制動(dòng)器設(shè)計(jì)及計(jì)算實(shí)例

1、制動(dòng)器設(shè)計(jì)及計(jì)算實(shí)例制動(dòng)扭矩： 領(lǐng)蹄： 從蹄： 求出 、 、 就可以根據(jù)計(jì)算出制 動(dòng)器的制動(dòng)扭矩。一制動(dòng)器制動(dòng)效能系數(shù)、的計(jì)算1 制動(dòng)器蹄片主要參數(shù)：長(zhǎng)度尺寸：A、B、C、D、r（制動(dòng)鼓內(nèi)徑）、b（蹄片寬）如圖1所示；角度尺寸：、（蹄片包角）、（蹄片軸中心-轂中心連線的垂線和包角平分線的夾角，即最大單位壓力線包角平分線的夾角，隨磨擦片磨損而增大）；為蹄片與制動(dòng)鼓間磨擦系數(shù)。 2 求制動(dòng)效能系數(shù)的幾個(gè)要點(diǎn)1）制動(dòng)時(shí)磨擦片與制動(dòng)鼓全面接觸，單位壓力的大小呈正弦曲線分布，如圖2，位于蹄片軸中心-轂中心連線的垂線方向，其它各點(diǎn)的單位壓力；2）通過(guò)微積分計(jì)算，將制動(dòng)鼓 與磨擦片之間的單位壓 力換算成一個(gè)

2、等效壓力， 求出等效壓力的方向 和力的作用點(diǎn)、 （、），等效力 P所產(chǎn)生的摩擦力 （Page: 1等于）即扭矩(需建 立M和蹄片平臺(tái)受力F之間的關(guān)系)；實(shí)際計(jì)算必須找出M與F之間的關(guān)系式： 3)制動(dòng)扭矩計(jì)算 蹄片受力如圖3：a. 三力平衡領(lǐng)蹄：從蹄：b. 通過(guò)對(duì)蹄片受力平衡分析（對(duì)L點(diǎn)取力矩） 同理： c. 通過(guò)圖解分析求出、與制動(dòng)器參數(shù)之間的關(guān)系，就可以計(jì)算出、 。 3 具體計(jì)算方法： ； ； 1) 在包角平分線上作輔助圓，求Z. 圓心通過(guò)O點(diǎn)，直徑 畫出角線與輔助圓交點(diǎn)，即Z點(diǎn)等效法向分力作用點(diǎn)。 2) Z點(diǎn)：P與的合力、 （制動(dòng)鼓對(duì)制動(dòng)踢的作用合力）3) 蹄片還受力和，與力平衡，力與力相

3、交于 ，將蹄片軸心相連，此即力的方向，、 三力平衡，就可根據(jù)有關(guān)參數(shù)求出 、 （詳見(jiàn)汽車設(shè)計(jì)第二版）。 ； ； ； 根據(jù)制動(dòng)器的有關(guān)參數(shù),就可計(jì)算不同時(shí)，制動(dòng)器領(lǐng)蹄和從蹄的制動(dòng)效能系數(shù)、。例：【EQ140 計(jì)算結(jié)果】EQ140恒力原陽(yáng)（后）EQ1070(后）0.20.30.350.40.450.40.6161.1391.5041.9722.6282.0111.9961.9640.350.4740.5270.5760.6210.5740.5710.580.5680.4160.350.2920.2630.2850.2860.295摩擦片上最大單位壓力位于角處：摩擦片上單位壓力的分配：位于與x-x成

4、角處。單位壓力在x、y方向上分解：P分解為： 對(duì)整個(gè)蹄片x-x方向上合力為：同樣y-y方向上合力為：合力角度 等效壓力： 或方向通過(guò)，以上是固定銷式求合力的方法（含合力的角度）摩擦力矩： ，c為常數(shù)；（另外，摩擦力矩T還可以用積分方法求： ）力矩：由制動(dòng)器的幾何尺寸(、)確定。總等效壓力：由P與輸入力F的關(guān)系可作圖求出（力平衡）故可得出：式中BEF為制動(dòng)器效率因數(shù)。 車 型制 動(dòng) 鼓直 徑 （前橋）（前橋）EQ1404201.1390.4741.9720.5760.292EQ1061（恒力）3202.0110.5740.285EQ1061（原陽(yáng)）3201.9960.5710.286EQ 107

5、03201.9640.580.295JN1504401.20670.48132.14940.58340.271JN1614201.20940.48052.1580.58220.27注：1.對(duì)于凸輪式氣制動(dòng),蹄片軸作支承 =0.4時(shí), 均為2左右, 均為0.58左右,2.行程相同,磨損相同, 宏觀看:3.對(duì)于油剎和楔塊式制動(dòng)器資料介紹的BEF即領(lǐng)蹄: 從蹄：4.帶蹄片軸的氣剎式制動(dòng)器; 5.對(duì)帶蹄片軸的油剎制動(dòng)器及楔形制動(dòng)器: 但 二.凸輪推力及行程的計(jì)算凸輪氣剎制動(dòng)器:制動(dòng)器的效能系數(shù)確定后,制動(dòng)扭矩決定于對(duì)蹄片的推力和制動(dòng)鼓的直徑對(duì)蹄片的推力取決于氣室的推力,調(diào)整臂的長(zhǎng)度及凸輪的形狀凸輪推動(dòng)

6、蹄片的力矩: 推動(dòng)蹄片的力: 上式中表示凸輪的力臂，表示凸輪推蹄片的效率一個(gè)制動(dòng)器的扭矩或：所以要確定、。對(duì)凸輪的設(shè)計(jì)分析(包括升程)1. 幾種制動(dòng)凸輪的介紹制動(dòng)凸輪曲線有漸開(kāi)線,圓弧,阿基米德螺線. 漸開(kāi)線配滾輪結(jié)構(gòu)是鼓式制動(dòng)器的常用結(jié)構(gòu)，它具有效率高，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，從EQ245開(kāi)始采用。1) 圓弧凸輪特點(diǎn)：既不等力臂也 不等升程 是從40年代開(kāi)始使用的易于 加工的凸輪，力臂和升程均隨 凸輪轉(zhuǎn)角的變化而變化。為了 提高效率，保證制動(dòng)力矩的穩(wěn) 定，這種結(jié)構(gòu)已越來(lái)越少，取 而代之的是漸開(kāi)線凸輪配帶滾 輪的蹄片，而且滾輪與滾輪軸 之間保證有潤(rùn)滑，有密封。曲率半徑： 曲率圓中心： 凸輪中心：制動(dòng)凸

7、輪對(duì)蹄片的推力、制動(dòng)氣室推力調(diào)整臂長(zhǎng)度圓弧凸輪為40年代產(chǎn)品延用至今用于EQ 140，EQ240，90年代又開(kāi)始用于EQ1061（氣制動(dòng)）和EQ1070（氣制動(dòng)）分析計(jì)算如下：A 計(jì)算、B 計(jì)算、 的回位力矩 力臂： 效率：取 凸輪升程： （應(yīng)保證磨擦片磨損后仍有足夠的升程）力臂：升程：為凸輪與制動(dòng)蹄片間的摩擦系數(shù)，對(duì)帶滾輪的蹄片取0.07，對(duì)帶平臺(tái)的蹄片取0.19與（與氣室、推桿行程有關(guān)）、（與、有關(guān)）、有關(guān)。2) 漸開(kāi)線凸輪 形成：任意B點(diǎn) 由OBC得：由于（、均用弧度表示） B點(diǎn)沿曲線移動(dòng)時(shí)，OB將轉(zhuǎn)動(dòng)， 和也改變，上面導(dǎo)出的角之間的相互關(guān)系的函數(shù)稱為漸開(kāi)線函數(shù) 稱為角的漸開(kāi)線函數(shù) 特點(diǎn)

8、：等力臂 漸開(kāi)線凸輪是力臂恒等的凸輪，基圓直徑在 之間，基圓直徑再減小，F(xiàn)可增大，但影響回位力矩和升程。基圓直徑大，能保證有足夠高的升程，但尺寸A也較大。 3.阿基米德螺線凸輪 形成：在等速旋轉(zhuǎn)的圓的固定半徑上作等速直線運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的軌跡 特點(diǎn)：等升程 阿基米德螺線凸輪可近似認(rèn)為是等升程的凸輪,升程的大小由 確定，凸輪尺寸A決定于。凸輪中心至曲率，矢量與公法線夾角某點(diǎn)曲率半徑曲線方程： 凸輪轉(zhuǎn)角：壓力腳3） 楔形制動(dòng)器特點(diǎn)：直接將氣室的推力轉(zhuǎn)換成對(duì)蹄片的推力，效率高。蹄片可做成具有兩個(gè)自由段的中等自增益制動(dòng)器，故而可用較小的氣室或較小的制動(dòng)輪鼓徑。但是： （1）蹄片磨損不均（） （2）熱負(fù)荷大 （

9、3）偏摩較明顯制動(dòng)凸輪力臂e：凸輪轉(zhuǎn)角0102030405060708090 力臂(e)圓弧凸輪EQ140910.6812.3913.5414.2814.5914.4513.8912.8811.5恒力56.497.788.839.6210.1110.310.179.2Skada70RT7.999.1810.0810.6710.9410.8810.499.788.777.5漸開(kāi)線凸輪EQ1141G前10EQ1141G后12Steyr12.5貝利埃GCH13田野12/14.5阿基米德螺線凸輪Sdata-1972Dina接觸點(diǎn)曲率半徑： 凸輪中心接觸點(diǎn)曲率中心： 凸輪中心接觸點(diǎn)連線與接觸點(diǎn)法線之間的

10、夾角力臂 制動(dòng)凸輪的升程 凸輪轉(zhuǎn)角(度)0102030405060708090100110圓弧凸輪EQ14001.743.776.048.481113.5516.0218.3720.522.3623.891.53(mm)/10 3.47(max)/10 2080 :14.6mm恒力012.253.75.327.058.8310.6212.361415.4911.79mm/10 2080 :10.11mmSkada706RT01.53.256.98.810.712.514.115.51.61.9/10 2080 :10.09mm漸開(kāi)線凸輪EQ1141G（前）24.226.128.13031.83

11、3.635.437.23940.8EQ1141G（后）19.822.524.527.229.531.73436.238.440.644.2阿基米德螺線凸輪Skata-19721820.49520.9925.4927.9830.4832.9835.4737.9740.4642.9645.46DiNA1618.6221.2423.8526.4729.0931.7134.3336.9539.5642.1844.80圓弧制動(dòng)凸輪度制動(dòng)效率：凸輪轉(zhuǎn)角0102030405060708090100110EQ14074.576.577.377.376.775.573.571.768.865.260.353.7

12、8.287.046.245.375.175.15.165.345.676.186.95恒力54.659.962.767697172718.47.77.17.06.826.97.17.7Skada706-RT84.283.682.681.281.88383.884.3849.188.37.747.427.527.918.579.6111.21需蹄片回位力矩是否足夠和回位彈簧的拉力形成的 與凸輪軸阻力矩及氣室回位力矩有關(guān)。 蹄片回位力矩不僅與彈簧力有關(guān)，還與力臂、有關(guān)。三計(jì)算實(shí)例氣室有效面積（）：欺壓0.10.20.30.40.6（3519D）小氣室74.5883.3893.5996.63（351

13、9G）中氣室100.5102.88106.32107.52大氣室116126.1128.98128.9凸輪軸扭矩 氣壓0.10.20.40.6EQ10608.203818.343641.176963.775812.7627.74256.7585.07439.139.842.142.8EQ1408.203818.343641.176963.775814.531.564.4996.67536.136.83939.8EQ107011.05522.633646.78170.96329.322520.84546.79272.472554.2552.15049.47EQ1070(改11.05522.633

14、646.78170.96328.203818.343641.179663.775857.455.2353.252.67計(jì)算凸輪推力：設(shè)氣壓為0.6Mp、氣室推桿行程S30mm、制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片間的摩擦系數(shù) 0.4及 、時(shí)的制動(dòng)扭距：車型EQ140EQ1061EQ1070制動(dòng)鼓內(nèi)徑r210160160（前）Kg63.7863.7870.96（后）Kgm96.6885.0772.47min0.0510.0680.068new0.06240.0770.0771.2921.2851.2951.9722.0111.9640.5760.5740.5803計(jì)算前制動(dòng)器：第 24 頁(yè) 共 24頁(yè) EQ140

15、=3080 KgEQ1061 =2518 Kg EQ1070 =3821Kg =3375 Kg =4219 Kg =3726 Kg計(jì)算后制動(dòng)器：4669 Kg 5096 Kg 4309 Kg 3817 Kg 4502 Kg 3805 kG計(jì)算結(jié)果：EQ140EQ1061EQ1070前207457027836060962069250609620692后2011299368006092382766050923827660Eq140 、氣壓0.6Mp行程s=30mm =988 Kgm車型EQ140EQ1061EQ1070New前745702783后1129936800最小前609620692后923

16、827660EQ1061、 EQ1070 設(shè)氣壓0.2/0.4Mp, S=30mm, 、 、計(jì)算、：車型EQ1061EQ10700.2/0.4Mp18.38/41.1822.63/46.7827.74/56.7520.85/46.790.0770.0770.0680.0681.2581.2952.0111.9640.5740.5803()前1099/24671346/2781后1662/34001240/2782（）前971/21791188/2456后1468/30031090/2448202/453250/516178/400221/456305/625230/5166270/552203

17、/455EQ1070由小氣室 125 改為 110車型EQ1070改 0.2/0.4Mp（下同）22.63/46.78 18.34/41.48 0.0770.068 1.295 1.964 0.5803()前1346/2781后1096/2448（）前1188/2456后963/2162250/516204/455221/456179/1452制動(dòng)扭距匯總表制動(dòng)扭距（單輪）：車型EQ140EQ1061EQ107EQ1070改0.6Mp0.6前745702783后1129936800前609后923前620692后826600.4Mp0.4前453516516后625516.6455前40045

18、6456后5524554020.2Mp0.2前202250250后305230204前179221221后270203179氣壓0.6Mp可能產(chǎn)生的地面制動(dòng)力（單輪）：輪胎型號(hào)9.00-207.00-167.00-16輪胎半徑（mm）485369369單胎制動(dòng)力（0.6MP）前153619022122后232825372168前125616801875后190322411789氣壓為0.2Mp/0.4Mp是的制動(dòng)力：制動(dòng)器制動(dòng)力M/r 取r=0.369m（單輪）車型Eq1060EQ1070EQ1070改P0.2Mp前482590559后73255048555.1前547678678后82762

19、355355.3P0.4Mp前108412361236后14961233108953.1前122713981396后16941400123353.2EQ1070改過(guò)后，更接近理想分析，同時(shí)能使前后摩擦片的磨損趨于均勻。四、分析1、 關(guān)于制動(dòng)力及其分配的分析1） 理想制動(dòng)力及其分配（）：EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改滿載靜軸荷（Kg）前23602414后69303746重心高度1170800軸距395038000.7g是軸荷轉(zhuǎn)移1926908制動(dòng)時(shí)前軸載荷（Kg）42863322制動(dòng)時(shí)后軸荷（Kg）50042838輪胎規(guī)格/制動(dòng)半徑9.00-20/4857.00-16/3697

20、.00-16/3697.00-16/369理想制動(dòng)力（單輪）前1500116311631163后1751993993993理想制動(dòng)力分配系數(shù)46.153.953.92） 實(shí)際制動(dòng)力及其分配（、P0.6Mp、EQ1061、EQ1070；EQ140）：3） 車型EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改前軸制動(dòng)力125616801875后軸制動(dòng)力190322411789分配39.842.851.2單輪制動(dòng)力車型EQ1061EQ1070EQ1070改0.4Mp前軸制動(dòng)力108412361236后軸制動(dòng)力149612231089分配425053.20.2Mp前軸制動(dòng)力482599599后軸制動(dòng)力732550485分配39.752.155.32、 附著同步系數(shù) EQ140（0.6Mp） EQ1061（0.4Mp） EQ1070（0.4Mp） Eq1070改（0.4Mp） EQ1061后輪抱死側(cè)滑的危險(xiǎn)性大！3、 蹄片單位面積承受的車重（計(jì)及前、后制動(dòng)力分配）車型EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改總重（Kg）9290600070007000蹄片面積（兩輪） 前2111191020112011后3299191026142614 K0.6Mp1.751.361.741