應(yīng)距離；第二項(xiàng)為制動(dòng)距離， TS 單位為 m； v 單位為 m/s。2? — 制動(dòng)機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間， 單位 s；（ ～ ，計(jì)算時(shí)取 ） 39。它反映了地面制動(dòng)力的大小，因此與制動(dòng)器制動(dòng)力及附著力有關(guān)。由于各種汽車的動(dòng)力性不同，對(duì)制動(dòng)效能也提出了不同的要求：一般轎車、輕型貨車行駛車速高，所以要求制動(dòng)效能也高；重型貨車行駛速度低，要求就稍微低一點(diǎn)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 36 載貨汽車的 I曲線和 ? 曲線 FIG. 36 manifest car I curve and? curve 制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度計(jì)算 （ 1） 制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度 制動(dòng)距離與汽車的行駛安全有直接關(guān)系，它指的是汽車速度為 0u 時(shí)，從駕駛員開(kāi)始操控制動(dòng)控制裝置到汽車完全停住為止所駛過(guò)的距離。故 1FF???? ， 2 1FF?????（ ） 且 12 1FF?? ??? ? （ 313） 若用 21()uuF B F? 表示，則其為一條直線，此直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，且其斜率為 1tan ?? ??? 它是實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力實(shí)際分配線，簡(jiǎn)稱為 ? 線 。 （ 5）具有固定比值的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力 兩軸汽車的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值一般為固定的常數(shù)。 在本設(shè)計(jì)中，重型 貨車在滿載時(shí)的基本數(shù)據(jù)如下： 劉聰：東風(fēng) 重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 汽車的重力 G= L=5100mm， 質(zhì)心距前軸 a=3480mm,質(zhì)心距后軸 b=附著系數(shù) ?? 。 圖 35 理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線 FIG. 35 ideal before and after the frictional braking power distribution curve I 曲線時(shí)踏板力增長(zhǎng)到使前、后車輪制動(dòng)器同時(shí)抱死時(shí)前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配曲線。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 34 I 曲線示意圖 FIG. 34 I curve schemes 根據(jù)方程組 （ 330） 的兩個(gè)方程也可直接繪制 I 曲線。 消去變量 ? ，得 22 1 141 ( 2 )2 gu u ugghLG G bF b F Fh G h??? ? ? ????? （ 311） 如已知汽車軸距 L 、 質(zhì)心高度 gh 、總質(zhì)量 am 、質(zhì)心的位置 b (質(zhì)心至后軸的距離 )，就可用式（ 311）繪制前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的理想分配關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱 I 曲線。此時(shí)的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力 1F? 和 2F? 的關(guān)系曲線，常稱為理想的前、后劉聰：東風(fēng) 重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線。 （ 4）理想的前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線 汽車總的地面制動(dòng)力為 ： GqdtdugGFFF BBB ???? 21 (38) 式中 ： z — 制動(dòng)強(qiáng)度 ； 1BF— 前 軸車輪的地面制動(dòng)力 ； 2BF— 后軸車輪的地面制動(dòng)力。 圖 33 制動(dòng)時(shí)的汽車受力圖 FIG. 33 braking by trying to the car 因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)車速較低，空氣阻力 wF 可忽略不計(jì)，則分別對(duì)汽車前后輪接地點(diǎn)取矩，整理得前、后輪的地面法向反作用力 1zF 、 2zF 為 ???????????)()(21gzgzhaLGFhbLGF?? （ 35） 式中 ： du zgdt? ， z 為制動(dòng)強(qiáng)度， 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 G — 汽車所受重力； L — 汽車軸距； 1L — 汽車質(zhì)心離前軸距離； 2L — 汽車質(zhì)心離后軸距離； gh — 為汽車質(zhì)心高度（滿載時(shí) gh =850mm）； g — 重力加速度； 若在附著系數(shù)為 ? 的路面上制動(dòng)，前、后輪都抱死（無(wú)論是同時(shí)抱死或分別先后抱死），此時(shí)xb duF F G gdt? ??? ? ?或 。只有當(dāng) 制動(dòng)器制動(dòng)力 F? 足夠大，而且地面又能夠提供足夠大的附著力 F? ，才能獲得足夠大的地面制動(dòng)力。隨著制動(dòng)踏板力以及制動(dòng)管路壓力的繼續(xù)升高，制動(dòng)器制動(dòng)力F? 繼續(xù)增加，直至踏板最大行程，但是地面制動(dòng)力 xbF 不再增加。 且隨踏板力增加成線性增加。開(kāi)始時(shí)踏板力較小，制動(dòng)器制動(dòng)力 F? 也較小，地面制動(dòng)力 xbF 足以克服制動(dòng)器制動(dòng)力 F? ，而使得車輪滾動(dòng)。 圖 32 給出了地面制動(dòng)力、車輪制動(dòng)力及附著力三者之間的關(guān)系。制動(dòng)器制動(dòng)力 F? 是由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定的。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)而減速行駛的外力，但地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一個(gè)是制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)間的摩擦力，一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力 — 附著力。 圖 31 車輪制動(dòng)時(shí)受力 簡(jiǎn)圖 FIG. 31 wheel braking force diagram T? 是車輪制動(dòng)器中摩擦片與制動(dòng)鼓或盤(pán)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦力矩，單位為 Nm? ； xbF 是地面制動(dòng)力，單位為 N； W 為車輪垂直載荷、 pF 為車軸對(duì)車輪的推力、 zF 為地面對(duì)車輪的法向反作用力，它們的單位均為 N。 下面分析一個(gè)車輪在制動(dòng)時(shí)的受力情況。但由于空氣阻力相對(duì)較小，所以實(shí)際外力主要是由地面提供的，稱之為 地面制動(dòng)力 。 劉聰：東風(fēng) 重型貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 3 制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 制動(dòng)過(guò)程車輪所受的制動(dòng)力 汽車受到與行駛方向相反的外力時(shí)，才能從一定的速度制動(dòng)到較小的車速或直至停車。載重汽車一般均采用動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。另外 ,制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢 ,作用滯后時(shí)間較長(zhǎng) (～ ),因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制元件 —— 繼動(dòng)閥 (即加速閥 )以及快放閥 。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，精密件多，對(duì)系統(tǒng)的封閉性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用。故目前汽車用的全液壓動(dòng)力制動(dòng)系多用閉式（常壓式）的。它對(duì)制動(dòng)