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重型貨車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-閱讀頁

2025-07-13 06:30本頁面
  

【正文】 急制動時,總是后輪先抱死。最大制動力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的,這時制動力與地面作用于車輪的法向力,成正比。制動器所能產(chǎn)生的制動力矩,受車輪的計(jì)算力矩所制約,即 (329)式中:—前軸制動器的制動力,;—后軸制動器的制動力,;—作用于前軸車輪上的地面法向反力;—作用于后軸車輪上的地面法向反力;—車輪有效半徑。當(dāng)時,相應(yīng)的極限制動強(qiáng)度,故所需的后軸和前軸的最大制動力矩為 (330) (331)式中:—該車所能遇到的最大附著系數(shù);—制動強(qiáng)度,由式確定;—車輪有效半徑。將以下數(shù)據(jù)汽車的重力G==5100mm,質(zhì)心距前軸a=3480mm,質(zhì)心距后軸b=。4 制動器的結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 制動鼓內(nèi)徑D輸入力一定時,制動鼓內(nèi)徑越大,則制動力矩越大,且散熱能力也越強(qiáng)。制動鼓應(yīng)有足夠的壁厚,用來保證有較大的剛度和熱容量,以減少制動時的溫度。圖41 鼓式制動器主要幾何參數(shù)FIG. 41 drum brake mainly geometric parameters制動鼓直徑與輪輞直徑之比的范圍如下:轎車 =貨車 =制動鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參考專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T309—1999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》。表41 制動鼓最大內(nèi)徑Table 41 brake drum maximum diameter輪輞直徑/in121314151620制動鼓最大內(nèi)徑/mm轎車180200240260貨車、客車220240260300320420制動鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)符合QC/T 3091999《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》的規(guī)定。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。初選A=1400/2=700cm2 摩擦襯片起始角摩擦襯片起始角如圖51所示。有時為了適應(yīng)單位壓力的分布情況,將襯片相對于最大壓力點(diǎn)對稱布置,以改善制動效能和磨損的均勻性。β/2=100100176。 制動器中心到張開力作用線的距離在滿足制動輪缸或凸輪能夠布置在制動鼓內(nèi)的條件下,應(yīng)使距離a盡可能地大,以提高起制動效能,初步設(shè)計(jì)時可暫取左右。初步設(shè)計(jì)可取=。不能單純地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)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求,后者對蹄式制動器是非常重要的。制動蹄的結(jié)構(gòu)尺寸和斷面形狀應(yīng)保證其剛度好,但小型車用鋼板制的制動蹄腹板上有時開有一、兩條徑向曹,使蹄的彎曲剛度小些,以便使制動蹄摩擦襯片于制動鼓之間的接觸壓力均勻,因而使襯片的磨損較為均勻,并可減少制動時的尖叫聲。制動蹄腹板和翼緣的厚度,轎車的約為3mm5mm;貨車的約為5mm8mm。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上,粘貼的允許其磨損厚度較大,使用壽命增長,但不易更換襯片;鉚接的噪聲較小。制動鼓的材料應(yīng)于摩擦襯片的材料相匹配,以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。鼓筒變形后的布圓柱度過大時也易引起制動器的自鎖或踏板振動。為此,沿鼓口的外緣鑄有整圈的加強(qiáng)肋條,也常加鑄一些軸向肋條以提高其散熱性能。制動鼓在工作載荷作用下會變形,致使蹄鼓間單位壓力不均勻,且會損失少許踏板行程。為防止這些現(xiàn)象需提高制動鼓的剛度。制動鼓相對于輪轂的對中是以某一直徑的圓柱表面的配合來定位,并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內(nèi)工作表面,以保證兩者的軸線重合。其許用不平衡度對轎車為15Ncm20Ncm;對貨車為30Ncm40Ncm。壁厚取大些也有利于增大其熱容量,但試驗(yàn)表明,壁厚由11mm增至20mm時,摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。制動鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔,用于檢查制動器間隙。 摩擦襯片摩擦襯片的的材料應(yīng)該滿足如下要求:(1)具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。(2)具有良好的耐磨性。通常要求制動盤的磨耗不大于襯塊的1/10。壓縮變形太大影響制動主缸的排量和踏板行程,降低制動靈敏度。(4)制動時不應(yīng)產(chǎn)生噪聲,對環(huán)境無污染。(6)有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,以及足夠的抗剪切能力。要求摩擦襯塊在300C加熱板上作用30min后,背板的溫度不超過190C,防止防塵罩、密封圈過早老化和制動液溫度迅速升高。它有制造容易,成本低,不易刮傷對偶等優(yōu)點(diǎn)。由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬磨阻材料,具有較高的耐熱性和耐磨性,今年來得到廣泛的應(yīng)用。制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩,因此它應(yīng)有足夠的剛度。重型汽車則采用可鍛鑄鐵KTH370—12的制動底板。 摩擦材料摩擦材料的基本要求:1)摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定。2)耐磨性好。4)有一定的耐油、耐濕、抗腐蝕及抗膠合性能。當(dāng)前,在制動器廣泛采用著模壓材料,它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后,在高溫廠模壓成型的。其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料,使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。若金屬纖維和粉末的含量在40%以上,則稱為半金屬摩擦材料,這種材料在美、歐各國廣泛用于轎車的盤式制動器上,已成為制動摩擦材料的主流。其抗熱衰退和抗水衰退性能好,但造價(jià)高,適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動器負(fù)荷重的汽車。此間隙量應(yīng)盡可能小,因?yàn)橹苿酉档脑S多工作性能受此間隙影響而變化。為保證制動鼓與制動襯片之間在使用期間始終有出設(shè)定的間隙量,要求采用間隙自動調(diào)整裝置。一般來說,;()。設(shè)計(jì)中。采用這類間隙自調(diào)裝置時,制動器安裝在汽車上后不需要人工精細(xì)調(diào)整,只需要進(jìn)行一次完全制動即可調(diào)整到設(shè)定間隙,并且在行車過程中隨時補(bǔ)償過量間隙。鼓式制動器間隙自動調(diào)整的一般方法:(1)采用輪缸張開裝置可采用不同的方法及其響應(yīng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)制動鼓與摩擦襯片間的間隙。凸輪工作表面螺旋線的半徑增量和支承銷的偏心量應(yīng)超過襯片的厚度。凸輪位置的改變是靠裝在臂上的渦輪蝸桿副來實(shí)現(xiàn)的,因此臂又稱為調(diào)整臂(3)采用楔塊張開裝置該結(jié)構(gòu)的制動器工作間隙是借助于調(diào)整套筒,棘爪和調(diào)整螺釘進(jìn)行自動調(diào)整。朝向套筒一側(cè)的棘爪端面則做成與套筒外表面的螺旋棘齒相配的齒槽。當(dāng)套筒和柱塞返回原始位置時,棘爪和套筒的相互作用便使套筒轉(zhuǎn)動某一角落,從而使調(diào)整螺釘旋出相應(yīng)的距離。 制動器支撐裝置二自由度制動蹄的支承,結(jié)構(gòu)簡單,并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。例如采用偏心支承銷或偏心輪。其支座為可鍛鑄鐵(KTH 370—12)或球墨鑄鐵(QT 40018)偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好件并防止這些零件的腐蝕磨損。有時在制動底板上附加一壓緊裝置,使制動蹄中部靠向制動底板,而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入,以保持制動蹄的正確位置。凸輪及其軸是由可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵的支架支撐,而支架則用螺栓或鉚釘固定在制動底板上。滾輪由45號鋼制造并高頻淬火。為了使汽車汽車能在接近于由上式確定的坡度傾角為的坡路上停駐,則應(yīng)使后軸上的駐車制動力矩接近于由所確定的極限值(此處不應(yīng)是因?yàn)榈木壒?,式中的為車輪的有效半徑),并保證在下坡路上能停駐的坡度不小于法規(guī)規(guī)定值。設(shè)計(jì)中,此重型貨車在上坡時可能停駐的極限上坡路傾角為重型貨車在上坡時可能停駐的極限下坡路傾角為 中央制動器的計(jì)算設(shè)計(jì)中中央制動器選取帶式。圖52帶式中央制動器的一般結(jié)構(gòu)FIG. 52 belt type central brake general structure對于圖52所示的帶式制動器,其平衡條件為 (56)式中:—輸入力,N; ,—制動帶力,N; —制動器尺寸,mm; —制動帶包角,(176。設(shè)計(jì)中取=200mm,=30mm,=60mm,=,=,=1500N代入式(56)得,。通常只考慮襯片徑向變形的影響,其他零件的影響較小而忽略不計(jì)。但用解析方法方法精確計(jì)算沿蹄片長度方向的壓力分布規(guī)律比較困難,因?yàn)槌四Σ烈r片有彈性容易變形外,制動鼓,制動蹄以及支承也會有彈性變形,但與摩擦襯片的變形量相比,則相對很小,故在通常的近似計(jì)算中只考慮襯片徑向變形的影響,其他零件變形的影響較小,可忽略不計(jì),即通常作如下一些假設(shè):(1)制動鼓,制動蹄為絕對剛性體(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制動蹄有一個自由度和兩個自由度之分,本設(shè)計(jì)中前輪所采用的單向雙領(lǐng)蹄和后輪所用的領(lǐng)從蹄的蹄片均為繞支承銷轉(zhuǎn)動的蹄片,為一個自由度。如圖53(a)所示,制動蹄在張開力P作用下繞支承銷點(diǎn)轉(zhuǎn)動張開,設(shè)其轉(zhuǎn)角為,則蹄片上某任意點(diǎn)A的位移 =的徑向線上。此時摩擦襯片在張開力和摩擦力的作用下,繞支承銷中心轉(zhuǎn)動角。由于角很小,可以認(rèn)為:則所求的摩擦襯片的徑向變形為:考慮到,則由等腰三角形可知:代入上式,得摩擦襯片的徑向變形和壓力變形分別為: (59) 計(jì)算蹄片上的制動力矩制動轉(zhuǎn)矩目前一般采用效能因數(shù)法或分析圖解法計(jì)算,本書采用效能因數(shù)法計(jì)算。設(shè)制動蹄的制動力矩和效能因數(shù)分別為T和Kt,輸入張開力F,制動鼓半徑為R,則 (510)效能因數(shù)是單位為1的系數(shù)。 圖張開力計(jì)算簡圖Figure expansionary force calculation diagram(1)領(lǐng)蹄 假定蹄鼓之間的單位壓力是沿周向均勻分布的,這一假定與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn),據(jù)此算出的制動力矩較實(shí)際數(shù)值大,根據(jù)上面的分析計(jì)算可知,蹄片壓力沿摩擦襯片長度的分布符合正弦曲線規(guī)律,根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得領(lǐng)蹄效能因數(shù)為 (511)式中 其中h==. 將數(shù)據(jù)代入公式求得 mm所以(2)從蹄制動效能因數(shù),其公式為 (512)式中: 代入公式得:,,由此可得制動器的效能因數(shù),本設(shè)計(jì)采用的是非平衡式凸輪驅(qū)動機(jī)構(gòu),所以得對于凸輪張開機(jī)構(gòu),張開力F: (513)汽車制動力總和F與整車質(zhì)量m的百分比:則可知該制動力符合標(biāo)準(zhǔn)。如果f ﹤c′cosδ1 /(R1 c′Sinδ1) 就不會自鎖。 摩擦襯片磨損特性計(jì)算摩擦襯片的磨損受溫度、摩擦力、滑磨速度、制動鼓的材質(zhì)及加工情況,以及襯片本身材質(zhì)等許多因素的影響,因此在理論上計(jì)算磨損特性極為困難。從能量的觀點(diǎn)來說,汽車制動過程即是將汽車的機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。此時,由于制動時間很短,實(shí)際上熱量還來不及散逸到大氣中就被制動器所吸收,致使制動器溫度升高。能量負(fù)荷越大,則襯片的磨損越嚴(yán)重。目前,各國常用的指標(biāo)是比能量耗散率,即單位時間內(nèi)襯片單位摩擦面積耗散的能量,通常用的計(jì)量單位為。雙軸汽車的單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量耗散率分別為 (514)式中:—汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù);—汽車總質(zhì)量;,—汽車制動初速度與終速度,m/s;計(jì)算時總質(zhì)量10t以上的汽車取=km/h(m/s);—制動減速度,m/s,計(jì)算時取j=;—制動時間,單位為s;—前、后制動器襯片(襯塊)的摩擦面積;(mm)—制動力分配系數(shù)。通過以上計(jì)算可知,均符合條件。管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢,作用滯后時間較長(~),因此在制動閥到制動氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時有必要加設(shè)氣動的第二級控制元件——繼動閥(即加速閥)以及快放閥。另外,制動氣室排氣時也有較大噪聲。圖61氣壓雙回路制動系示意圖 diagram of dualcircuit brake system pressure1—空氣壓縮機(jī);2—前制動器室;3—放氣閥;4—濕儲氣囊;5—安全閥;6—三通管;7—管接頭;8—儲氣筒;9—單向閥;10—掛車制動閥;11—后制動氣室;12—分離開關(guān);13—連接頭;14—串聯(lián)雙腔活塞式制動閥;15—?dú)鈮罕恚?6—?dú)鈮赫{(diào)節(jié)閥;此制動系統(tǒng)中,采用的是雙回路氣壓制動。壓縮空氣在濕氣筒內(nèi)冷卻并進(jìn)行油水分離之后,在分別經(jīng)過兩個單向閥9進(jìn)入濕氣筒8的前后腔,當(dāng)其中一個回路因故障而失效時,另一回路可繼續(xù)工作,以使汽車保持有一定的制動能力,因此也提高了汽車的行駛安全性。其中,— 。為了減少氣壓制動系統(tǒng)尤其是貯氣罐的體積和質(zhì)量,、。為此,就要進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。膜片式的結(jié)構(gòu)簡單,對室壁的加工要求不高,無摩擦副,密封性較好,但所容許的形成較小,膜片壽命也不及活塞式的。制動氣室輸出的推桿推力Q應(yīng)保證制動器制動蹄所需的張力。根據(jù)凸輪形狀的不同,a和h可能會隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化a取30mm,h取110mm。對于活塞式制動氣室:A=式中:D活塞或氣缸直徑。對于在使用過程中推桿行程不變的剛性中間傳動機(jī)構(gòu),取=;對于帶有摩擦
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