論文浮鉗盤式制動器

1、-原始數(shù)據(jù):整車質(zhì)量：空載：1550kg；滿載：2000kg質(zhì)心位置：a=L1=1.35m；b=L2=1.25m質(zhì)心高度：空載：hg=0.95m；滿載：hg=0.85m軸距：L=2.6m輪距: L=1.8m最高車速：160km/h車輪工作半徑：370mm輪轂直徑：140mm輪缸直徑：54mm輪胎：195/60R14 85H1.同步附著系數(shù)的分析 (1)當(dāng)時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；(2)當(dāng)時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性；(3)當(dāng)時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。分析說明，汽車在同步附著系數(shù)

2、為的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為，即，q為制動強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時，到達(dá)前輪或后輪即將抱死的制動強(qiáng)度,這說明只有在的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6，故取.同步附著系數(shù)：0.62.確定前后軸制動力矩分配系數(shù)常用前制動器制動力與汽車總制動力之比來說明分配的比例，稱為制動器制動力分配系數(shù)，用表示，即：，式中，：前制動器制動力；：后制動器制動力；：制動器總制動力。由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)，則分配系數(shù)可由下式得到：根據(jù)公式：得：3.制動器制動力矩確實定為了保證汽車有良好的制動效能，要求合理地確定前，后輪制動器的制動力矩。根據(jù)汽車

3、滿載在瀝青，混凝土路面上緊急制動到前輪抱死拖滑，計算出后輪制動器的最大制動力矩由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩：式中：該車所能遇到的最大附著系數(shù)； q：制動強(qiáng)度；：車輪有效半徑；：后軸最大制動力矩； G：汽車滿載質(zhì)量； L：汽車軸距；其中q=0.66 故后軸=1.57Nmm后輪的制動力矩為=0.785Nmm前軸= T=0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm前輪的制動力矩為3.2/2=1.6Nmm2.浮鉗盤式制動器主要構(gòu)造參數(shù)確實定2.1制動盤直徑D制動盤直徑D希望盡量大些，這時制動盤的有效半徑得以增大，就可以降低制動鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤

4、直徑D受輪毅直徑的限制通常，制動盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%90%，總質(zhì)量大于2t的車輛應(yīng)取其上限。通常，制造商在保持有效的制動性能的情況下，盡可能將零件做的小些，輕些。輪輞直徑為14英寸(1英寸=2.54cm)，又因為M=2000kg，取其上限。在本設(shè)計中：,取D=256mm。2.2制動盤厚度h制動盤厚度h直接影響著制動盤質(zhì)量和工作時的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制開工作時的溫升，制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的，而為了通風(fēng)散熱，可以在制動盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動盤在兩個制動外表之間鑄有冷卻葉片。這種構(gòu)造使制動盤鑄件顯著的增加了冷卻

5、面積。車輪轉(zhuǎn)動時，盤扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)，有效的冷卻制動。通常，實心制動盤厚度為l0mm20mm，具有通風(fēng)孔道的制動盤厚度取為20mm 50mm，但多采用20mm30mm。在本設(shè)計中選用通風(fēng)式制動盤，h取20mm。2.3摩擦襯塊外半徑R2與半徑R1推薦摩擦襯塊外半徑R2與半徑R1的比值不大于1.5。假設(shè)比值偏大，工作時襯塊的外緣與側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終將導(dǎo)致制動力矩變化大。在本設(shè)計中取外半徑R2=104mm，,則半徑R1=80mm。2.4摩擦襯塊工作面積A摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6kg/3.5kg/圍選取。汽車空載質(zhì)量為1550kg，前輪空載時地載荷

6、為852.5kg，所以852.5/(3.5*4)<A<852.5/(1.6*4)，即60.89<A<110.7。在本設(shè)計中取襯塊的夾角為50°。摩擦襯塊的工作面積A：A取76²。經(jīng)過計算最終確定前輪制動器的參數(shù)如下：制動盤直徑D=256mm；取制動盤厚度h=20mm；摩擦襯片外半徑R2=104mm，半徑=80mm；制動襯塊工作面積A=76cm2；活塞直徑=輪缸直徑=54mm3.制動效能分析3.1制動減速度制動系的作用效果，可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。假設(shè)汽車是在水平的，堅硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動力是由制動器產(chǎn)生。

7、此時式中汽車前、后輪制動力矩的總合。=785+1600=2385Nm=370mm=0.37mm汽車總重 m=2000kg代入數(shù)據(jù)得=(785+1600)/0.37×2000=6.16m/s轎車制動減速度應(yīng)在5.87m/s,所以符合要求。3.2制動距離S在勻減速度制動時，制動距離S為S=1/3.6t1+ t2/2V+ V2/254式中，t1消除制動盤與襯塊間隙時間，取0.1s t2制動力增長過程所需時間,取0.2s V=30km/h故S=1/3.60.1+ 0.2/230+ 30/254×0.7=7.2m轎車的最大制動距離為：S=0.1V+V/150S=0.130+30/15

8、0=9mS<S所以符合要求。3.3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)，外表加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要準(zhǔn)確計算磨損性能是困難的。但試驗說明，摩擦外表的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和外表狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。汽車的制動過程，是將其機(jī)械能動能、勢能的一局部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間制動摩擦產(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(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則摩擦襯片襯塊的磨損亦愈嚴(yán)重。雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率為：式中：汽

9、車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動時，；：汽車總質(zhì)量；，：汽車制動初速度與終速度/；計算時轎車取27.8/；：制動時間，；按下式計算：制動減速度，；：前輪制動器襯片的摩擦面積；=7600mm：制動力分配系數(shù)。則=5.7轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0，故符合要求。假設(shè)摩擦襯片壓力與制動盤面接觸良好，且各處單位壓力分布均勻，則在鉗盤式制動器扇形摩擦襯面上任取一微小面積:dA = RdRd,在這微小面積上產(chǎn)生的微摩擦力矩為:dM=qRµdA=µqR²dRd,式中q為摩擦片與制動盤之間的單位面積上的壓力，µ為摩擦片的摩擦系數(shù)，則單側(cè)摩擦片作用于制動盤上的制

10、動力矩為可由下式積分求得:M'=µpR²dRd=µpR²dR=µp(R23-R13)N.m則盤式制動器的總制動力矩為：M=µq(R23-R13)4.性能約束(1)制動力矩約束：汽車制動器制動力矩應(yīng)該小于地面的摩擦力矩，否則會發(fā)生車輪抱死現(xiàn)象而產(chǎn)生側(cè)滑，從而失去穩(wěn)定性，即：MG式中：路面附著系數(shù)；G：整車重量(N)；：制動力分配系數(shù)；：車輪有效半徑。(2)摩擦片壓力約束：摩擦片應(yīng)到達(dá)要求的耐磨性或使用壽命，對于摩擦片最大許用單位壓力P，一般按經(jīng)歷取值，因此，摩擦片單位面積壓力不得超過許用單位壓力P，即：<P(3)比能量耗散

11、率約束：如果比能量耗散率過高，不僅會加快制動摩擦片的磨損，而且可能引起制動盤的龜裂，因此所施加的約束為：eW/mm式中：m：整車質(zhì)量(kg)；e：盤式制動器時，取60W/mm；T：為制動時間。(4)制動盤一次制動的溫升：T=GV2/254C1M1t式中M1：制動盤的質(zhì)量(Kg)M1=,其中為制動盤的密度7900/m3 C1：制動盤的熱容量J/(Kg·K)對鋼和鑄鐵取C=523J/(Kg.K); V：制動初速度(Km/h)取30Km/ht一次制動最大允許溫升，一般不大于15即288.15K(5)摩擦襯塊面積：由于摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6kg/-3.5kg/圍選取。汽車空載

12、質(zhì)量為1550kg，前輪空載時地載荷為852.5kg，所以852.5/(3.5*4)<A<852.5/(1.6*4)，即60.89<A<110.7于是6089<<11070。(6)構(gòu)造約束1) D0.77Dh2) R2+lD/2 3) Dg/2+2R14) 1.27R2/Rl1.63其中：Dh：輪輞直徑(mm)；Dg：輪轂直徑(mm)；1、2：分別為構(gòu)造設(shè)計空間裕量(mm)。浮鉗盤式制動器主要部件構(gòu)造確實定制動盤盤式制動器的制動盤有兩個主要局部：輪轂和制動外表。輪轂是安裝車輪的部位，裝有軸承。制動外表是制動盤兩側(cè)的加工外表。它被加工得很仔細(xì)，為制動摩擦塊提供

13、摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)，另一側(cè)朝向車輪中心，稱為側(cè)。按輪轂構(gòu)造分類，制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種構(gòu)造中，輪轂與制動盤的其余局部鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過輪轂，再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點是制動盤廉價些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。本設(shè)計采用的是第二種型式。制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改

14、善冷卻效果，鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大增加散熱面積，降低溫升約2030，但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動盤，其厚度約在l0m13mm之間。本次設(shè)計采用的材料為HT250。制動盤的工作外表應(yīng)光潔平整，制造時應(yīng)嚴(yán)格控制外表的跳動量，兩側(cè)外表的平行度厚度差及制動盤的不平衡量。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動盤兩側(cè)外表不平行度不應(yīng)大于0.008mm,盤的外表擺差不應(yīng)大于0.1mm；制動盤外表粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KTH37012或球墨鑄鐵QT40018制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄。可做成整體的，也可做成兩半并由螺栓連接。其

15、外緣留有開口，以便不必拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動油缸。為了減少傳給制動液的熱量，將活塞的開口端頂靠制動塊的背板?；钊设T鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作外表進(jìn)展鍍鉻處理。為了解決因制動鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動液的熱量的問題，應(yīng)減小活塞與制動塊背板的接觸面積。制動鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或前方。制動鉗位于車軸前可防止輪胎甩出來的泥，水進(jìn)入制動鉗，位于車軸后則可減小制動時輪轂軸承的合成載荷。制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接結(jié)實地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇面形，也有矩形、正方形或長圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量

16、多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了防止制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液汽化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘或噴涂一層隔熱減震墊。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時的警報裝置，以便及時更換摩擦襯片。摩擦材料制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到*一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水(油、制動液)率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率(要求摩擦襯塊在300的加熱板上：作用30min后，背板的溫度不越過190)和低的熱膨脹率，高

17、的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購性能和耐沖擊性能；制動時不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。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(dá)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。本次設(shè)計摩擦系數(shù)選用=0.3。一種是編織材料，它是先用長纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)枯燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動蹄或制動帶上。在100120溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù)(以上)，沖擊強(qiáng)度比模壓材料高45倍。但耐熱性差，在200250以上即不能承受較高的單位壓力，磨損

18、加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動器，尤其是帶式中央制動器。一種是粉末冶金摩擦材料其是以銅粉或鐵粉為主要成分(占質(zhì)量的6080)，加上石墨、瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價高，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。當(dāng)前，在制動器上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。模壓材料的撓性較差故應(yīng)佐按襯片或襯塊規(guī)格模壓。其優(yōu)點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。本次設(shè)