工程機械設計-吳永平-第二篇工程機械底盤設計第十二章制動系

第十二章制動系主要講授內(nèi)容1、制動性能及制動過程分析2、制動器設計3、制動驅(qū)動機構(gòu)

功用：使行駛中的車輛減速甚至停車，或保證其下坡具有穩(wěn)定的行駛速度；使已停駛的車輛能夠駐留原地。（行車制動，停車制動，以及應急制動）組成：由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)組成。類型：根據(jù)制動器結(jié)構(gòu)，分為帶式，蹄式和盤式三種。設計要求：工作可靠，操縱輕便，反映靈敏，散熱性能好，

維修調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)簡單，成本低等。蹄式制動器盤式制動器帶式制動器第一節(jié)制動過程及制動性能分析一、車輪制動過程分析制動前：制動時：有效制動力：抱死的臨界狀態(tài)，最佳制動狀態(tài)。PB不僅取決于制動轉(zhuǎn)矩的大小，還取決于地面的附著條件。制動輪抱死，車輪處于滑移狀態(tài)?！囕喌淖畲笥行е苿恿Φ扔诟街?。制動時機器所能實現(xiàn)的最大減速度

減速系數(shù)（評研制動性能的術語）

:

車輛靜止時車輛行駛制動時二、制動力的分配靜載荷動載荷前橋：后橋：前后橋同時“抱死”時制動力的比值為:

表明:

當機械的結(jié)構(gòu)一定，重心位置一定時，前、后輪制動力的比值是路面附著系數(shù)的函數(shù)。

A點：PBF2＝PBR2，前后輪共同抱死點；B點：PBR1>PBR2，后輪先抱死；C點：PBF3>PBF4，前輪先抱死。前輪先抱死

后輪先抱死

共同抱死三、工程機械的行車制動性能

行車制動性能是指工程機械在行駛狀態(tài)迅速降低行駛速度直至停止的能力。制動性能通常用制動距離來衡量，制動距離是從操縱制動機構(gòu)開始作用到機械完全停止所行駛的距離。

制動距離不是越短越好。制動距離縮短會造成制動減速度的增大，制動力增大，操縱力增大，進而導致機器穩(wěn)定性變差。設計機器時，制動性能只要符合相關標準即可。四制動時整機制動力ΣPB的確定典型制動過程中的減速度與時間的關系曲線制動系反應時間減速度增長時間

按標準中指定的制動初速度v0和制動距離SB，求得最大制動減速度總制動力：

根據(jù)機器工作情況和重心位置來確定分配到每一制動輪的制動力，按下式可計算每一車輪的制動力矩：五工程機械的停車制動性能

工程機械在一定傾斜度的坡道上停放，除了必需備有合適的停車制動器使機械的車輪不在坡道上滾動之外，還應保證制動車輪與地面之間具有足夠的附著力。車橋的垂直負荷最大制動力要使車輛不下滑，則即：僅后輪制動的上坡工況

若停車制動器安裝在變速箱輸出軸上，各車輪的制動力通過輪胎、輪邊減速器、中央傳動以及傳動軸與制動器相連，則停車制動器的制動轉(zhuǎn)矩為：練習題六畫出制動輪的受力圖，并據(jù)此分析車輛實現(xiàn)最佳制動狀態(tài)的條件是什么？

影響制動力大小的兩個因素是什么？第二節(jié)制動器的設計制動器設計盤式制動器蹄式制動器帶式制動器一、帶式制動器

根據(jù)制動帶端部的固定連接方式不同，帶式制動器可分為單端收緊式、浮式和雙端收緊式三種結(jié)構(gòu)形式。

單端收緊式浮式雙端收緊式1．帶式制動器的制動效應分析（1）單端收緊式制動器結(jié)構(gòu)：一端連接在固定點，另一端與操縱杠桿相連，制動時由與杠桿相連的一端收緊。特點：制動鼓旋轉(zhuǎn)方向不一樣，操縱杠桿產(chǎn)生的力不一樣。應用：不適合大中型機械所采用。緊端松端緊端松端制動力矩與制動帶兩端拉力關系：制動帶兩端拉力關系：緊端拉力松端拉力1．帶式制動器的制動效應分析（2）浮式制動器緊端松端結(jié)構(gòu)：兩端固定點浮動，制動時依據(jù)制動鼓旋轉(zhuǎn)方向，由一端成為支承點，另一端成為移動點。特點：無論制動鼓旋轉(zhuǎn)方向是否一樣，操縱杠桿產(chǎn)生的力一樣。應用：適合現(xiàn)代作業(yè)機械的使用。1．帶式制動器的制動效應分析（3）雙端收緊式制動器緊端松端結(jié)構(gòu)：制動時，制動帶兩端同時收緊。d1＝d2，可保證不管制動鼓旋轉(zhuǎn)方向，制動器都有相同制動效應。特點：收緊制動帶所需的力比收緊單端收緊式的任一狀態(tài)都大。應用：不適合無液壓助力大功率機械。2.典型帶式制動器結(jié)構(gòu)D80A推土機制動器3．帶式制動器基本參數(shù)的確定基本參數(shù)包括：制動鼓半徑R、包角α，制動帶襯面寬度b。（1）制動帶與制動鼓之間的單位壓力q最大單位壓力在制動帶的緊端（2）最大單位滑磨功

增加制動鼓的半徑R，可使拉力S、最大的單位壓力qmax和最大的單位滑磨功lAmax減小，當然操縱力也可以減小。摩擦襯面寬度b增加，不會減小拉力S及操縱力，但可以防止單位壓力和單位滑磨功過大。為使制動帶能緊密貼緊制動鼓，b不能太寬。若單位壓力過大而R無法增大時，可把制動帶做成兩條，平行地裝在鼓上。包角α增加，可以減小操縱力與磨損，故設計時應盡量增大包角，干式制動器包角一般在300°左右，太大散熱不好；濕式制動器包角一般在330°~350°左右?；緟?shù)確定原則：履帶推土機常規(guī)驅(qū)動橋離合器轉(zhuǎn)向二、蹄式制動器1.基本原理制動蹄的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動蹄，稱為領蹄；制動蹄的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反的制動蹄，稱為從蹄。2.蹄式制動器的結(jié)構(gòu)型式（制動效能，制動鼓受力平衡狀況）領從蹄式（凸輪張開式）領從蹄式（油壓張開式）單向雙領蹄式雙向雙領蹄式單向增力式Q>P雙向增力式蹄式制動器存在的缺陷

由于摩擦副表面溫升或浸水，會使摩擦系數(shù)下降，存在制動效能穩(wěn)定性同制動效能本身之間的矛盾。制動鼓受熱膨脹后使制動器間隙加大，為消除此間隙并得到同樣大的制動力矩，使踏板行程增大，操作不便。1）制動鼓內(nèi)徑D2）摩擦襯片包角β和寬度b3）摩擦襯片起始角β04）制動器中心到張開力F0

作用線的距離e5）制動蹄支承點位置坐標a

和c3.蹄式制動器的參數(shù)確定為什么e、a盡可能大，而c盡可能小？本節(jié)學習要點不同類型帶式制動器的結(jié)構(gòu)特點；帶式制動器的基本參數(shù)及其設計原則；不同類型蹄式制動器的結(jié)構(gòu)特點；蹄式制動器基本參數(shù)的設計原則。盤式制動器鉗盤式全盤式三鉗盤式制動器

1.鉗盤式制動器的基本結(jié)構(gòu)活塞自動回位間隙自動補償ZL40裝載機銷軸罩殼卡環(huán)摩擦卡環(huán)彈簧座蓋板擋圈

假設襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩Mm為2.鉗盤式制動器的設計計算任一單元面積上的摩擦力對制動盤中心的力矩單側(cè)制動塊作用于制動盤上的制動力矩單側(cè)襯塊給予制動盤的總摩擦力有效半徑令則有3.鉗盤式制動器的結(jié)構(gòu)設計要點1）制動盤直徑DD應盡可能取大些，有效半徑增加，可降低制動鉗的夾緊力，減少襯塊的單位壓力和工作溫度。2）制動鉗制動鉗體應有高的強度和剛度。為了減少傳給制動液的熱量，盡量將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。3）制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接壓嵌在一起。活塞應能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊卷角而引起尖叫聲。四全盤式制動器盤式制動器與鼓式制動器相比，有以下優(yōu)點：一般無摩擦助勢作用，制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較小；制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大；較容易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡便。對于鉗盤式制動器而言，制動盤外露，還有散熱良好的優(yōu)點。盤式制動器不足之處是效能較低，故用于液壓制動系統(tǒng)時所需制動促動管路壓力較高，一般要用伺服裝置。第三節(jié)制動驅(qū)動機構(gòu)功用：用于產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的裝置。類型：分為人力制動，動力制動和伺服制動三種。設計要求：保證所有車輪制動器同時起作用，且同一車橋兩側(cè)車輪制動力矩相等；保證駕駛員施于踏板上的力與作用在制動器上的力成一定比例關系。一、制動驅(qū)動機構(gòu)的型式

1.人力制動

特點：單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力

作為制動力源；

分類：機械式，液壓式。

D80A推土機制動器（機械式）特點：機械效率低，潤滑點多，難以保證前后、軸制動力的正確比例和左、右輪制動力的均衡；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠。

人力液壓制動系統(tǒng)示意圖特點：響應時間短，工作壓力高，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸和質(zhì)量小，自潤滑作用使機械效率較高；過渡受熱后易在管路中形成汽泡，降低制動效能。一、制動驅(qū)動機構(gòu)的型式

2.動力制動

特點：完全靠發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓

或液壓形式的勢能作為制動力源；

分類：氣壓式，氣頂液式，全液壓式。

特點：操縱輕便，工作可靠，制動氣源一機多用；結(jié)構(gòu)復雜，笨重，成本高，響應時間較長，工作壓力低，制動氣室排氣有噪聲。制動閥（并列式雙腔結(jié)構(gòu)）貯氣筒空壓機對比項目響應時間工作壓力氣壓制動0.3～0.9s0.5～0.7MPa液壓制動0.1～0.3s10～20MPa氣壓制動與液壓制動的對比為什么氣壓制動的響應時間要長？特點：用氣壓系統(tǒng)作為普通液壓制動系統(tǒng)主缸的驅(qū)動力源，兼用液壓、氣壓制動優(yōu)點；結(jié)構(gòu)復雜、質(zhì)量大、成本高，主要用于重型機械。氣頂液制動氣推油加力器氣推油加力器貯氣筒貯氣筒制動閥變速操縱閥一、制動驅(qū)動機構(gòu)的型式

3.伺服制動

特點：兼用人力和發(fā)動機動力進行制動。

正常情況下，由動力伺服系統(tǒng)作用。

分類：真空伺服，空氣伺服，液壓伺服。

（負氣壓能）（氣壓能）（液壓能）

滑閥活塞液壓隨動機構(gòu)二、制動驅(qū)動機構(gòu)設計計算1.氣壓驅(qū)動機構(gòu)的設計和計算1)凸輪機構(gòu)推桿的推力2)活塞式制動氣室的計算3)貯氣筒容積的設計4)空氣壓縮機的計算和選用2.液壓驅(qū)動機構(gòu)的設計和計算1)制動輪缸直徑d的計算2)制動主缸直徑D0的計算三、制動防抱死系統(tǒng)（ABS）簡介控制器壓力調(diào)節(jié)器輪速傳感器中篇工程機械底盤設計第一章傳動系設計概述…………4t第二章