第10章 制動系統(tǒng)設計

第一節(jié)概述

第二節(jié)制動系統(tǒng)的結構形式及選擇

第三節(jié)制動系統(tǒng)主要參數(shù)的確定

第四節(jié)制動器的設計與計算

第五節(jié)制動驅(qū)動機構的設計與計算

第六節(jié)制動力調(diào)節(jié)機構

第七節(jié)制動鼓的有限元分析第10章制動系統(tǒng)設計第一節(jié)概述1)具有足夠的制動效能。

2)制動穩(wěn)定性好。

3)工作可靠性高。

4)操縱輕便。

5)作用滯后性好。

6)制動熱穩(wěn)定性好。

7)制動水穩(wěn)定性好。

8)制動公害小。

9)能調(diào)整制動間隙。第二節(jié)制動系統(tǒng)的結構形式及選擇一、制動器的選型

二、制動驅(qū)動機構一、制動器的選型1.鼓式制動器

2.盤式制動器1.鼓式制動器(1)領從蹄式領從蹄式制動器的每塊蹄片都有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的同一端，如圖10-1a所示。

(2)單向雙領蹄式單向雙領蹄式制動器的兩塊蹄片各有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的不同端，如圖10-1b所示。

(3)雙向雙領蹄式雙向雙領蹄式制動器的結構特點是兩蹄片浮動，用各有兩個活塞的兩輪缸張開蹄片(見圖10-1c)。

(4)雙從蹄式雙從蹄式制動器的兩蹄片各有一個固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄片的不同端，并用各有一個活塞的兩輪缸張開蹄片(見圖10-1d)。

(5)單向增力式單向增力式制動器的兩蹄片只有一個固定支點，兩蹄下端經(jīng)推桿相互連接成一體，制動器僅有一個輪缸用來產(chǎn)生推力，張開蹄片(見圖10-1e)。

(6)雙向增力式雙向增力式制動器的兩蹄片上端有一個制動時不同時使用的共用支點，支點下方有一輪缸，內(nèi)裝兩個活塞用來同時驅(qū)動張開兩蹄片，兩蹄片下方經(jīng)推桿連接成一體(見圖10-1f)。1.鼓式制動器圖10-1鼓式制動器示意圖2.盤式制動器(1)固定鉗式如圖10-2a所示，制動鉗固定不動，制動盤兩側均有液壓缸。

(2)浮動鉗式2.盤式制動器圖10-2鉗盤式制動器示意圖

a)固定鉗式b)滑動鉗式c)擺動鉗式(2)浮動鉗式1)滑動鉗式。

2)擺動鉗式。

1)熱穩(wěn)定性好。

2)水穩(wěn)定性好。

3)制動力矩大小與汽車運動方向無關。

4)易于構成雙回路制動系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。

5)尺寸小、質(zhì)量小、散熱良好。

6)襯塊比鼓式中的襯片磨損均勻，且更換容易。

7)易于實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。二、制動驅(qū)動機構1.制動驅(qū)動機構的形式

2.分路系統(tǒng)2.分路系統(tǒng)圖10-3分路系統(tǒng)第三節(jié)制動系統(tǒng)主要參數(shù)的確定一、同步附著系數(shù)的確定

二、制動器最大制動力矩

三、制動器效能因數(shù)

四、制動器主要參數(shù)的選取一、同步附著系數(shù)的確定1)前輪先抱死拖滑，后輪再抱死拖滑。

2)后輪先抱死拖滑，前輪再抱死拖滑。

3)前、后輪同時抱死拖滑。

1)當φ<φ0，β線位于I曲線下方，制動時總是前輪先抱死。

2)當φ>φ0，β線位于I曲線上方，制動時總是后輪先抱死，因而容易發(fā)生后軸側滑使汽車失去穩(wěn)定性。

3)當φ=φ0，制動時汽車的前、后輪將同時抱死。3)前、后輪同時抱死拖滑。圖10-4某商用汽車的I線和β線四、制動器主要參數(shù)的選取1.鼓式制動器主要參數(shù)

2.盤式制動器主要參數(shù)1.鼓式制動器主要參數(shù)(1)制動鼓內(nèi)徑D輸入力F0一定時，制動鼓內(nèi)徑越大，制動力矩越大，且散熱能力也越強。

(2)摩擦襯片寬度b和包角θ制動鼓內(nèi)徑D確定后，摩擦襯片的寬度b和包角θ便決定了襯片的摩擦面積Ap；Ap=Rbθ，R為制動鼓半徑。

(3)摩擦襯片起始角θ0一般將襯片布置在制動蹄的中央，即θ0＝90°-θ/2。

(4)制動器中心到張開力F0作用線的距離e在保證輪缸或制動凸輪能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件下，e應盡可能大，以提高制動效能。

(5)制動蹄支承點位置坐標a和c在保證兩蹄支承端面互不干涉的條件下，使a盡可能大而c盡可能小(見圖10-6)。

(6)摩擦片摩擦因數(shù)選擇摩擦片時，不僅希望其摩擦因數(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。圖10-5制動效能因數(shù)曲線

1—雙向自動增力蹄制動器2—雙領蹄制動器

3—領、從蹄制動器4—雙從蹄制動器5—盤式制動器1.鼓式制動器主要參數(shù)圖10-7制動鼓的結構形式1.鼓式制動器主要參數(shù)2.盤式制動器主要參數(shù)(1)制動盤直徑D制動盤直徑D應盡可能取大些，以增大制動盤的有效半徑，減小制動鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。

(2)制動盤厚度h制動盤厚度h對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有影響。

(3)摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。

(4)制動襯塊工作面積A在確定盤式制動器制動襯塊工作面積A時，根據(jù)制動襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/cm2范圍內(nèi)選用。第四節(jié)制動器的設計與計算一、鼓式制動器的設計計算

二、襯片磨損特性的計算

三、盤式制動器的設計計算

四、應急制動和駐車制動所需的制動力矩一、鼓式制動器的設計計算1.壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律

2.制動蹄片上的制動力矩1.壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律圖10-8計算摩擦襯片徑向變形簡圖

a)有一個自由度的領蹄b)有兩個自由度的領蹄2.制動蹄片上的制動力矩圖10-9制動力矩的計算用簡圖三、盤式制動器的設計計算四、應急制動和駐車制動所需的制動力矩1.應急制動

2.駐車制動2.駐車制動圖10-11盤式制動器的計算用圖第五節(jié)制動驅(qū)動機構的設計與計算一、液壓制動驅(qū)動機構的設計計算

二、氣壓制動驅(qū)動機構的設計一、液壓制動驅(qū)動機構的設計計算1.制動輪缸直徑d的確定

2.制動主缸直徑d0的確定

3.儲液罐設計

4.真空管的布置

5.制動管的布置

6.踏板力Fp

7.制動踏板工作行程Sp二、氣壓制動驅(qū)動機構的設計1.制動氣室設計

2.儲氣筒

3.空氣壓縮機的選擇

4.氣管直徑的選擇1.制動氣室設計圖10-13凸輪張開裝置2.儲氣筒2.儲氣筒3.空氣壓縮機的選擇第六節(jié)制動力調(diào)節(jié)機構一、限壓閥

二、制動防抱死裝置(ABS)一、限壓閥圖10-14限壓閥及其靜特性

1—滿載理想特性2—空載理想特性二、制動防抱死裝置(ABS)圖10-15附著系數(shù)與車輪滑動率的關系二、制動防抱死裝置(ABS)圖10-16制動防抱死裝置的組成及布置第七節(jié)制動鼓的有限元分析1)在ANSYS中，對制動鼓的兩種簡化模型進行實體建模和網(wǎng)格劃分。

2)對有限元模型施加邊界條件，包括熱、結構及熱應力耦合分析的邊界條件。

3)通過熱分析，得出制動鼓的溫度分布；通過結構分析與熱應力耦合分析，得出在單一機械載荷作用下及機械載荷與溫度載荷共同作用下制動鼓的應力和位移結果。

4)對計算結果進行分析與比較，得出溫度對制動鼓強度的影響，為制動鼓的有限元分析提供一定的理論依據(jù)。

一、制動鼓分析模型的建立

二、制動鼓邊界條件的處理

三、有限元結果分析一、制動鼓分析模型的建立1)車在最高時速時開始制動，直到車速為零。

2)制動過程中摩擦片的摩擦因數(shù)不隨溫度和壓力的變化而變化。

3)制動氣室的壓力保持不變。

4)摩擦片和制動鼓之間在包角范圍內(nèi)完全接觸。

5)摩擦襯片只發(fā)生徑向變形，且符合虎克定律。圖10-171/8模型、1/2模型有限元網(wǎng)格劃分一、制動鼓分析模型的建立二、制動鼓邊界條件的處理1.熱分析的邊界條件

2.結構分析的邊界條件

3.耦合分析的邊界條件2.結構分析的邊界條件圖10-18熱分