【正文】 0??? 時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度 ??q ，故所需的后軸和前軸制動(dòng)力矩為 11 egf rqhLLGT ?)( 1m a x2 ?? （ ） m a x2m a x1 1 ff TT ???? （ ） 式中： ? ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q ——制動(dòng)強(qiáng)度； er ——車輪有效半徑。 制動(dòng)器因數(shù)和制動(dòng)蹄因數(shù) 制動(dòng)器因數(shù)又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。制動(dòng)器因數(shù)可定義為在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 PRTBF f? （ ） 式中： BF ——制動(dòng)器效能因數(shù) fT ——制動(dòng)器的摩擦力矩； R ——制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑； 12 P ——輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開力 (或加于兩制動(dòng)塊的壓緊力 )的平均值為輸入力。今假設(shè)在張力 P 的作用下制動(dòng)蹄摩擦襯片與鼓之間作用力的合力 N 如圖 所示作用于襯片的 B 點(diǎn)上。 a， b， c， h， R 及 ? 為結(jié)構(gòu)尺寸，如圖 所示。這時(shí)制動(dòng)器將自 鎖。 通過上述對領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器制動(dòng)蹄因數(shù)的分析與計(jì)算可以看出，領(lǐng)蹄由于摩擦力 對蹄支點(diǎn)形成的力矩與張開力對蹄支點(diǎn)的力矩同向而使其制動(dòng)蹄因數(shù)值大，而從蹄則 由于這兩種力矩反向而使其制動(dòng)蹄因數(shù)值小。圖 給出了領(lǐng)蹄與從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線。它意味著此時(shí)只要施加一極小張開力1P ，制動(dòng)力矩將迅速增至極大的數(shù)值，此后即使放開制動(dòng)踏板，領(lǐng)蹄也不能回位而是一直保持制動(dòng)狀態(tài)，發(fā)生 “自鎖 ”現(xiàn)象。領(lǐng)蹄的 1TBF 和 dfdBFT /1 隨 f 的增大而急劇增大的現(xiàn)象稱為自行增勢作用。 在制動(dòng)過程中，襯片的溫度、相對滑動(dòng)速度、壓力以及濕度等因素的變化 會導(dǎo)致摩擦系數(shù)的改變。制動(dòng)器因數(shù) BF 對摩擦系數(shù) 的敏感性可由 dfdBFT / 來衡量，因而dfdBFT / 稱為制動(dòng)器的敏感度，它是制動(dòng)器效能穩(wěn)定性的主要決定因素，而 f除決定于摩擦副材料外，又與摩擦副表面的溫度和水濕程度有關(guān)，制動(dòng)時(shí)摩擦生熱，因而溫度是經(jīng)常起作用的因素，熱穩(wěn)定性更為重要。 1— 領(lǐng)蹄； 2— 從蹄 圖 制動(dòng)蹄因數(shù) BF 及其導(dǎo)數(shù) dfdBFT / 與摩擦系數(shù)的關(guān)系 由圖 也可以看出，領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)雖大于從蹄，但其效能穩(wěn)定性卻比從蹄 差。由于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)對摩擦系數(shù)的導(dǎo)數(shù) ( dfdBFT / )為常數(shù)， 因此其效能穩(wěn)定性最好。但直徑 D 的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且 D 的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增加，使汽車的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車的行駛的平順性。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動(dòng)鼓直徑 D 的尺寸。 制動(dòng)蹄摩擦片寬度 b 、制動(dòng)蹄摩擦片的包角 ? 和單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積?A 由 1999309/ ?TQC 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定，選取制動(dòng)蹄摩擦片寬度 45?b mm；摩擦片厚度 5?l mm。再減小 ? 雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。 綜上所述選 取 ?96?? 。 ??????? ?? DbA cm2 表 制動(dòng)器襯片摩擦面積 汽車類別 汽車總質(zhì)量 /am t 單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積 ?/A cm2 轎車 ~ ~ 200~100 300~200 客車與貨車 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 200~120 250~150 （多為 200~150 ） 400~250 650~300 1000~550 1500~600 （多為 1200~600 ） 由 表 數(shù)據(jù)可知設(shè)計(jì)符合要求。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，并令 2900 ?? ?? ?。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取 Ra ? ，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況取 72?a mm 制動(dòng)蹄支銷中 心的坐標(biāo)位置 k 與 c 如圖 所示，制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 盡可能地小設(shè)計(jì)時(shí)常取11?k mm，以使 c 盡可能地大，初步設(shè)計(jì)可暫取 ， Rc ? 根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況取 72?c mm。不宜單純的追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性能越差。當(dāng)前國產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于 250℃ 時(shí)，保持摩擦系數(shù) f =~ 已不成問 19 題。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。但制動(dòng)盤的直徑 D 受輪輞直徑的限制，通常，制動(dòng)盤的直徑 D 選擇輪輞直徑的 70％～ 79％，而總質(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取上限 ???D mm 取制動(dòng)盤直徑 276?D mm 制動(dòng)盤厚度 h 制動(dòng)盤厚度 h 直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。實(shí)心盤的厚度選擇 10mm～ 20mm，選擇制動(dòng)盤厚度為 h=13mm。 根據(jù)推薦值取 ，依汽車 質(zhì)量 1100kg，得到單片摩擦 襯塊的工作面積取值為 28058cm 。若此比值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，則其磨損就會不均勻，接 20 觸面積將減小，最終會導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律 從前面的分析可知，制動(dòng)器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動(dòng)器因數(shù)有很大影響。在理論上對制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時(shí)，通常作如下一些假定： （ 1） 制動(dòng)鼓、蹄為絕對剛性 ； （ 2） 在外力作用下，變形僅發(fā)生在摩擦襯片上 ； （ 3） 壓力與變形符合虎克定律 由于本次設(shè)計(jì)采用的是領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)鼓，現(xiàn)就領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)鼓 制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律進(jìn)行分析。?? （ ） 式中； AO? ——制動(dòng)蹄的作用半徑。 cosAC O A ???? 圖 制動(dòng)摩擦片徑向變形分析簡圖 從圖 中的 幾何關(guān)系可看到 ?? s inc o s 39。39。 即制動(dòng)器蹄片上壓力呈正弦分布，其最大壓力作用在與 O? 連線呈 90176。 上述分析對于新的摩擦襯片是合理的，但制動(dòng)器在使用過程中摩擦襯片有磨損，摩擦襯片在磨損的狀況下，壓力分布又會有差別。根據(jù)國外資料，對于摩擦片磨損具有如下關(guān)系式 fqvKW 11 ? （ ） 式中： W1 ——磨損量； K1 ——磨損常數(shù)； f ——摩擦系數(shù)； q ——單位壓力； v ——磨擦襯片與制動(dòng)鼓之間的相對滑動(dòng)速度。圖中表明在第 11 次制動(dòng)后形成的單位面積壓力仍為正弦分布 ?sin132?q 。 則其磨損后的壓力分布規(guī)律為 ?sinCq? (C 也為一常數(shù) )。 制動(dòng)器因數(shù)及摩擦力矩分析計(jì)算 如前所述，通常先通過對制動(dòng)器摩擦力矩計(jì)算的分析，再根據(jù)其計(jì)算式由定義得出制 動(dòng)器因數(shù) BF 的表達(dá)式。 參見圖 ， ?? 所對應(yīng)的圓弧，圓弧面上的半徑方向作用的正壓力為?qRd ，摩擦力為 ?fqRd 。 24 圖 制動(dòng)蹄摩擦力矩分析計(jì)算 計(jì)算沿摩擦片全長總的摩擦力矩 T f =?21 0?? fq R2 sin? d? = 0fq R2 (cos 1? cos 2? ) （ ） 由公式 ()導(dǎo)出制動(dòng)器因數(shù) 由于導(dǎo)出過程的繁瑣，下面對 支承銷式領(lǐng) —從蹄制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。 整個(gè)制動(dòng)器因數(shù) BF 為 ????? TT BFBFBF 圖 支承銷式制動(dòng)蹄 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 鼓式 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí)，必須建立制動(dòng)蹄對制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系。其中 b為摩擦襯片寬度， R 為制動(dòng)鼓半徑， ?d 為單元面積的包角，如圖 所示。 27 圖 張開力計(jì)算用圖 增勢蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩1TfT可表達(dá)如下： 111 ?fNTTf ? () 式中 : 1N ——單元法向力的合力； 1? ——摩擦力 1fN 的作用半徑 (見圖 )。 為了求得力 1N 與張開力 1P 的關(guān)系式，寫出制動(dòng)蹄上力的平衡方程式： 0)s in( c o sc o s 111101 ???? ??? fNSP x 01111 ???? NfCSaP x ? () 式中： 1? ——1x 軸與力 1N 的作用線之間的夾角； xS1 ——支承反力在 工：軸上的投影。如果將 Nd (見圖 )看作是它投影在 1x 軸和 1y 軸上分量 xdN 和 xdN 的合力，則根據(jù)式（ ）有： )2c o s2(c o ss i n41c o s m a x2m a x ?????? ???? ???????? ?? ?????? bRqdbRqdNN y () 因此 對于領(lǐng)蹄： ? ?39。39。39。1 2s i n2s i n2/()2c os2( c osa r c t a n)a r c t a n( ?????? ????? xyNN () = ? ????? 40s i n2 6 0s i n4 5 ()2 6 0c o s40( c o sa r ct a n ???= ?10 29 式中： ??? ????? 。239。1 )2s i n2s i n2()2c o s2( c o s)c o s( c o s4 ???????? ?????? aR () =22 )40s i n2 6 0s i n1 8 0/1 1 02()2 6 0c o s40( c o s)1 3 0c o s20( c o s1 5 ?????????????? ??? ?= 對于從蹄： ? ?39。39。39。2 2s i n2s i n2/()2c os2( c osa r c t a n)a r c t a n( ?????? ????? xyNN = ? ????? 50s i n2 5 0s i n4 5 ()2 5 0c o s50( c o sa r ct a n ???= ?11 式中： ??? ????? 則有 ： ? ? 239。39。對具有兩蹄的制動(dòng)器來說，其制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 221121 BPBPTTT TfTff ???? （ ） 由式（ ）和式（ ）知 ? ?11139。22 )s in( c o s/ ???? ffcfhB ??? = ? ?1 7 )11s i ( c o s1 2 3 ??????? = 30 對于液壓驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器來說， 21 PP? ，所需的張開力為 4 7 0 6)( 8 3 5)/( 211 ????? BBTP f N?m () m a x22 ????????? ff TRBFPT 計(jì)算蹄式制動(dòng)器時(shí)，必須檢查蹄有無自鎖的可能， 由式 ()得出自鎖條件。 由式 ()和式 ()可求出領(lǐng)蹄表面的最大壓力為： ])s i n( c o s)[c o s( c o s 1212 111m a x ????? ? ffcbR hPq ???????? () = ? ?)10s i ( c o )130c o s20( c o ?????? ?? ???? =? 610 Pa 式中： 1P ， h ， 1? ， R ， c? ， 1? ——見圖 ； ?? ， ?? ——見圖 ； b ——摩擦襯片寬度； f ——摩擦系數(shù)。 盤式 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡圖如圖 所示，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? （ ） 31 式中： f —— 摩擦系數(shù)； N—— 單側(cè)制動(dòng)塊對制動(dòng)盤的壓緊力 (見圖 )； R—— 作用半徑。如圖 41 所示，平均半徑為 2 21 RRRm ?? 式中 1R ， 2R —— 扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。當(dāng) 21 RR ? ， 1?m ， me RR ? 。 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 ???? ? ?? ??? ? RRfqdd