畢業(yè)設(shè)計(jì)浮鉗盤式制動(dòng)器

畢業(yè)設(shè)計(jì)浮鉗盤式制動(dòng)器原始數(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：195/60R1485H1.同步附著系數(shù)的分析(1)當(dāng)時(shí)：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)：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，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，q為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(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。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(dòng)力矩分配系數(shù)常用前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)力之比來(lái)表明分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，用表示，即：，式中，：前制動(dòng)器制動(dòng)力；：后制動(dòng)器制動(dòng)力；：制動(dòng)器總制動(dòng)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(dòng)器制動(dòng)力矩的確定為了保證汽車有良好的制動(dòng)效能，要求合理地確定前，后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。根據(jù)汽車滿載在瀝青，混凝土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出后輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度；：車輪有效半徑；：后軸最大制動(dòng)力矩；3.3摩擦襯片的磨損特性計(jì)算摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì)，表面加工情況、溫度、壓力以及相對(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)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(dòng)過(guò)程，是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)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(gè)前輪制動(dòng)器的比能量耗散率為：式中：：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)，；：汽車總質(zhì)量；，：汽車制動(dòng)初速度與終速度（/）；計(jì)算時(shí)轎車取27.8/；：制動(dòng)時(shí)間，；按下式計(jì)算：制動(dòng)減速度，，；：前輪制動(dòng)器襯片的摩擦面積；=7600mm：制動(dòng)力分配系數(shù)。則=5.7轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0，故符合要求。若摩擦襯片壓力與制動(dòng)盤面接觸良好，且各處單位壓力分布均勻，則在鉗盤式制動(dòng)器扇形摩擦襯面上任取一微小面積:dA=RdRdθ,在這微小面積上產(chǎn)生的微摩擦力矩為:dM=qRμdA=μqR2dRdθ,式中q為摩擦片與制動(dòng)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(dòng)盤上的制動(dòng)力矩為可由下式積分求得:M'=μpR2dRdθ=θμpR2dR=μp(R23-R13)（N.m）則盤式制動(dòng)器的總制動(dòng)力矩為：M=μq(R23-R13)4.性能約束(1)制動(dòng)力矩約束：汽車制動(dòng)器制動(dòng)力矩應(yīng)該小于地面的摩擦力矩，否則會(huì)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(dòng)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)達(dá)到要求的耐磨性或使用壽命，對(duì)于摩擦片最大許用單位壓力[P]，一般按經(jīng)驗(yàn)取值，因此，摩擦片單位面積壓力不得超過(guò)許用單位壓力[P]，即：<[P](3)比能量耗散率約束：如果比能量耗散率過(guò)高，不僅會(huì)加快制動(dòng)摩擦片的磨損，而且可能引起制動(dòng)盤的龜裂，因此所施加的約束為：[e]（W/mm）式中：m：整車質(zhì)量(kg)；[e]：盤式制動(dòng)器時(shí)，取6．0W/mm；T：為制動(dòng)時(shí)間。(4)制動(dòng)盤一次制動(dòng)的溫升：△T=GV2/254C1M1[△t]式中M1：制動(dòng)盤的質(zhì)量(Kg)M1=,其中為制動(dòng)盤的密度7900㎏/m3C1：制動(dòng)盤的熱容量J/(Kg·K)對(duì)鋼和鑄鐵取C=523J/(Kg.K);V：制動(dòng)初速度(Km/h)取30Km/h[△t]一次制動(dòng)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/范圍內(nèi)選取。汽車空載質(zhì)量為1550kg，前輪空載時(shí)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)結(jié)構(gòu)約束1)D0.77Dh2)R2+△lD/23)Dg/2+△2R14)1.27R2/Rl1.63其中：Dh：輪輞直徑(mm)；Dg：輪轂直徑(mm)；△1、△2：分別為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間裕量(mm)。浮鉗盤式制動(dòng)器主要部件結(jié)構(gòu)的確定制動(dòng)盤盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動(dòng)表面。輪轂是安裝車輪的部位，內(nèi)裝有軸承。制動(dòng)表面是制動(dòng)盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)，為制動(dòng)摩擦塊提供摩擦接觸面。整個(gè)制動(dòng)盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動(dòng)盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)，另一側(cè)朝向車輪中心，稱為內(nèi)側(cè)。按輪轂結(jié)構(gòu)分類，制動(dòng)盤有兩種常用型式。帶轂的制動(dòng)盤有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中，輪轂與制動(dòng)盤的其余部分鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過(guò)輪轂，再通過(guò)制動(dòng)盤轂法蘭配裝。這種型式制動(dòng)盤稱為無(wú)轂制動(dòng)盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)盤便宜些。制動(dòng)面磨損超過(guò)加工極限時(shí)能很容易更換。本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。制動(dòng)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(dòng)盤在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積，降低溫升約20％~30％，但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動(dòng)盤，其厚度約在l0m~13mm之間。本次設(shè)計(jì)采用的材料為HT250。制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量，兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動(dòng)盤的不平衡量。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動(dòng)盤兩側(cè)表面不平行度不應(yīng)大于0.008mm,盤的表面擺差不應(yīng)大于0.1mm；制動(dòng)盤表面粗糙度不應(yīng)大于0.06mm。制動(dòng)鉗制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370－12或球墨鑄鐵QT400－18制造，也有用輕合金制造的，例如用鋁合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開(kāi)口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將活塞的開(kāi)口端頂靠制動(dòng)塊的背板。活塞由鑄鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。為了解決因制動(dòng)鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動(dòng)液的熱量的問(wèn)題，應(yīng)減小活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積。制動(dòng)鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。制動(dòng)塊制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固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(zhǎng)圓形的。活塞應(yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給制動(dòng)鉗而引起制動(dòng)液汽化和減小制動(dòng)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(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯片。摩擦材料制動(dòng)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，不能在溫度升到某一數(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(dòng)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(guò)190℃)和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購(gòu)性能和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取0.3～0.35。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。本次設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)選用=0.3。一種是編織材料，它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹(shù)脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在100℃～120℃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4～5倍。但耐熱性差，在200℃～250℃以上即不能承受較高的單位壓力，磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng)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60％～80％)，加上石墨、陶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(jià)高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車。當(dāng)前，在制動(dòng)器上廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹(shù)脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無(wú)機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹(shù)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(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹(shù)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)計(jì)采用的是模壓材料。制動(dòng)器間隙及調(diào)整制動(dòng)鼓與摩擦襯片之間或制動(dòng)盤與摩擦襯片之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作作間隙，以保證制動(dòng)鼓(制動(dòng)盤)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.2～0.5mm；盤式制動(dòng)器的為0.1～0.3mm（單側(cè)0.05mm~0.15mm）。此間隙的存在會(huì)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(dòng)過(guò)程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。在本設(shè)計(jì)中：盤式制動(dòng)器取間隙為0.1m。另外，制動(dòng)器在工作過(guò)程中會(huì)由于摩擦襯片或摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整裝置。當(dāng)前，盤式制動(dòng)器的間隙調(diào)整均已自動(dòng)化，鼓式制動(dòng)器采用間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的也日益增多。盤式制動(dòng)器工作間隙的調(diào)整，鉗盤式制動(dòng)器不僅制動(dòng)間隙小，而且制動(dòng)盤受熱膨脹后對(duì)軸向間隙幾乎