【正文】 制動器的工作原理 鼓式制動器的工作原理 典型的鼓式制動器主要由底板、制動鼓、制動蹄、輪缸（制動分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。每一個鼓有一對制動蹄，制動蹄上有摩擦襯片。當(dāng)制動時，輪缸活塞推動制動蹄壓迫制動鼓，制動鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉(zhuǎn)動。但由于車輪是旋轉(zhuǎn)的，制動鼓作用于制動蹄的壓力左右不對稱，造成自行增力或自行減力的作用。 為了保持良好的制動效率，制動蹄與制動鼓之間要有一個最佳間隙值。過去的鼓式制動器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙。當(dāng)間隙增大時，制動蹄推出量超過一定范圍時，調(diào)整間隙機構(gòu)會將調(diào)整桿（棘爪）拉到與調(diào)整齒下一個齒接合的位置，從而增加連桿的長度，使制動蹄位置位移，恢復(fù)正常間隙。它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。分泵固定在制動器的底板上固定不動。分泵的活塞受油管輸送來的液 壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好象用鉗子鉗住旋轉(zhuǎn)中的盤子，迫使它停下來一樣。特別是高負(fù)載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。 圖 21 盤式制動器與鼓式制動器相比，有以下優(yōu)點： (1) 一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小， 即效能較穩(wěn)定； (2) 浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動即可恢復(fù)正常； (3) 制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會象制動鼓的熱膨脹那樣 使制動器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動踏板行程過大； (4) 較容易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡便。 廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 8 方案初步選?。夯谝陨媳容^盤式制動器的優(yōu)勢，以及微型客車對制動器安全性要求較高，其效能穩(wěn)定性要好，所以不能選擇效能穩(wěn)定性較差的鼓式制動器，所以可以初步確定為盤式制動器 盤式制動器方案比較 固定鉗式盤式制動器 固定鉗式盤式制動器如下圖所示，其制動鉗體固定在轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼）上，在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝一個活塞。當(dāng)放松制動踏板使油液壓力減少時，回位彈簧則將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。固定鉗式盤式制動器的制動鉗剛度好，除活塞和制動塊外無其他滑動件。這就使得制動器的徑向和軸向尺寸都較大，因而在車輪中，特別是車輪輪距小的微型車的前輪中的布置比較困難；需兩組高精度的液壓缸和活塞，成本較高；制動產(chǎn)生的熱經(jīng)制動鉗體上的油路傳給制動油液，易使其由于溫度過高而產(chǎn)生氣泡，影響制動效果。近年來，由于汽車性能要求的提高，固定鉗式固有的弱點使之不能完全適應(yīng)這些要求，故不采納固定鉗式盤式制動器。 油路中的制動液受制動盤加熱易汽化。其浮動方式有兩種，一種是制動鉗體可作平行滑動，另一種的制動鉗體可繞一支撐銷擺動。制動時在油液壓力作用下，活塞推動該側(cè)活動的制動塊總成壓靠到制動盤，而反作用力則推動制動鉗體連同固定于其上的制動塊總成壓向制動盤的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動塊總成的受力均等為止。由于浮動鉗沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了油液受熱機會，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較小，使冷卻條件較好。相比于固定鉗式浮動鉗式可將油缸和活塞等精密件減去一半，造價大為降低。定圓盤通過導(dǎo)向平鍵或花鍵聯(lián)接 (見浮鉗盤式制動器示意圖： 廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 10 鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接 )于固定殼體內(nèi)，而動圓盤用導(dǎo)向平鍵或花鍵裝在制動軸上，并隨軸一起旋轉(zhuǎn)。為增多盤數(shù)和在圓盤表面覆蓋一層石棉等摩擦材料可增大制動力矩 。 這種制動器結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦面積大，制動力矩大，但散熱條件差 ， 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價成本高， 故不予以采用。 滑動鉗式制動器由于它結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量小和耐高溫， 它既滿足了制動安全實用性也具有較低的生產(chǎn)成本， 得到了廣泛的應(yīng)用 ，所以我考慮選用滑動鉗式盤式制動器做為微型客車的制動器。要求對制動力、制動力分配系數(shù)、制動器因數(shù)等進行計算。 整車參數(shù) 車型：微型客車 基本參 數(shù)： 1）軸距： L=2350mm； 2） 最高車速： Vmax=105 Km/h； 3）汽車空載質(zhì)量： m’ a =985Kg； 汽車滿載總質(zhì)量： ma =1620Kg； 4）空載時汽車的質(zhì)心高度： h’ g =800mm； 滿載時汽車的質(zhì)心高度為 hg=930mm； 5）汽車空載時的軸荷分配：前軸 60%，后軸 40%； 汽車滿載時的軸荷分配：前軸 52%，后軸 48%； 6）汽車空載時質(zhì)心到前后軸的距離： L’ 1= L*=2350*=940mm； L’ 2= L*=2350*=1410mm； 汽車滿載時質(zhì)心到前后軸的距離： L1=L*=2350*=1222mm； L2=L*=2350*=1128mm； 7）車輪有效半徑 re 選用 80系列輪胎，查閱 GB/2978_1997， 155/80R13 新胎滾動半徑為 281mm, 得有效半徑為 Re=281mm。圖中忽略了空氣阻力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時產(chǎn)生的慣性力偶矩以及汽車的滾動阻力 偶矩。 廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 12 圖 31 制動時的汽車受力圖 根據(jù)圖 31給出的汽車制動時的整車受力情況，并對后軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 12()gG H duZLL g dt?? （ 31） 對前軸車輪的接地點取力矩，得平衡式為 21()gG H duZLL g dt?? （ 32） 式中： Z1 ──汽車制動時水平地面對前軸車輪的法向反力， N； Z2 ──汽車制動時水平地面對后軸車輪的法向反力， N； L ──汽車軸距， N； L1 ──汽車質(zhì)心離前軸距離， mm； L2 ──汽車質(zhì)心離后軸距離， mm； Hg ──汽車質(zhì)心高度， mm； G ──汽車所受重力， N； dudt ──汽車制動減速度， m/s2 。 若在附著系數(shù)為 φ 的路面上制動，前、后均抱死，這時汽車總的地面制動力為12B B BF F F?? （ 33） 前、后車輪中的附著力為 12F F F? ? ??? （ 34） 根據(jù)文獻(xiàn) []前后車輪的附著力為 1 2()GF L q H gL? ??? （ 35） 廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 13 2 1()GF L q H gL? ??? （ 36） 對于大多數(shù)兩軸汽車，前、后制動器制動力的比值為一定值，并以前制動器制動力Ff1 與汽車總的制動器制動力 Ff 之比來表明分配的比例，稱為汽車制動器制動力分配系數(shù)，用 β表示，即 112fff f fFFF F F? ?? ? （ 37） 此時， BFF?? ?G? ， （ 38） 111 ZFF Bf ??? （ 39） 222 ZFF Bf ??? （ 310） 式中： FB1， FB2 ──前、后車輪的地面制動力； Ff1， Ff2 ──前、后車輪的制動器制動力 ； Fφ1， Fφ2 ──前、后車輪的附著力； β──制動力分配系數(shù) 由（ 31）、（ 32）、（ 35）～（ 37）式可得前后軸車輪的利用附著系數(shù)為 11ZFBf ?? = )qh(LLβqg?21 （ 311） r? =)qh(LLβ)q(ZFgB???122 1 1 （ 312） 則前后軸的附著效率為 /Lhβ /LLqE gfff ?? ??? 2 （ 313）/Lhβ)( /LLqE grr r?? ???? 1 1 （ 314） 式中： f? ， r? ──前、后車輪的利用附著系數(shù)； fE ， rE ──前后軸的附著效率。當(dāng)汽車制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配 ，以及前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有三種，即 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； 廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 14 3）前后輪同時抱 死拖滑。 因此我們不難求得在任何附著系數(shù) φ 的路面上， 前、后車輪附著力同時被充分利用的條件為 1 2 1 1f f B BF F F F G?? ? ? ? （ 315） )/()(// 22211 2 gf hLhLFFFF gBBf ?? ???? （ 316） 式中： Ff1， Ff2 ──前、后車輪的地面制動力； 由式（ 315）、（ 316）中消去 φ 得 2 1 122214[ ( 2 ) ]2f f fG H g L G LF L F FH g G H g? ? ? ? （ 317） 將（ 317）繪制成以 Ff1， Ff2 為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線，也稱為 I 曲線，如圖 32 所示。 圖 32 微型客車的 I 曲線 同步附著系數(shù)的確定及計算 ????112ffFF （ 318） 上式在圖 32 中是一條通過坐標(biāo)原點且斜率為 (1? )/? 的直線，它是具有制動器廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 15 制動力分配系數(shù)為 ? 的汽車的實際前、后制動器制動力分配線，簡稱 ? 線。它是汽車制動性能的一個重要參數(shù)，由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。當(dāng)汽車在不同 ? 值的路面上制動時，可能有以下情況： (1)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I曲線下方， 制動時總是前輪先抱死。 (2)當(dāng) ? 0? ， ? 線位于 I曲線上方，制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。 為了防止汽車的前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動過程 中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪抱死時的制動減速度，為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。而在其他附著系數(shù) ? 的路面上制動時，達(dá)到前輪或后輪即將抱死時的制動強度 q? ，這表明只有在 ? = 0? 的路面上，地面的附著條件才得到充分利用。 當(dāng) ? = 0? 時， q= 0? ， ? =1,利用率最高。在汽車總重和質(zhì)心位置已定的條件下， 0? 的數(shù)值就決定了前后制動力廣西工學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 16 的分配比。首先，所選的 0? 應(yīng)使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。從緊急制動的觀點出發(fā)， 0? 值宜取高些。此外， 0? 的選擇還與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關(guān)，與汽車的載荷情況也有關(guān)。因此，不可能選一盡善盡美的 0? 值，只有根據(jù)具體條件的不同，而有不同的側(cè)重點。 現(xiàn)代汽車多裝有比例閥或感載比例閥等 制動力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)制動強度、載荷等因素來改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線。 綜上所述，這 款微型客車的同步附著系數(shù) 0? 選取 。f1=FB1/2 T180。f1*re 以上式中（下同） FB FB2──汽車前、 后軸車輪的地面制動力； FB──汽車總的地面制動力 Fφ Fφ 2──前、后軸車輪附著力； q──制動強度； ε ──附著系數(shù)利用率； G──汽車所受重力； g──重力加速度； Ff Ff2──前、后輪制動器制動力（又稱制動周緣力） F180。f1 ──單個前輪制動器制動力矩。若取 φ =，則制動力 FB 可以寫為 220()B GLF L H g???? ?? （ 319）