汽車電磁制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車電磁制動(dòng)器的設(shè)計(jì)院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 10-4班 學(xué)生姓名： 高帆 指導(dǎo)教師： 李榮 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一四年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Electromagnetic BrakeCandidate：Gao FanSpecialty：Vehicle EngineeringClass： 10-4Supervisor：Lecturer Li RongHeilongjiang Institute of Technology2014-06Harb

2、in黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要 電磁制動(dòng)器在國外已普遍應(yīng)用于拖掛式車輛制動(dòng)系統(tǒng)，國內(nèi)尚未應(yīng)用,但為了滿足國外市場的需要，電磁制動(dòng)器系統(tǒng)的研發(fā)已經(jīng)開始，目前，國內(nèi)制動(dòng)系統(tǒng)的生產(chǎn)企業(yè)缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電磁制動(dòng)器產(chǎn)品，影響了參與國際市場競爭。開展乘用車電磁制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件(電磁體)的關(guān)鍵技術(shù)研究，既是提高汽車制動(dòng)器性能的需要,又能為我國相關(guān)企業(yè)參與國際市場競爭提供有力支持，同時(shí)推進(jìn)我國汽車制動(dòng)器行業(yè)的科技進(jìn)步。運(yùn)用電磁場理論，結(jié)合試驗(yàn)研究,確定了電磁體的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)。分析電磁體工作特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)電磁體在車輛制動(dòng)時(shí)內(nèi)外側(cè)磨損不均勻和電磁體自身旋轉(zhuǎn)力矩導(dǎo)致卡死等弊端，影響使用壽命。本設(shè)計(jì)選用

3、了四輪鼓式制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電磁制動(dòng)器。關(guān)鍵詞：制動(dòng)器；電磁鐵；鼓式制動(dòng)器；模態(tài)分析；制動(dòng)系統(tǒng) ABSTRACT Electromagnetic brakes have been widely used in foreign countries trailer braking system is not yet applied, but in order to meet the needs of foreign markets, R & D electromagnetic brake system has started, the current domestic production ent

4、erprises lack the braking system with independent intellectual property rights electromagnetic brake products, the impact of the competition in the international market. Research on key technologies of key components to carry out passenger electromagnetic brake system (electromagnets), and both need

5、 to improve the performance of automotive brakes, but also provide strong support for China-related enterprises to participate in international competition, while advancing the science and technology of Chinas automotive brake industry progress. The use of electromagnetic theory, combined with exper

6、imental studies to determine the structure and performance parameters of the electromagnet. Analysis electromagnet work characteristics found electromagnet inside and outside the vehicle when braking uneven wear and electromagnets cause stuck their rotation torque and other defects, affecting life.

7、The design uses a four drum brake systems designed on the basis of electromagnetic brake. Keywords: Detent; Electromagnet; Drum Brake; Modal Analysis; Braking System目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題研究目的與意義11.1.1 研究目的11.1.2 研究意義11.2 課題研究現(xiàn)狀及分析11.2.1 電磁制動(dòng)器的簡介11.2.2 國外汽車電磁制動(dòng)器研究現(xiàn)狀31.2.3 國內(nèi)汽車電磁制動(dòng)器研究現(xiàn)狀31.3 研究的

8、基本內(nèi)容、擬解決的主要問題31.4 技術(shù)路線及研究方法4第2章 制動(dòng)器總體方案設(shè)計(jì)62.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)型式的選擇62.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式的方案比較選擇72.3 本章小結(jié)10第3章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算113.1 輕型商用車的主要技術(shù)參數(shù)113.2 制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇113.2.1 同步附著系數(shù)113.2.2 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率133.2.3 制動(dòng)器最大的制動(dòng)力矩153.3 制動(dòng)器因數(shù)和制動(dòng)蹄因數(shù)163.4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)203.4.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)203.4.2 摩擦片摩擦系數(shù)223.5 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算223.5.1 制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律223.5.

9、2 制動(dòng)器因數(shù)及摩擦力矩分析計(jì)算243.5.3 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩263.6 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算303.7 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算323.8 駐車制動(dòng)計(jì)算333.9 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)343.9.1 制動(dòng)鼓343.9.2 制動(dòng)蹄353.9.3 制動(dòng)底板353.9.4 制動(dòng)蹄的支承353.9.5 摩擦材料363.9.6 制動(dòng)摩擦襯片363.9.7 制動(dòng)器間隙373.10 制動(dòng)蹄支承銷剪切應(yīng)力計(jì)算373.11 本章小結(jié)39第4章 電磁體的設(shè)計(jì)計(jì)算404.1 電磁鐵介紹404.2 電磁鐵的設(shè)計(jì)步驟404.3 本章小結(jié)41第5章 制動(dòng)鼓有限元分析425.1 概念425.1.1 ANSY

10、S概念425.1.2 模態(tài)分析概念425.2 制動(dòng)鼓模態(tài)分析435.2.1 制動(dòng)鼓模型的創(chuàng)建43 5.2.2 網(wǎng)格劃分445.3 模態(tài)分析流程455.4 約束與載荷515.5 本章小結(jié)58總結(jié)59參考文獻(xiàn)60致謝62第1章 緒 論1.1課題研究目的與意義1.1.1研究目的隨著社會(huì)生產(chǎn)力的提高，科技的不斷發(fā)展使人們對汽車駕駛的舒適性及便捷性的要求不斷提高，所以汽車行業(yè)中出現(xiàn)了無人駕駛的概念。無人駕駛汽車是一種集自動(dòng)控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智能、視覺計(jì)算等眾多技術(shù)于一體的智能汽車。然而無人駕駛汽車最重要的一點(diǎn)就是安全性能一定要極高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是無人駕駛汽車的重要組成部分。電磁制動(dòng)器用電纜代替管路，

11、提高制動(dòng)器的靈敏度、可靠性高、安裝方便、尤其是制動(dòng)系統(tǒng)安裝簡單可靠，并永遠(yuǎn)避免了泄露和氣阻的現(xiàn)象發(fā)生，控制器設(shè)計(jì)方便更利于實(shí)現(xiàn)ABS，電磁制動(dòng)器的研究為汽車自動(dòng)化、智能化提供了必備條件。電磁制動(dòng)器對于汽車安全性的提高起著至關(guān)重要的作用，如果一輛汽車不具備防抱死系統(tǒng)，那么在汽車進(jìn)行緊急剎車時(shí)，輪胎會(huì)被鎖死，導(dǎo)致車輛失控發(fā)生側(cè)滑。然而日常行車時(shí)，駕駛員要經(jīng)常反復(fù)性踩制動(dòng)踏板來防止汽車輪胎鎖死。該系統(tǒng)還可以時(shí)刻了解輪胎情況，在輪胎即將鎖死時(shí)及時(shí)做出相應(yīng)反應(yīng)。有效的避免汽車在行駛時(shí)發(fā)生側(cè)滑或翻車。電磁制動(dòng)器是一種新型的制動(dòng)器，與傳統(tǒng)的氣壓式、液壓式相比電磁式制動(dòng)器有其突出的優(yōu)點(diǎn)，正在被我們越來越多的關(guān)

12、注。1.1.2 研究意義本課題的選擇是讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)有關(guān)汽車制動(dòng)器知識(shí)對汽車電磁制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。由于汽車電磁制動(dòng)器目前還在研究當(dāng)中，所以學(xué)生的能力得到充分鍛煉，能夠使學(xué)生更多更好的了解制動(dòng)器設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過對本課題的研究使學(xué)生可以完成理論課程與實(shí)踐相結(jié)合。1.2課題研究現(xiàn)狀及分析1.2.1電磁制動(dòng)器的簡介 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的功用是使行駛中的汽車根據(jù)行駛條件或駕駛員的意愿，減速、停車、保持某一定穩(wěn)定速度或一停使的汽車保持不動(dòng)。電磁制動(dòng)系統(tǒng)比液壓制動(dòng)系統(tǒng)控制信號(hào)傳遞迅速、硬件簡單及易于集成化。 制動(dòng)器是機(jī)械系統(tǒng)中用于產(chǎn)生阻礙活動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢的力或力矩的裝置。其主要由制動(dòng)架、制動(dòng)件、操

13、縱裝置等組成。制動(dòng)器的實(shí)質(zhì)是將制動(dòng)器中運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成其他形式的能。由于旋轉(zhuǎn)元件的形狀不同，汽車制動(dòng)器可分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器。本次我們研究的是鼓式制動(dòng)器，原因是一般輕型轎車是前輪制動(dòng)力大于后輪，后輪主要使其輔助制動(dòng)作用所以后輪會(huì)采用成本比較低的鼓式制動(dòng)器，就是所謂的前盤后鼓式制動(dòng)器。目前電磁制動(dòng)器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用還局限于重型汽車?yán)纾悍寇?、拖車、掛車。由于重型汽車的車速一般不?huì)太高制動(dòng)力不會(huì)太大，所以采用四輪鼓式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器按受力不同分為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、雙領(lǐng)蹄式和雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、雙從蹄式制動(dòng)器、増力式制動(dòng)器。 在本課題中前輪采用單向增力式制動(dòng)器，由于其制動(dòng)效能很高，居各

14、式制動(dòng)器之首，而且結(jié)構(gòu)比較簡單。后輪則采用領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，其效能穩(wěn)定，前進(jìn)倒退行駛的制動(dòng)效果不變，結(jié)構(gòu)簡單成本低，便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)易于調(diào)整蹄片和制動(dòng)鼓之間的間隙。 電磁制動(dòng)器的并不是一個(gè)新興事物，它早在其他領(lǐng)域已應(yīng)用廣泛例如：起重機(jī)絞盤制動(dòng)、電梯制動(dòng)等。電磁制動(dòng)器的是現(xiàn)代工業(yè)中一種理想的自動(dòng)化執(zhí)行元件，主要起傳遞動(dòng)力和控制運(yùn)動(dòng)等作用。電磁制動(dòng)器的工作原理是 當(dāng)有電流通過電磁制動(dòng)器磁性線圈時(shí)，電磁力吸合剎車片，使用剎車片釋放制動(dòng)盤，這時(shí)傳動(dòng)軸帶著制動(dòng)盤正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者啟動(dòng)。當(dāng)切斷電磁制動(dòng)器的電流時(shí)，那么剎車片脫離制動(dòng)盤，制動(dòng)盤與剎車片及法蘭盤之間生產(chǎn)摩擦力矩，使用傳動(dòng)軸快速停止。電磁制動(dòng)器一

15、般由磁軛 、銜鐵、 線圈 、彈簧等部件組成。失電釋放制動(dòng) 可以調(diào)整銜鐵和磁軛之間的氣隙(氣隙越小，作用力越大)和磁軛上面的緊盯來達(dá)到更大的力矩要求。電磁制動(dòng)器是一種將軸或者回轉(zhuǎn)體使其制動(dòng)、停止或者保持的裝置，而利用電磁力來動(dòng)作的就稱之為電磁制動(dòng)器或者電磁剎車器。電磁制動(dòng)器分為電磁粉末制動(dòng)器、電磁渦流制動(dòng)器和電磁摩擦式制動(dòng)器。在本課題中選用的是電磁摩擦式制動(dòng)器，其原理是激磁線圈通電產(chǎn)生磁場，通過磁軛吸合銜鐵，銜鐵通過聯(lián)結(jié)件實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 電磁制動(dòng)器不僅考慮滿足轎車常規(guī)制動(dòng)性能要求的前提下，還需要考慮汽車的有限空間。因而需要對制動(dòng)器増力機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)計(jì)算，使其能利用最小的空間占有率達(dá)到最有效的増力

16、效果。電磁制動(dòng)器的核心部件就是電磁鐵，一般的電磁鐵分為交流和直流兩種供電方式。由于汽車上的供電方式是直流供電，而且直流電磁具有節(jié)能、長壽、生產(chǎn)工藝簡單、低噪音等交流電磁所不具備的特點(diǎn)。1.2.2國外汽車電磁制動(dòng)器研究現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對于世界汽車技術(shù)領(lǐng)域來說最顯著的成就就是防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的實(shí)用與推廣。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模的集成電路的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，ABS已經(jīng)成為了性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應(yīng)用前景的成熟產(chǎn)品。一些國家與地區(qū)（例如：歐洲、日本、美國等）已經(jīng)制定相關(guān)法規(guī)，令A(yù)BS系統(tǒng)成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。 現(xiàn)在國外已經(jīng)將電磁制動(dòng)器運(yùn)用在拖車和房車上

17、，制動(dòng)技術(shù)國外仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，鄖古德里奇、ABS、霍尼韋爾等公司對汽車電制動(dòng)技術(shù)均取得了自己的專利。1903年，斯特克勒（Setckel）首先申請了一種電磁制動(dòng)裝置的專利。1936年，魯爾.塞瑞真（Raoul Sarazin）首次將電磁制動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到汽車上。1.2.3 國內(nèi)汽車電磁制動(dòng)器研究現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的不斷成熟與提高，電磁制動(dòng)系統(tǒng)將是機(jī)動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的新方向。我國江蘇大學(xué)也曾研究過一種新型電磁制動(dòng)器，是應(yīng)用于掛車上的鼓式摩擦型電磁制動(dòng)器，電磁制動(dòng)器的是國內(nèi)外掛車制動(dòng)的發(fā)展方向。而在國內(nèi)我們的這個(gè)技術(shù)才剛剛起步，處于初級(jí)階段。1.3研究的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、本文研究主要

18、包括以下幾個(gè)方面： 1). 制動(dòng)器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，包括機(jī)構(gòu)整體構(gòu)造，關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)。 2). 研究汽車鼓式制動(dòng)器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)。 2). 設(shè)計(jì)并制造汽車電磁制動(dòng)器,包括制動(dòng)方式的設(shè)計(jì)、材料的選擇、制動(dòng)輔材料的選擇及電磁線圈的設(shè)計(jì)。 3).電磁鐵組件的設(shè)計(jì)和理論的分析，根據(jù)所需的制動(dòng)力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)。例如：線圈的匝數(shù)、線圈的勵(lì)磁電流、鐵芯的尺寸。 4).制動(dòng)性能分析與研究，對設(shè)計(jì)好的制動(dòng)器研究其制動(dòng)時(shí)間響應(yīng)，制動(dòng)能力，噪聲，發(fā)熱與散熱等問題。 同時(shí)選擇最切合題目要求的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、校核，主要包括：計(jì)算電磁制動(dòng)器電磁鐵的主要參數(shù)并對其進(jìn)行校核計(jì)算；對增力機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算校核

19、；最后應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制圖繪制總成裝配圖、零件圖，并撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。2、擬解決主要問題 過濾并收集汽車電磁制動(dòng)器的相關(guān)資料； 確定制動(dòng)器主要參數(shù)：(制動(dòng)鼓內(nèi)徑、摩擦襯片寬度和包角、摩擦片起始角、制動(dòng) 器中心到張開力作用線的距離、制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo))。 計(jì)算鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓、制動(dòng)底板、制動(dòng)輪缸等主要部件的參數(shù)。 繪制裝配圖； 繪制并完成零件圖； 完成設(shè)計(jì)說明書。 1.4技術(shù)路線及研究方法收集汽車電磁制動(dòng)器的相關(guān)資料鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及校核領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及校核單向增力式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及校核.電磁制動(dòng)器的電磁體部分的設(shè)計(jì)及校核繪制裝配圖繪制零件圖完成設(shè)計(jì)說明書研究方法： 確定總體方案：以電磁

20、鐵為動(dòng)力來源，通過機(jī)械增力機(jī)構(gòu)將電磁力放大并推動(dòng)摩擦襯塊從而產(chǎn)生制動(dòng)，然后分別設(shè)計(jì)機(jī)械增力機(jī)構(gòu)和電磁體部分。 通過對理論的分析并利用Pro/e、ANSYS、CAD等機(jī)械建模、動(dòng)力學(xué)分析、有限元分析軟件輔助設(shè)計(jì)，既而完成本課題的初步設(shè)計(jì)。按照設(shè)計(jì)參數(shù)制作該制動(dòng)器的原理樣機(jī)。 第2章 制動(dòng)器總體方案設(shè)計(jì)2.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)型式的選擇汽車車輪制動(dòng)器主要用于行車制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)也有駐車制動(dòng)之用。汽車制動(dòng)器的形式主要有摩擦式、液力式、和電磁式等三種。汽車電磁式制動(dòng)器雖然有作用滯后性能好、而且易于連接接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是由于成本太高，只運(yùn)用在部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用

21、于緩速器上。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器2。摩擦式制動(dòng)器按照摩擦副的結(jié)構(gòu)不同，分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用于中央制動(dòng)器；鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器應(yīng)用最為廣泛。鼓式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于商用車，同時(shí)鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)比較簡單、制造成本低廉。鼓式制動(dòng)器分為外束型鼓式制動(dòng)器和內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄又安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的凸緣上；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定

22、摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器?，F(xiàn)外束型鼓式制動(dòng)器主要用于中央制動(dòng)器的設(shè)計(jì)1。作為一款輕型載貨商用車，考慮到制造維修成本以及制動(dòng)效能等方面因素，采用四輪鼓式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器可按照其制動(dòng)蹄的受力情況的不同分類(見圖2.1)，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能與制動(dòng)鼓的受力平衡情況以及車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能（振動(dòng)頻率）的影響均不同2。 （a） （b） （c） （d） （e） （f）（a）領(lǐng)從蹄式（凸輪張開）；（b）領(lǐng)從蹄式（制動(dòng)輪缸張開）；（c）雙領(lǐng)蹄式（非 雙向，平

23、衡式）；（d）雙向雙領(lǐng)蹄式；（e）單向增力式；（f）雙向增力式圖2.1鼓式制動(dòng)器簡圖制動(dòng)蹄按照其制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向和張開時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致，有領(lǐng)蹄與從蹄之分。制動(dòng)蹄張開的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中屬中等；前進(jìn)和倒退行駛的制動(dòng)效果是不變的；結(jié)構(gòu)較簡單，而且成本低；便于附裝在駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；易于調(diào)整蹄片之間的間隙。在乘用車和總質(zhì)量較小的商用車的后輪制動(dòng)器2上得到較廣泛的應(yīng)用。輕型商用車總質(zhì)量較小，因而采用結(jié)構(gòu)簡單，低成本的領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器。本文前輪采用了増力式鼓式制動(dòng)器，后輪則采用了領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器。

24、2.2 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式的方案比較選擇制動(dòng)器根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類型。而按力的傳遞方式不同又分機(jī)械式、液壓式、氣壓式三類，如表2.1所示。表2.1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式制動(dòng)力源力的傳遞方式用途型式制動(dòng)力源工作介質(zhì)型式工作介質(zhì)簡單制動(dòng)系（人力制動(dòng)系）司機(jī)體力機(jī)械式桿系或鋼絲繩僅限于駐車制動(dòng)液壓式制動(dòng)液部分微型汽車的行車制動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)系氣壓動(dòng)力制動(dòng)系發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力空氣氣壓式空氣中、重型汽車的行車制動(dòng)氣壓-液壓式空氣、制動(dòng)液液壓動(dòng)力制動(dòng)系制動(dòng)液液壓式制動(dòng)液伺服制動(dòng)系真空伺服制動(dòng)系司機(jī)體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力空氣液壓式制動(dòng)液轎車，微、輕、中型汽車的行車制動(dòng)

25、氣壓制動(dòng)系空氣液壓伺服制動(dòng)系制動(dòng)液簡單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動(dòng)力源，故亦稱人力制動(dòng)。其中，又分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式完全靠桿系傳力，由于其機(jī)械效率低，傳動(dòng)比小，潤滑點(diǎn)多，且難以保證前、后軸制動(dòng)力的正確比例和左、右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車的行車制動(dòng)裝置中已被淘汰。但因其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠(故障少)，還廣泛地應(yīng)用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中2。液壓式簡單制動(dòng)(通常簡稱為液壓制動(dòng))用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：作用滯后時(shí)間較短(0.10.3s)；工作壓力高(可達(dá)1020MPa)，因而輪缸尺寸小，可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，直接作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)(或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)

26、構(gòu))，而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件，使之結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量??；機(jī)械效率較高(液壓系統(tǒng)有自潤滑作用)。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓傳輸，使制動(dòng)系效能降低，甚至完全失效。液壓制動(dòng)曾廣泛應(yīng)用在轎車、輕型貨車及一部分中型貨車上。動(dòng)力制動(dòng)即利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成，并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的勢能作為汽車制動(dòng)的全部力源。駕駛員施加于踏板或手柄上的力，僅用于回路中控制元件的操縱。因此，簡單制動(dòng)中的踏板力和踏板行程之間的反比例關(guān)系，在動(dòng)力制動(dòng)中便不復(fù)存在，從而可使踏板力較小，同時(shí)又有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐?。氣壓制?dòng)是應(yīng)用最多的動(dòng)力制動(dòng)之一。其主要優(yōu)點(diǎn)為操縱輕便、工作可靠、不易出故

27、障、維修保養(yǎng)方便；此外，其氣源除供制動(dòng)用外，還可以供其它裝置使用。其主要缺點(diǎn)是必須有空氣壓縮機(jī)、貯氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、成本高；管路中壓力的建立和撤除都較慢，即作用滯后時(shí)間較長(0.3s0.9s)，因而增加了空駛距離和停車距離，為此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣筒的距離過遠(yuǎn)的情況下，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)元件繼動(dòng)閥(亦稱加速閥)以及快放閥；管路工作壓力低，一般為0.5MPa0.7MPa，因而制動(dòng)氣室的直徑必須設(shè)計(jì)得大些，且只能置于制動(dòng)器外部，再通過桿件和凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，這就增加了簧下質(zhì)量；制動(dòng)氣室排氣有很大噪聲。氣壓制動(dòng)在總質(zhì)量8t以上的貨車和客車上得到廣泛應(yīng)用。由于主、掛車的

28、摘和掛都很方便，所以汽車列車也多用氣壓制動(dòng)。用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源而構(gòu)成的氣頂液制動(dòng)，也是動(dòng)力制動(dòng)。它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)，因氣壓系統(tǒng)管路短，作用滯后時(shí)間也較短。但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高，所以主要用在重型汽車上。全液壓動(dòng)力制動(dòng)，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的液壓作為制動(dòng)力源，有閉式(常壓式)與開式(常流式)兩種。開式(常流式)系統(tǒng)在不制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)液在無負(fù)荷情況下由液壓泵經(jīng)制動(dòng)閥到貯液罐不斷循環(huán)流動(dòng)；而在制動(dòng)時(shí)，則借閥的節(jié)流而產(chǎn)生所需的液壓并傳人輪缸。閉式回路因平時(shí)總保持著高液壓，對密封的要求較高，但對制動(dòng)操縱的反應(yīng)比開式的快。在液壓泵出故障時(shí)，開式的即不起制動(dòng)

29、作用，而閉式的還有可能利用蓄能器的壓力繼續(xù)進(jìn)行若干次制動(dòng)。全液壓動(dòng)力制動(dòng)除了有一般液壓制動(dòng)系的優(yōu)點(diǎn)以外，還有制動(dòng)能力強(qiáng)、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，即使產(chǎn)生汽化現(xiàn)象也沒有什么影響等好處。但結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，目前應(yīng)用并不廣泛。各種形式的動(dòng)力制動(dòng)在動(dòng)力系統(tǒng)失效時(shí)，制動(dòng)作用即全部喪失。伺服制動(dòng)的制動(dòng)能源是人力和發(fā)動(dòng)機(jī)并用。正常情況下其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，還可以全靠人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)以產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力，因而從中級(jí)以上的轎車到重型貨車，都廣泛采用伺服制動(dòng)。按伺服力源不同，伺服制動(dòng)有真空伺服制動(dòng)、空氣伺服制動(dòng)和液壓伺服制動(dòng)三類。真

30、空伺服制動(dòng)與空氣伺服制動(dòng)的工作原理基本一致，但伺服動(dòng)力源的相對壓力不同。真空伺服制動(dòng)的伺服用真空度(負(fù)壓)一般可達(dá)0.05MPa0.07MPa；空氣伺服制動(dòng)的伺服氣壓一般能達(dá)到0.6MPa0.7MPa，故在輸出力相同的條件下，空氣伺服氣室直徑比真空伺服氣室的小得多。但是，空氣伺服系統(tǒng)其它組成部分卻較真空伺服系統(tǒng)復(fù)雜得多。真空伺服制動(dòng)多用于總質(zhì)量在1.1t1.35t以上的轎車和裝載質(zhì)量在6t以下的輕、中型貨車，空氣伺服制動(dòng)則廣泛用于裝載質(zhì)量為6t12t的中、重型貨車，以及少數(shù)幾種高級(jí)轎車上。CA1041總質(zhì)量4.06t，本次設(shè)計(jì)采用真空助力式伺服制動(dòng)系統(tǒng)。2.3 本章小結(jié)本章主要對輕型商用車制動(dòng)

31、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較和論證選擇，通過對制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式，制動(dòng)管路布置的結(jié)構(gòu)型式三個(gè)方面對制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了整體上的選擇。9第3章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 車輪制動(dòng)器是行車制動(dòng)系的重要部件。按GB7258-2004的規(guī)定，行車制動(dòng)必須作用在車輛的所有的車輪上。3.1 輕型商用車的主要技術(shù)參數(shù)在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中需預(yù)先給定的整車參數(shù)如表3.1所示表3.1 CA1041商用車整車參數(shù)已知參數(shù)車型東風(fēng)小康V22軸距L（mm）2820整車整備質(zhì)量（Kg）1250滿載質(zhì)量（Kg）1700滿載時(shí)質(zhì)心距前軸中心線的距離（mm）1420滿載時(shí)質(zhì)心距后軸中心線的距離（mm）1400空載時(shí)質(zhì)心高度（mm）

32、805滿載時(shí)質(zhì)心高度（mm）7893.2 制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)及其選擇3.2.1 同步附著系數(shù)對于前后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死，當(dāng)汽車在不同值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下三種情況4。1、當(dāng)時(shí)線在曲線下方，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；2、當(dāng)時(shí)線位于曲線上方，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性；3、當(dāng)時(shí)制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，這時(shí)也是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。為了防止汽車制動(dòng)時(shí)前輪失去轉(zhuǎn)向能力和后輪產(chǎn)生側(cè)滑，希望在制動(dòng)過程中，在即將出現(xiàn)車輪抱死但尚無任何車輪

33、抱死時(shí)的制動(dòng)減速度為該車可能產(chǎn)生的最高減速度。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動(dòng)（前、后車輪同時(shí)抱死）時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，為制動(dòng)強(qiáng)度。在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度。這表明只有在的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。附著條件的利用情況可以用附著系數(shù)利用率（或稱附著力利用率）來表示，可定義為 （3.1）式中：汽車總的地面制動(dòng)力； 汽車所受重力； 汽車制動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)時(shí)，利用率最高。現(xiàn)代的道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甚至甩尾會(huì)發(fā)生掉頭而喪失操縱穩(wěn)定性，因此后輪先抱死的情況

34、是最不希望發(fā)生的，所以各類轎車和一般載貨汽車的值均有增大趨勢。國外有關(guān)文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)：轎車?。回涇嚾橐?。我國GB126761999附錄制動(dòng)力在車軸（橋）之間的分配及掛車之間制動(dòng)協(xié)調(diào)性要求中規(guī)定了除、外其他類型汽車制動(dòng)強(qiáng)度的要求。 對于制動(dòng)強(qiáng)度在0.150.3之間，若各軸的附著利用曲線位于公式確定的與理想附著系數(shù)利用直線平行的兩條直線（如圖3.1）之間，則認(rèn)為滿足條件要求；對于制動(dòng)強(qiáng)度，若后軸附著利用曲線能滿足公式，則認(rèn)為滿足的要求4。參考與同類車型的值，取。圖3.1 除、外的其他類別車輛的制動(dòng)強(qiáng)度與附著系數(shù)要求3.2.2 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率根據(jù)選定的同步附著系數(shù)，已知：

35、（3.2）式中：汽車軸距，mm； 制動(dòng)力分配系數(shù)； 滿載時(shí)汽車質(zhì)心距前軸中心的距離；滿載時(shí)汽車質(zhì)心距后軸中心的距離； 滿載時(shí)汽車質(zhì)心高度。求得： 進(jìn)而求得 （3.3） （3.4） 式中：制動(dòng)強(qiáng)度； 汽車總的地面制動(dòng)力； 前軸車輪的地面制動(dòng)力； 后軸車輪的地面制動(dòng)力。 當(dāng)時(shí)，故，；。 此時(shí)，符合GB126761999的要求。 當(dāng)時(shí)，可能得到的最大總制動(dòng)力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。此時(shí)求得：表3.2 取不同值時(shí)對比GB 12676-1999的結(jié)果0.10.20.30.40.50.60.72473.45238.08344.611862.315878.622716.337000.80.0620

36、.13150.20950.29780.39870.51490.55740.6210.65750.69830.77460.79730.85820.9290GB126761999符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)時(shí)，可能得到的最大的制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。此時(shí)求得：表3.3 取不同值時(shí)對比GB 12676-1999的結(jié)果0.622716.30.51490.8582GB126761999符合國家標(biāo)準(zhǔn)3.2.3 制動(dòng)器最大的制動(dòng)力矩為保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。最大制動(dòng)力是在汽車附著質(zhì)量被完

37、全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力 成正比。所以，雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為： （3.5） 式中：汽車質(zhì)心離前、后軸的距離； 同步附著系數(shù)； 汽車質(zhì)心高度。 制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 （3.6） 式中：前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)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； 車輪的有效半徑。對于選取較大值的各類汽車，應(yīng)從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸制動(dòng)力矩為 （3.7） （3.8） 式中：該

38、車所能遇到的最大附著系數(shù)； 制動(dòng)強(qiáng)度； 車輪有效半徑。Nm Nm單個(gè)車輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為 、的一半，為2457.22 Nm 和1258.22Nm。3.3 制動(dòng)器因數(shù)和制動(dòng)蹄因數(shù)制動(dòng)器因數(shù)又稱為制動(dòng)器效能因數(shù)。其實(shí)質(zhì)是制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評(píng)比不同結(jié)構(gòu)型式的制動(dòng)器的效能。制動(dòng)器因數(shù)可定義為在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即 （3.9）式中：制動(dòng)器效能因數(shù)制動(dòng)器的摩擦力矩； 制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑； 輸入力，一般取加于兩制動(dòng)蹄的張開力(或加于兩制動(dòng)塊的壓緊力)的平均值為輸入力。 對于鼓式制動(dòng)器，設(shè)作用于兩蹄的張開力分別為、，制動(dòng)

39、鼓內(nèi)圓柱面半徑即制動(dòng)鼓工作半徑為，兩蹄給予制動(dòng)鼓的摩擦力矩分別為和，則兩蹄的效能因數(shù)即制動(dòng)蹄因數(shù)分別為： （3.10） （3.11）整個(gè)鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)則為 （3.12）當(dāng)時(shí)，則 （3.13）蹄與鼓間作用力的分布，其合力的大小、方向及作用點(diǎn)，需要較精確地分析、計(jì)算才能確定。今假設(shè)在張力P的作用下制動(dòng)蹄摩擦襯片與鼓之間作用力的合力N如圖3.2所示作用于襯片的B點(diǎn)上。這一法向力引起作用于制動(dòng)蹄襯片上的摩擦力為為摩擦系數(shù)。a，b，c，h，R 及為結(jié)構(gòu)尺寸，如圖3.2所示。圖3.2 鼓式制動(dòng)器的簡化受力圖對領(lǐng)蹄取繞支點(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （3.14）由上式得領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為 （3.15）當(dāng)制動(dòng)

40、鼓逆轉(zhuǎn)時(shí)，上述制動(dòng)蹄便又成為從蹄，這時(shí)摩擦力的方向與圖3.2所示相反，用上述分析方法，同樣可得到從蹄繞支點(diǎn)A的力矩平衡方程，即 （3.16） （3.17）由式(3-15)可知：當(dāng)趨近于占時(shí)，對于某一有限張開力，制動(dòng)鼓摩擦力趨于無窮大。這時(shí)制動(dòng)器將自鎖。自鎖效應(yīng)只是制動(dòng)蹄襯片摩擦系數(shù)和制動(dòng)器幾何尺寸的函數(shù)。通過上述對領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器制動(dòng)蹄因數(shù)的分析與計(jì)算可以看出，領(lǐng)蹄由于摩擦力對蹄支點(diǎn)形成的力矩與張開力對蹄支點(diǎn)的力矩同向而使其制動(dòng)蹄因數(shù)值大，而從蹄則由于這兩種力矩反向而使其制動(dòng)蹄因數(shù)值小。兩者在=0.30.35范圍內(nèi)，當(dāng)張開力時(shí)，相差達(dá)3倍之多。圖3.3給出了領(lǐng)蹄與從蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對摩擦系

41、數(shù)的關(guān)系曲線。由該圖可見，當(dāng)增大到一定值時(shí)，領(lǐng)蹄的和均趨于無限大。它意味著此時(shí)只要施加一極小張開力，制動(dòng)力矩將迅速增至極大的數(shù)值，此后即使放開制動(dòng)踏板，領(lǐng)蹄也不能回位而是一直保持制動(dòng)狀態(tài)，發(fā)生“自鎖”現(xiàn)象。這時(shí)只能通過倒轉(zhuǎn)制動(dòng)鼓消除制動(dòng)。領(lǐng)蹄的和隨的增大而急劇增大的現(xiàn)象稱為自行增勢作用。反之，從蹄的和隨的增大而減小的現(xiàn)象稱為自行減勢作用。在制動(dòng)過程中，襯片的溫度、相對滑動(dòng)速度、壓力以及濕度等因素的變化會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)的改變。而摩擦系數(shù)的改變則會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)效能即制動(dòng)器因數(shù)的改變。制動(dòng)器因數(shù)對摩擦系數(shù) 的敏感性可由來衡量，因而稱為制動(dòng)器的敏感度，它是制動(dòng)器效能穩(wěn)定性的主要決定因素，而除決定于摩擦副材料

42、外，又與摩擦副表面的溫度和水濕程度有關(guān)，制動(dòng)時(shí)摩擦生熱，因而溫度是經(jīng)常起作用的因素，熱穩(wěn)定性更為重要。熱衰退的臺(tái)架試驗(yàn)表明，多次重復(fù)緊急制動(dòng)可導(dǎo)致制動(dòng)器因數(shù)值減小50%，而下長坡時(shí)的連續(xù)和緩制動(dòng)也會(huì)使該值降至正常值的30%。1領(lǐng)蹄；2從蹄圖3.3制動(dòng)蹄因數(shù)及其導(dǎo)數(shù)與摩擦系數(shù)的關(guān)系由圖3.3也可以看出，領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)雖大于從蹄，但其效能穩(wěn)定性卻比從蹄差。就整個(gè)鼓式制動(dòng)器而言，也在不同程度上存在以為表征的效能本身與其穩(wěn)定性之間的矛盾。由于盤式制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)對摩擦系數(shù)的導(dǎo)數(shù)()為常數(shù)，因此其效能穩(wěn)定性最好。3.4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)3.4.1 鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)1、制動(dòng)鼓直徑 當(dāng)輸入

43、力一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，則制動(dòng)力矩越大，且使制動(dòng)器的散熱性能越好。但直徑的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增加，使汽車的非懸掛質(zhì)量增加，不利于汽車的行駛的平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有一定的間隙，以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸即可求得制動(dòng)鼓直徑的尺寸。由于CA1041采用14的輪輞所以取，制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比的一般范圍為：貨車 。=35.56mmmm2、制動(dòng)蹄摩擦片寬度、制動(dòng)蹄摩擦片的包角和單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積由制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列的規(guī)定，選取制動(dòng)蹄摩擦片寬度mm；摩擦片厚度mm。摩擦襯片的包角通常在范圍內(nèi)選取，試

44、驗(yàn)表明，摩擦襯片包角時(shí)磨損最小，制動(dòng)鼓的溫度也最低，而制動(dòng)效能則最高。再減小雖有利于散熱，但由于單位壓力過高將加速磨損。包角也不宜大于，因?yàn)檫^大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作用不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。綜上所述選取領(lǐng)蹄，從蹄單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積： （3.18） 式中：單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積，mm2 制動(dòng)鼓內(nèi)徑，mm； 制動(dòng)蹄摩擦片寬度，mm； 分別為兩蹄的摩擦襯片包角，（）。cm2表3.4 制動(dòng)器襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量t單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積cm2轎車客車與貨車（多為）（多為）由表3.4數(shù)據(jù)可知設(shè)計(jì)符合要求。3、摩擦襯片起始角摩擦襯片起始角如圖3.4所示。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，

45、并令。領(lǐng)蹄包角從蹄包角圖3.4鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù)4、張開力的作用線至制動(dòng)器中心的距離在滿足制動(dòng)輪缸布置在制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離（見圖3.4）盡可能地大，以提高其制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際情況取mm。5、制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置與如圖3.4所示，制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸盡可能地小設(shè)計(jì)時(shí)常取mm，以使盡可能地大，初步設(shè)計(jì)可暫取，根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況取mm。3.4.2 摩擦片摩擦系數(shù)選擇摩擦片時(shí)，不僅希望起摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定性好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純的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(dòng)器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。

46、后者對蹄式制動(dòng)器是非常重要的各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性能越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)，并非一定要追求最高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于250時(shí)，保持摩擦系數(shù)=0.350.4已不成問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取=0.3可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。3.5 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律 從前面的分析可知，制動(dòng)器摩擦材料的摩擦系數(shù)及所產(chǎn)生的摩擦力對制動(dòng)器因數(shù)有很大影響。掌握制動(dòng)蹄摩擦面上的壓力分布規(guī)律，有助于

47、正確分析制動(dòng)器因數(shù)。在理論上對制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律作研究時(shí)，通常作如下一些假定：（1）制動(dòng)鼓、蹄為絕對剛性；（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由于本次設(shè)計(jì)采用的是領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)鼓，現(xiàn)就領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)鼓制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律進(jìn)行分析。如圖3.5所示，制動(dòng)蹄在張開力P作用下繞支承銷點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)張開，設(shè)其轉(zhuǎn)角為，則蹄片上某任意點(diǎn)A的位移為 = （3.19）式中；制動(dòng)蹄的作用半徑。由于制動(dòng)鼓剛性對制動(dòng)蹄運(yùn)動(dòng)的限制，則其徑向位移分量將受壓縮，徑向壓縮為圖3.5 制動(dòng)摩擦片徑向變形分析簡圖從圖3.5中的幾何關(guān)系可看到=因?yàn)闉槌Ａ?，單位壓力和變形成正比，所以蹄片上?/p>

48、意一點(diǎn)壓力可寫成 (3.20)式中：摩擦片上單位壓力。 即制動(dòng)器蹄片上壓力呈正弦分布，其最大壓力作用在與連線呈90的徑向上。上述分析對于新的摩擦襯片是合理的，但制動(dòng)器在使用過程中摩擦襯片有磨損，摩擦襯片在磨損的狀況下，壓力分布又會(huì)有差別。按照理論分析，如果知道摩擦襯片的磨損特性，也可確定摩擦襯片磨損后的壓力分布規(guī)律。根據(jù)國外資料，對于摩擦片磨損具有如下關(guān)系式 （3.21） 式中：W磨損量； K磨損常數(shù)； 摩擦系數(shù)； 單位壓力； 磨擦襯片與制動(dòng)鼓之間的相對滑動(dòng)速度。圖3.6 作為磨損函數(shù)的壓力分布值通過分析計(jì)算所得壓力分布規(guī)律如圖3.6所示。圖中表明在第11次制動(dòng)后形成的單位面積壓力仍為正弦分布。如果摩擦襯片磨損有如下關(guān)系： （3.22）式中：磨損常數(shù)。則其磨損后的壓力分布規(guī)律為(C也為一常數(shù))。結(jié)果表示于圖3.6。3.5.2 制動(dòng)器因數(shù)及摩擦力矩分析計(jì)算 如前所述，通常先通過對制動(dòng)器摩擦力矩計(jì)算的分析，再根據(jù)其計(jì)算式由定義得出制動(dòng)器因數(shù)BF的表達(dá)式。假設(shè)鼓式制動(dòng)器中制動(dòng)蹄只具有一個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，由此可得：（1）定出制動(dòng)器基本結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦片包角及其位置布置參數(shù)，并規(guī)定制