【正文】 數(shù)的 45%。 I 重型貨車制動系統(tǒng) 設計 摘 要 汽車作為陸地上的現(xiàn)代重要交通工具，由許多保證其性能的大部件，即所謂“總成”組成，制動系就是其中一個重要的總成 ，它直接影響汽車的安全性。隨著高速公路的快速發(fā)展和車流密度的日益增大，交通事故也不斷增加?？梢姡苿酉到y(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。 制動系統(tǒng)既可以使行駛中的汽車減速，又可保證 停車后的汽車能駐留原地不動。 當今，隨著高速公路網(wǎng)的不斷擴展、汽車車速的提高以及車流密度的增大，對汽車制動系的工作可靠性要求顯得日益重要。由此可見，制動系是汽車非常重要的組成部分，從而對汽車制動系的機構(gòu)分析與設計計算也就顯得非常重要了。為了安全考慮制動 系統(tǒng)的氣壓回路采用雙回路。 Brake。 Transmission device。 摩擦襯片起始角 o? ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 制動蹄支承點位置坐標 a 和 c ..................................... 錯誤 !未定義書簽。最主要的是科學技術(shù)的不斷進步，使汽車能逐漸完善并滿足使用者的需求。然而車輛交通安全歷來是人們最為關心的問題之一，它直接關系到人民生命和財產(chǎn)的損失，因此汽車制動系統(tǒng)的可靠性研究至關重要。汽車制動系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。也只有制動性良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能。行車制動裝置用于使行駛中的汽車強制減速或停車，并使汽車在下短坡時保持適當?shù)姆€(wěn)定車速。駐車制動裝置用于使汽車可靠而無時間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。 應急制動裝置用于當行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時，這時則可利用應急制動裝置的機械力源 (如強力壓縮彈簧 )實現(xiàn)汽車制動。應急制動裝置也不是每車必備，因為普通的手力駐車制動器也可以起應急制動的作用。通常，在總質(zhì)量為 5t 以上的客車上和 12t 以上的載貨汽車上裝備這種輔助制動— 減速裝置。制動器有鼓式與盤式之分。中央制動器劉聰：東風重型貨車制動系統(tǒng)設計 2 位于變速器之后的傳動系中，用于制動變速器第二軸或傳動軸。行車制動裝置的驅(qū)動機構(gòu)，分液壓和氣壓兩種型式。 過去，大多數(shù)汽車的駐車制動和應急制動都使用中央制動器，其優(yōu)點是制動位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動軸的制動力矩較小，容易滿足操縱手力小的要求?，F(xiàn)代汽車由于車速提高，對應急制動的可靠性要求更嚴，因此，在中、高級轎車和部分總質(zhì)量在 以下的載貨汽車上，多 在后輪制動器上附加手操縱的機械式驅(qū)動機構(gòu)，使之兼起駐車制動和應急制動的作用，從而取消了中央制動器。但也有一些重型汽車除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動的中央制動器，以便提高制動系的可靠性。目前，人力僅是來控制操縱機構(gòu)， 助力系統(tǒng)分為伺服制動、氣定液壓制動、液壓制動。傳動裝置上，普遍都是采用氣或液壓通過管路傳遞到制動器上，進行壓力制動。制動器主要有鼓式制動器、盤式制動器兩種。盤式制動器有固定鉗式制動器、浮動鉗式制動器等。但一些企業(yè)和地方根據(jù)本身的特點，也在研究新型摩擦 材料?，F(xiàn)代汽車的控制系統(tǒng)幾乎全由電子控制裝置實現(xiàn)，在提高經(jīng)濟性、動力性、可靠性、舒適性和排放控制系統(tǒng)方面起到明顯的作用。 今天， ABS/ASR 已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達國家汽車的標準設備。然而 ABS/ASR 只是解決了 緊急制動時附著系遼寧工 程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文） 3 數(shù)的利用，并可獲得較短的制動距離及制動方向穩(wěn)定性，但是它不能解決制動系統(tǒng)中的所有缺陷。車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。在第一方面， ABS 功能的擴充除 ASR 外，同時把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴展進來，使 ABS 不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng) 。 車 輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。 在第一方面， ABS 功能的擴充除 ASR 外，同時把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴展進來，使 ABS 不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。隨著電子控制傳動、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動的效率；在制動過程中， 通過輸入一個驅(qū)動命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。 ABS/ASR 并不能解決汽車制動中的所有問題。但是 EBS 要想在實際中應用開來，并不是一個簡單的問題。 經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來。如凱西 海斯 (KH)公司在一輛實驗車上安裝了一種電 — 液 (EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機理。 EBM 系統(tǒng)潛在的優(yōu)點是比標準制動器能更加有效地分配基本制動力，從而使制動距離縮短 5%。 BBW 是未來制 動控制系統(tǒng)的 L 發(fā)展方向。劉聰：東風重型貨車制動系統(tǒng)設計 4 其主要包含以下部分： （ 1） 電制動器。接收制動踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。準確、可靠、及時地獲得車輪的速度； （ 4） 線束。為整個電制動系統(tǒng)提供能源?？梢允歉鞣N電源，也包括再生能源。液壓閥、復雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低； （ 2） 制動響應時間短，提高制動性能； （ 3） 無制動液，維護簡 單； （ 4） 系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動分總成為模塊化結(jié)構(gòu)； （ 5） 采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好； （ 6） 易于改進，稍加改進就可以增加各種電控制功能。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決： 首先是驅(qū)動能源問題。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，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。全電制動控制系統(tǒng)面臨的一個難題是制動失效的處理。實現(xiàn)全電制動控制的一個關鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時的信息交流協(xié)議，如 TTP/C。 TTP/C 協(xié)議是根據(jù) TDMA 制定的。車輛在運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)。非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個不同的 CPU 和不一樣的計算程序處理制動信號。另外，電制動控制系統(tǒng)的軟件和硬件如何實現(xiàn)模塊化，以適應不同種類的車型需要；如何實現(xiàn)底盤的模塊化，是一個重要的難題。 電制動控制系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。由于兩套制動系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復雜，成本偏高。 綜上所述，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。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。 但是，汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個汽車工業(yè)發(fā)展的制約。同時需要各種國際及國內(nèi)的相關法 規(guī)的健全，這樣裝備新的制動技術(shù)的汽車就會真正應用到汽車的批量生產(chǎn)中。各項性能指標除滿足設計任務書的規(guī)定和國家標劉聰：東風重型貨車制動系統(tǒng)設計 6 準的有關要求外，也應考慮銷售對象國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求 。包括行車制動效能和駐坡制動效能。汽車至少應有行車制動和駐車制動兩套制動裝置且它們的制動驅(qū)動機構(gòu)應是各自獨立的。 4）制動效能的水穩(wěn)定性好。一般規(guī)定在出水后反復制動 5— 15 次，即應恢復其制動效能。也應防止泥沙、污物等進入制動器工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。 5）制動時的操縱穩(wěn)定性好。為此，汽車前、后輪制動器的制動力矩應有適 當?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車輪制動器的制動力矩應相同。對于汽車列車，除了應保證列車各軸有適當?shù)闹苿恿Ψ峙渫?，也應注意主、掛車之間各軸制動開始起作用的時間，特別是主、掛車之間制動開始時間的協(xié)調(diào)。 7）制動踏板和手柄的位置和行程符合人 機工程學的要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。 9) 制動時不應產(chǎn)生振動和噪聲。 11）制動系中應有音響或光信號等警報裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動件的故障和功能失效。其固定元件則有著多種結(jié)構(gòu)型式，大體上可分為兩類。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。 另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形，制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸，這種制動器稱為全盤式制動器。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。 成本較低：鼓式剎車制造技術(shù)層次較低，也是最先用于剎車系統(tǒng)，因此制造成本要比碟式剎車低 凸輪 式制動器 目前，所有國產(chǎn)汽車及部分外國汽車的氣壓制動系統(tǒng)中，都采用 凸輪促動的車輪制動器，而且大多設計成領從蹄式。所以在本設計中選用的是鼓式凸輪制動器。根據(jù)制動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)一般可分為簡單制動、動力制動和伺服制動三大類。 表 21制動驅(qū)動機構(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） 司機體力 機械式 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 司機體力與發(fā)動機動力 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，人力制劉聰：東風重型貨車制動系統(tǒng)設計 10 動。機械式完全靠桿系傳力，由于機械效率低，傳動比小，潤滑點多，且難以保證前、后軸制動力的正確比例和左、右輪制動力的均衡，所以在汽車的行車制動裝置中已被淘汰。 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。液壓制動的主要缺點是：過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“氣阻”，使制動效能減低甚至失效，而當氣溫過低時（ 25 C和更低時），由于制動液 的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當有局部損壞時，使整個系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。 伺服制動的制動能源是人力和發(fā)動機并用。因此，在中級以上的轎車及輕，中型客，貨汽車上得到了廣泛的應用。其伺服能源分別為真空能（負氣壓能），氣壓能和液壓能。氣壓伺服制動系是由發(fā)動機驅(qū)動的空氣壓縮機提供壓縮空氣作為動力源，伺服氣壓一般可達 ～ MPa。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。真空私服制動系多用于總質(zhì)量在 以上的轎車及裝載質(zhì)量在 6t以下的輕，中型載貨汽車上，氣壓伺服制動系則廣泛用于裝載質(zhì)量為 6～12t的商用車，以及少數(shù)幾種排量在 。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。閉式（常壓式）回路因平時保持著高液壓，故又稱常壓式。當油泵出故障時，開式的將立即補氣之動作用，而閉式的還有可能利用回路中的蓄能器的液壓繼續(xù)進行若干次制動。 全液壓動力制動系除具有一般液壓制動系統(tǒng)的有點外，還具有操縱輕便，制動反應快，制動能力強，受氣阻影響較小，易于采用制動力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動力轉(zhuǎn)向，液壓懸架，舉升機構(gòu)及其他輔助設備共用液壓泵和儲油罐等優(yōu)點。 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。其供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式的。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 ,越野汽車和客車上 .但氣壓制動系必須采用空氣壓縮機 ,貯氣罐 ,制動閥等裝置 ,使結(jié)構(gòu)復 雜 ,笨重 ,輪廓尺寸大 ,造價高 。管路工作壓力較低 (一般為 ～ ),因而制動氣室的直徑大 ,只能置于制動器之外 ,再通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動制動蹄 ,使非簧載質(zhì)量增大 。 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)。 在本設計中選用的是氣壓制動系統(tǒng)。這個外力只能由地面和空氣提供。 地面制動力越大，制動距離也越短，所以地面制動力對汽車制動性具有決定性影響。 （ 1）地面制動力 假設滾動阻力偶矩、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。 顯然，從力矩平衡得到 euTxb rF ? （ 31） 式中， er 為車輪的有效半徑（ m）。 （ 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 F? 表示，顯然 euTrF?