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鼓式制動(dòng)器畢業(yè)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-02-03 15:26本頁(yè)面
  

【正文】 控機(jī)械裝置調(diào)整領(lǐng)蹄的支承點(diǎn)來(lái) 提高制動(dòng)器的制動(dòng)效能數(shù),以補(bǔ)償由于摩擦材料的熱衰退而引起的摩擦系數(shù)降低。該系統(tǒng)的控制裝置允許每個(gè)制動(dòng)器單獨(dú)工作,從而提高了行車的安全性,另外對(duì)駕駛和操縱舒適性也有所提高,但仍然存在一些問(wèn)題,諸如系統(tǒng)復(fù)雜、高能耗、高成本、維護(hù)困難等。 2021 年,提出一種具有 多自由度聯(lián)動(dòng)蹄的新型蹄-鼓式制動(dòng)器,該型式的制動(dòng)器使得制動(dòng)效能因數(shù)及其穩(wěn)定性得到顯著提高;摩擦副間壓力分布趨于均勻,可保證摩擦副間接觸狀態(tài)的穩(wěn)定,并延長(zhǎng)摩擦片使用壽命;性能參數(shù)可設(shè)計(jì)性強(qiáng),可根據(jù)對(duì)制動(dòng)效能的需要,較靈活地進(jìn)行制動(dòng)器設(shè)計(jì)。對(duì)于關(guān)鍵磁性介質(zhì) —— 磁粉,選用了抗氧化性強(qiáng)、耐磨、耐高溫、流動(dòng)性好的軍工磁粉;磁轂組件選用了超級(jí)電工純鐵 DT4,保證了空轉(zhuǎn)力矩小、重復(fù)控制精度高的性 能要求;在熱容量和散熱等方面,采用了雙側(cè)帶散熱風(fēng)扇,設(shè)計(jì)了散熱風(fēng)道等,使得該技術(shù)有著極好的應(yīng)用前景。 研究重點(diǎn) 根據(jù)設(shè)計(jì)車型的特點(diǎn),進(jìn)行參數(shù)選擇;確定制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案;完成制動(dòng)器的總體和主要零部件的設(shè)計(jì)。不同形式的汽車,主要體現(xiàn)在軸數(shù) 、驅(qū)動(dòng)形式、以及布置形式上有區(qū)別。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等??傎|(zhì)量在 19t~26t的公路運(yùn)輸車采用三軸形式,總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸或四軸以上的形式。 驅(qū)動(dòng)形式 由 于本設(shè)計(jì)的汽車總質(zhì)量大于 19t,所以采用 6 4的驅(qū)動(dòng)形式。貨車又可按發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同,分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。平頭式貨車得到廣泛的應(yīng)用。 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量 0m 、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù) 0m? 、汽2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 車總質(zhì)量 am 、軸荷分配等。 質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù) 0m? 是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值,即 0m? = /em 0m 。 參考同類型的汽車的質(zhì)量系數(shù)值(表 21)后,綜合選定本設(shè)計(jì)中的質(zhì)量系數(shù)值 表 21 不同類型汽車的質(zhì)量系數(shù) 0m? 汽車類型 0m? 貨車 輕型 0. 801. 10 中型 1. 201. 35 重型 1. 301. 70 由此可以確定 汽車 的質(zhì)量系數(shù) 0m? =20/12=5/3 汽車總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量 am 是指裝備齊全,并按照規(guī)定裝滿客,貨時(shí)的整車質(zhì)量。代入數(shù)據(jù),可得到總質(zhì) 量 Ma=32t 載荷分配 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下,各車軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷,也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮,各個(gè)車輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大;為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過(guò)性,驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷,而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小,以利減小從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和提高在環(huán)路面上的通過(guò)性,為了保證汽 車有良好的操縱穩(wěn)定性,又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 不應(yīng)過(guò)小,因此,可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù),各使用性能對(duì)其要求是相互矛盾的,這就要求設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)整車的性能要求,使用條件等,合理地選擇軸荷分配。 汽車主要數(shù)據(jù)的確定 質(zhì)心高度 汽車的質(zhì)心高度參考同類型重型貨車可以選擇空載時(shí)的質(zhì)心高度為 39。 軸距 軸距 L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等有影響。此外,軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。 綜合各方面數(shù)據(jù)選擇重型貨車的軸距 L=5200mm。其工作原理如圖 所示。制動(dòng)時(shí),輪缸活塞(轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸)對(duì)制動(dòng)蹄施加張開(kāi)力 P,使其繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng),并抵靠在制動(dòng)鼓 4表面上。 制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求: (1)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。 (3)工作可靠。 (5)制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。 (7)制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人機(jī)工程學(xué)要求 。 (9)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系噪聲盡可能小,且無(wú)異常聲響。 (11)能全天候使用,氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象;氣溫低時(shí)氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰。 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 鼓式制動(dòng)器一般可按其制動(dòng)蹄受力情況進(jìn)行分類(見(jiàn)圖 31),它們的制動(dòng)效能、制動(dòng)鼓的受力平衡狀態(tài)以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同。 圖 32 鼓式制動(dòng)器示意圖 ( a)領(lǐng)從蹄式(用凸輪張開(kāi));( b)領(lǐng)從蹄式(用制動(dòng)輪缸張開(kāi));( c)雙領(lǐng)蹄式(非雙向,平衡式);( d)雙向雙領(lǐng)蹄式;( e)單向增 力式;( f)雙向增力式 不同形式鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有:( 1)蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同。( 3)制動(dòng)時(shí)兩蹄片之間有無(wú)相互作用。 在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩,稱為制動(dòng)效能。制動(dòng)效能因素的定義為:在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑 R 上所得到的摩擦力( /MR? )與 輸入力 0F 之比,即 0MK FR?? 式中, K 為制動(dòng)器效能因素; R為制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力矩。使用中 隨溫度和水濕程度變化。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖 32(a)、 (b)所示,圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn) ),蹄 1為領(lǐng)蹄,蹄 2為從蹄。制動(dòng)鼓正、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器?!霸鰟?shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大,而“減勢(shì)”作用使從蹄所受的法向反力減小。但當(dāng)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)并制動(dòng)時(shí),領(lǐng)蹄由于摩擦力矩的“增勢(shì)”作用,使其進(jìn)一步壓緊制動(dòng)鼓而使其所受的法向反力加大;從蹄由于摩擦力矩的“減勢(shì)”作用而使其所受的法向反力減小。這種制動(dòng)時(shí)兩蹄法向反力不能相互平衡的制動(dòng)器也稱為非平衡式制動(dòng)器。非平衡式制動(dòng)器將對(duì)輪轂軸承造成附加徑向載荷,而且領(lǐng)蹄摩擦襯片表面的單位壓力大于從蹄的,磨損較嚴(yán)重。 對(duì)于如圖 32 (a)所示具有定心凸輪張開(kāi)裝置的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器,制動(dòng)時(shí),凸輪機(jī)構(gòu)保證了兩蹄等位移,作用于兩蹄上的法向反力和由此產(chǎn)生的制動(dòng)力矩分別相等,而作用于兩蹄的張開(kāi)力 P P2 則不等,且必然有 P1P2。其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)凸輪的力要大而效率卻相對(duì)較低,約為 ~ 。 領(lǐng)從蹄式 制動(dòng)器的兩個(gè)蹄常有固定的支點(diǎn)。后者可保證作用在兩蹄上的張開(kāi)力相等并用液壓驅(qū)動(dòng),而凸輪式、楔塊式和曲柄式等張開(kāi)裝置則用氣壓驅(qū)動(dòng)。也有非平衡式的制動(dòng)凸輪,其中心是固定的,不能浮動(dòng),所以不能保證作用在兩蹄上的張開(kāi)力相等。 單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 當(dāng)汽車前進(jìn)時(shí),若兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器,稱為雙領(lǐng) 蹄式制動(dòng)器。如圖 310 (c)所示,兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng),兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的,因此兩蹄對(duì)鼓作用的合力恰好相互平衡,故屬于平衡式制動(dòng)器。 圖 310 單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)方案(液壓驅(qū)動(dòng)) 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ( a)一般形式;( b)偏心調(diào)整;( c)輪缸上調(diào)整;( d)浮動(dòng)蹄片,輪缸支座端調(diào)整;( e)浮動(dòng) 蹄片,輪缸偏心機(jī)構(gòu)調(diào)整 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能,但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式,使制動(dòng)效能大降。它不用于后輪還由于有兩個(gè)互相成中心對(duì)稱的制動(dòng)輪缸,難于附加駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖 32(d)及圖 31圖 312 所示。 圖 312 曲柄機(jī)構(gòu)制動(dòng)器(氣壓驅(qū)動(dòng)) 圖 313 雙楔制動(dòng)器(氣壓驅(qū)動(dòng)) 當(dāng)制動(dòng)時(shí),油壓使兩個(gè)制動(dòng)輪缸的兩側(cè)活塞 (圖 311)或其他張開(kāi)裝置的兩側(cè) (圖31圖 313)均向外移動(dòng),使兩制動(dòng)蹄均壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上。因此,制動(dòng)鼓在正向、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄,故稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。由于這種制2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 動(dòng)器在汽車前進(jìn)和倒退時(shí)的性能不變,故廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后輪。 雙從蹄式制動(dòng)器 雙從蹄式制動(dòng)器的兩蹄片各 有一個(gè)固定支點(diǎn),而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄片的不同端,并用各有一個(gè)活塞的兩輪缸張開(kāi)蹄片,其結(jié)構(gòu)形式與單向雙領(lǐng)蹄式相反。 單向增力式制動(dòng)器 如圖 32(e)所示,兩蹄下端以頂桿相連接,第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上。制動(dòng)鼓靠摩擦力帶動(dòng)第一制動(dòng)蹄轉(zhuǎn)過(guò)一小角度,進(jìn)而經(jīng)頂桿推動(dòng)第二制動(dòng)蹄也壓向制動(dòng)鼓的工作表面并支承在其上端的支承銷上。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力不能互相平衡,因此屬于一種非平衡式制動(dòng)器。因此,僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作前輪制動(dòng)器。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō),不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng),該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。第一制動(dòng)蹄是增勢(shì)領(lǐng)蹄,第二制動(dòng)蹄不僅是增勢(shì)領(lǐng)蹄,而且經(jīng)頂桿傳給它的推力 Q 要比制動(dòng)輪缸給第一蹄或第二蹄的推力大很多。雙向增力式制動(dòng)器也是屬于非平衡式制動(dòng)器。 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 雙向增力式制動(dòng)器在高級(jí)轎車上用得較多,而且往往將其作為行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)共用的制動(dòng)器,但行車制動(dòng)是由液壓通過(guò)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開(kāi)力進(jìn)行制動(dòng),而駐車制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)綱索拉繩及杠桿等操縱。 圖 314 雙向增力式制動(dòng)器(浮動(dòng)支承)的結(jié)構(gòu)方案 圖 315雙向增力 式制動(dòng)器(固定支點(diǎn))的結(jié)構(gòu)方案 ( a)一般形式;( b)浮動(dòng)形式;( c)中心調(diào)整 鼓式制動(dòng)器方案的確定 考慮到制動(dòng)器的效能因素和制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性,且領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙易于調(diào)整,便于附裝駐車制動(dòng)裝置,根據(jù)設(shè)計(jì)車型的特點(diǎn)及制動(dòng)要求 ,并考慮到使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)較低,也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)等因數(shù),本文選擇 凸輪式領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 作為設(shè)計(jì)方案 。 制 動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 汽車制動(dòng)時(shí),如果忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩,則任一角速度 ? 0的車輪,其力矩平衡方程為 : 0?? eBf rFT 式( ) 式中: fT —— 制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩,即制動(dòng)器的摩擦力矩,其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反, N 令 fF = fT /er 式 () 即制動(dòng)器制動(dòng) 力,它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力,因此又稱為制動(dòng)周緣力。即 fF 取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等,并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。但地面制動(dòng)力 BF 受著附著條件的限制,其值不可能大于附著力 ?F ,即 BF ≤ ?? ZF? 式( ) 式中 ? —— 輪胎與地面間的附著系數(shù); Z—— 地面對(duì)車輪的法向反力。此后制動(dòng)力矩 fT 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩,而 eff rTF /? 即成為與 BF 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周 緣力的極限值。 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 制動(dòng)器制動(dòng)力與踏板力關(guān)系曲線 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的 整車受力分析,考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移,可求得地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力 Z1, Z2 為: )(21 dtdughLLGZ g?? 式( ) )(12 dtdughLLGZ g?? 式( ) 式中 : G—— 汽車所受重力; L—— 汽車軸距; 1L — — 汽車質(zhì)心離前軸距離; 圖 汽車制動(dòng)時(shí)整車受力分析圖 2L —— 汽車質(zhì)心離后軸距離; gh —— 汽車質(zhì)心高度; 2021 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 g —— 重力加速度; dtdu—— 汽車制動(dòng)減速度。 此時(shí) BF 等于汽車前、后軸車輪的總的附著力 ?F ,亦等于作用于質(zhì)心的制動(dòng)慣性力 dtdum ,即有 BF = ?F = ?G = dtdum 式 ( ) 則得水平地面作用于前、后軸車輪的法向反作用力的表達(dá)式: )( 21 ?ghLLGZ ?? 式( ) )( 12 ?ghLLGZ ?? 式 ( ) 有質(zhì)心到前軸的水平距離 根據(jù)常規(guī)公式: ()1 gi XiLgi??? ? 式中 L1 質(zhì)心到前軸的水平距離 gi 各總成(或載荷)質(zhì)量 Xi 各總成(或載荷)到前軸的水 平距離軸荷(或簧載質(zhì)量): 1 1(1 )LG giL? ? ?? 11 1 .GLLgl?????????
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