鼓式制動器 設(shè)計說明書

1、車輛工程專業(yè)課程設(shè)計題目：鼓式制動器設(shè)計學(xué)院機械與能源工程學(xué)院專業(yè)車輛工程年級車輛10級班級車輛1012 姓名李開航學(xué)號 2010715040 成績指導(dǎo)老師 賴祥生I目錄第1章 緒論11.1制動系統(tǒng)設(shè)計的目的11.2制動系統(tǒng)設(shè)計的要求1第2章 鼓式制動器的設(shè)計計算及相關(guān)說明22.1鼓式制動器有關(guān)計算22.1.1基本參數(shù)22.1.2確定前后軸制動力矩分配系數(shù)22.1.3鼓式制動器制動力矩的確定32.2鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取42.2.1制動鼓半徑42.2.2制動鼓摩擦襯片的包角、寬度、和起始角42.2.3張開力作用線至制動器中心的距離42.2.4制動蹄支銷中心的坐標位置52.2.5摩

2、擦片的摩擦系數(shù)52.3后輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算52.4摩擦襯片的磨損特性計算62.5駐車計算8第3章 鼓式制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計103.1制動鼓103.2制動蹄113.3制動底板123.4支承123.5制動輪缸133.6摩擦材料133.7制動器間隙13第4章 鼓式制動器的三維建模14第5章 結(jié)論15參考文獻16第1章 緒論1.1制動系統(tǒng)設(shè)計的目的汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng),它是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系中直接制約汽車運動的一個關(guān)鍵裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全

3、性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。1.2制動系統(tǒng)設(shè)計的要求本次的課程設(shè)計選擇了鼓式制動器，制定出制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，確定計算制動系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)制動器主要參數(shù)設(shè)計和液壓驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)計算。利用CATIA繪制裝配圖，布置圖和零件圖。最終進行制動力分配編程，對設(shè)計出的制動系統(tǒng)的各項指標進行評價分析。第2章 鼓式制動器的設(shè)計計算及相關(guān)說明2.1鼓式制動器有關(guān)計算2.1.1基本參數(shù)整車質(zhì)量：空載：1700kg滿載：2480kg質(zhì)心高度：空載：hg=0.8m滿載：hg=0.7m軸距： L=2.6m輪

4、距: L=1.4m最高車速： 115km/h車輪工作半徑：381mm輪胎： 195/70R14C 同步附著系數(shù)：=0.62.1.2確定前后軸制動力矩分配系數(shù)前后軸制動力矩分配系數(shù)公式（2-1）式中：-質(zhì)心到后軸；m-同步附著系數(shù)；-滿載時質(zhì)心高度；mL-軸距；m把=0.91m，=0.6，=0.7m，L=2.6m 代入公式（2-1）得2.1.3鼓式制動器制動力矩的確定由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩公式：（2-2）式中：-該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q-制動強度；-車輪有效半徑；mm-質(zhì)心到前軸的距離；m-滿載時質(zhì)心高度；m-后軸最大制動力矩；Nmm G-汽車滿載重力；NL-汽車

5、軸距；m把G=24800N，L=2.6m，=1.69m，q=0.66，=0.7m，=381mm代入公式（2-2）得，后軸=2.77Nmm后輪的制動力矩為=0.785Nmm前軸= T=0.51/(1-0.51)2.77=2.88Nmm前輪的制動力矩為2.88/2=1.44Nmm2.2鼓式制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取2.2.1制動鼓半徑輪胎規(guī)格為195/60R14 85H 輪輞為14in 輪輞直徑/in1213141516制動鼓內(nèi)徑/mm轎車180200240260-貨車220240260300320查表得制動鼓內(nèi)徑D=260mm D=15*25.4=381mm根據(jù)轎車D/在0.700.83之

6、間選取取D/=0.75D=284mm，2.2.2制動鼓摩擦襯片的包角、寬度、和起始角制動蹄摩擦襯片的包角在=范圍內(nèi)選取。取=根據(jù)單個制動器總的襯片米廠面積取200300取A=250根據(jù)QC/T309-1999取得b=60mm由起始角公式，計算得起始角35。2.2.3張開力作用線至制動器中心的距離根據(jù)e=0.8R取R=124.5mm，得：e=0.8×143=113.6mm2.2.4制動蹄支銷中心的坐標位置制動蹄支撐銷中心的坐標位置a與c根據(jù)a=0.8R取R=142mm得：a=0.8×142=113.6mm c取值在規(guī)定范圍內(nèi)盡可能小些取c=30mm2.2.5摩擦片的摩擦系數(shù)選

7、擇摩擦片時，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜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。在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，取f=0.3可使計算結(jié)果接近實際值。另外，在選擇摩擦材料時，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。所以選擇摩擦系數(shù)f=0.3。2.3后輪制動輪缸直徑與工作容積的設(shè)計計算輪缸直徑公式（2-3）式中：p制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或灌錄液壓，p=8Mp12Mp.取p=10Mp；查Santana2000轎車使用與維護手冊得P=7065N；把P=7065N，p=10Mp，=3

8、.14，代入公式（2-3）得=30mm根據(jù)GB7524-87標準規(guī)定的尺寸中選取,因此輪缸直徑為30mm。輪缸工作容積公式（2-4）式中：-一個輪缸的工作容積；mm-一個輪缸活塞的直徑；mm n -輪缸活塞的數(shù)目；-一個輪缸完全制動時的行程；mm一個輪缸完全制動時的行程公式（2-5）式中：消除制動蹄與制動鼓間的間隙所需的輪缸活塞行程。由于摩擦襯片變形而引起的輪缸活塞。，分別為鼓式制動器的變形與制動鼓的變形而引起的輪缸活塞行程。初步設(shè)計時可取2mm把=30mm，=2mm代入公式（2-4）得=2826mm2.4摩擦襯片的磨損特性計算摩擦襯片的磨損特性計算摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、

9、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計算磨損性能是困難的。但試驗表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。汽車的制動過程，是將其機械能（動能、勢能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負荷。能量負荷愈大，則摩擦襯片（襯塊）的磨損亦愈嚴重。1）比能量耗散率雙軸汽車的單個后輪制動器的比能量耗散率比能量耗散率公式（2-6）式中：-汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；-汽車總質(zhì)量；kg-汽車制動初速度；

10、m/s -汽車制動末速度；m/s-制動時間； s -制動減速度；-后制動器襯片的摩擦面積；-制動力分配系數(shù)；根據(jù)公式 j=g （2-7）式中j-制動減速度；-同步附著系數(shù)； g-加速度；把=0.6，g=10代入公式（2-7）得0.6×106；根據(jù)公式 (把=22.2m/s,=0m/s,=1,=2480kg,=25000mm, t=3.7s,代入公式（2-6）得e=7=1.6轎車鼓式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于1.8，故符合要求。2）比滑磨功磨損和熱的性能指標可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功，即比滑磨功來衡量，其公式：（2-8）式中：-汽車總質(zhì)量；

11、kg-車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積；-最高制動初速度；m/s -許用比滑磨功，轎車取1000J/1500J/。把=1550kg，=752cm，代入公式（2-8）得 L =1497J/1000J/1500J/故符合要求。2.5駐車計算1)汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角根據(jù)公式（2-9）式中：-車輪與路面摩擦系數(shù)；-汽車質(zhì)心至前軸間距離；m-軸距;m-汽車質(zhì)心高度；m把=0.7，=1.69m，L=2.6m,=0.7m 代入公式（2-9）得最大停駐坡的高度應(yīng)不小于16%20%，故符合要求。2）汽車可能停駐的極限下坡路傾斜角根據(jù)公式（2-10）式中：-車輪與路面摩擦系數(shù)；-汽車質(zhì)心至前軸間距離；m

12、-軸距；m-汽車質(zhì)心高度；m把=0.7，=1.69m，L=2.6m,=0.7m 代入公式（2-10）得=38最大停駐坡的高度應(yīng)不小于16%20%，故符合要求。第3章 鼓式制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1制動鼓制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。制動鼓相對于輪轂的對中是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。兩者裝配后還需進行動平衡。其許用不平衡度對轎車為15N·cm20 N·cm；對貨車為30 N·cm40 N·

13、;cm?？蛙囈笃渲苿庸墓ぷ鞅砻娴膱A度和同軸度公差0.03mm，徑向跳動量0O 5mm，靜不平衡度15N.cm。制動鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗表明，壁厚由ll mm增至20 mm時，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為7mm12mm；中、重型載貨汽車為13mm18mm。制動鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動器間隙。本次設(shè)計采用的材料是HT20-40。制動鼓如圖3-1所示。圖3-1 制動鼓3.2制動蹄制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm5mm；貨車的約為5mm8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為45mm5mm；貨

14、車多為8mm以上。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。本次制動蹄采用的材料為HT200。制動蹄如圖3-2所示。圖3-2制動蹄3.3制動底板制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制功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。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵KTH37012的制動底板。剛度不足會使制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計采用45號鋼。制動底板如圖3-3所示。圖3-3制動底板3.4支承二自由度制動篩的支承，結(jié)構(gòu)

15、簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH37012)或球墨鑄鐵(QT40018)件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。具有長支承銷的支承能可靠地保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。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。3.5制動輪缸制動輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開

16、機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸簡為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插人槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞；少數(shù)有四個等直徑活塞；雙領(lǐng)路式制動器的兩蹄則各用一個單活塞制動輪缸推動。本次設(shè)計采用的是HT250。3.6摩擦材料各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5，少數(shù)可達0.7。設(shè)計計算制動器時一般取0.30.35。選用摩擦材料時應(yīng)注意，一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。取摩擦系數(shù)為0.3。3.7制動器間隙

17、一般，鼓式制動器的設(shè)定間隙為0.20.5mm；盤式制動器的為0.10.3mm。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生機械變形和熱變形，因此制動器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過試驗來確定。另外，制動器在工作過程中會因為摩擦襯片(襯塊)的磨損而加大，因此制動器必須設(shè)有間隙調(diào)整機構(gòu)。取間隙為0.5mm。第4章 鼓式制動器的三維建模鼓式制動器的整體設(shè)計由pro-e軟件建成的模型如圖4-1所示，二維圖詳見圖號gszdq20130115。圖4-1鼓式制動器第5章 結(jié)論在本次課程設(shè)計中我首先查閱了大量鼓式制動器的資料，比較分析了市面上幾種不同的鼓式制動器，

18、完成了鼓式制動器的總體設(shè)計方案。通過兩天的時間完成鼓式制動器的基本參數(shù)的選擇、設(shè)計、計算；接著通過畫草圖完成鼓式制動器的初步總布置設(shè)計；然后用一周的時間完成了鼓式制動器的制動鼓、制動底板、制動蹄等零部件的建模，最終裝配成功得到三維實體數(shù)據(jù)模型；最后使用CAXA軟件制作了鼓式制動器的總布置設(shè)計工程圖并撰寫了鼓式制動器總布置設(shè)計說明書。此次課程設(shè)計可以說在某種程度上是一種嘗試，通過查閱大量的有關(guān)汽車制動系統(tǒng)資料后，使我學(xué)到了很多先進的制動系統(tǒng)的相關(guān)知識。同時，還提高了對三維建模軟件的熟悉程度，學(xué)到了一些新的有關(guān)建模和裝配的技巧。這對我接下來的畢業(yè)設(shè)計起到了十分重要的作用，當然，此次設(shè)計并不能稱得上是最完美的作品，但至少能在某種程度上緩解或克服汽車制動時出現(xiàn)的一些問題。同時，課程設(shè)計也是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)情況的一次檢驗，使我