9噸軍用汽車蹄鼓式制動(dòng)器零件設(shè)計(jì)

第10頁共12頁1前言 12汽車制動(dòng)系概論 23制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求 44制動(dòng)器工作原理及分類 65鼓式制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 75.1.制動(dòng)鼓 75.2制動(dòng)蹄 85.3制動(dòng)底板 95.4制動(dòng)蹄支承軸 95.5凸輪軸 105.6輪軸支座 105.7支架-制動(dòng)蹄支承軸 105.8擦襯片 115.9動(dòng)器間隙自動(dòng)調(diào)整裝置 136鼓式制動(dòng)器主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 146.1制動(dòng)系的主要參數(shù) 146.2制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 146.2.1地面對每個(gè)車輪的反向作用力 146.2.2制動(dòng)力分配系數(shù) 156.3制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 166.4制動(dòng)器因數(shù)與制動(dòng)蹄因數(shù) 176.5鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) 176.5.1鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 176.5.2摩擦片摩擦系數(shù) 196.6制動(dòng)蹄摩擦面的壓力分布規(guī)律及徑向變形規(guī)律 206.7制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩 216.8支承銷式領(lǐng)—從蹄制動(dòng)蹄的制動(dòng)器因數(shù) 246.9摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 256.10制動(dòng)凸輪軸的計(jì)算 276.11制動(dòng)蹄支承銷剪切應(yīng)力計(jì)算 286.12緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力驗(yàn)算 30結(jié)束語 31參考文獻(xiàn) 32致謝 331前言制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系的主要部件，其功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度行駛至直停車;在下坡時(shí)，使汽車保持穩(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。汽車制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。汽車制動(dòng)性能主要由三方面面來評價(jià)：制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的恒定性、制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好，易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用做緩速器。目前廣泛應(yīng)用的仍為摩擦式制動(dòng)器。摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式和盤式兩大類。前者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其工作面為圓柱面；后者的旋轉(zhuǎn)元件則為圓盤狀制動(dòng)盤以端面為工作面。鼓式制動(dòng)器有內(nèi)張型和外束型兩種。根據(jù)促動(dòng)蹄促動(dòng)裝置的不同可分為輪缸式制動(dòng)器、楔式制動(dòng)器和凸輪制動(dòng)器。輪缸式制動(dòng)器因采用液壓式促動(dòng)裝置使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封性能要求提高，增加了造成本。凸輪式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單，易加工，剛性好，并且質(zhì)量輕，操縱力低，有良好的防污染和防潮能力，成本相對低廉，比較經(jīng)濟(jì)。加上我國現(xiàn)有的基本國情，鼓式制動(dòng)器仍具有很大的應(yīng)用空間。尤其是在大中型、需要較大制動(dòng)力的車輛，使用鼓式制動(dòng)器較能滿足其要求。2汽車制動(dòng)系概論汽車制動(dòng)系是用于行駛中的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。汽車制動(dòng)系直接影響著汽車行駛的安全性和停車的可靠性。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，停車可靠，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好，制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。汽車制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置；牽引汽車還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。行車制動(dòng)裝置用于行駛中的汽車強(qiáng)制減速或停車，并使汽車在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。駐車制動(dòng)裝置用于使汽車可靠而無時(shí)間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)，以免其產(chǎn)生故障。應(yīng)急制動(dòng)裝置用于當(dāng)行車制動(dòng)裝置意外發(fā)生故障而失效時(shí)，則可利用其機(jī)械力源實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)。應(yīng)急制動(dòng)裝置不必是獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，它可利用行車制動(dòng)裝置或駐車制動(dòng)裝置的某些制動(dòng)器件。應(yīng)急制動(dòng)裝置也不是每車必備的，因?yàn)槠胀ǖ氖至︸v車制動(dòng)器也可以起到應(yīng)急制動(dòng)的作用。輔助制動(dòng)裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等輔助制動(dòng)裝置，可使汽車下長坡時(shí)長時(shí)間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動(dòng)器的負(fù)荷。通常。在總質(zhì)量大于5t的客車上和總質(zhì)量大于12t的載貨汽車上裝備這種輔助制動(dòng)-減速裝置。自動(dòng)制動(dòng)裝置用于當(dāng)掛車與牽引汽車連接的制動(dòng)管路滲漏或斷開時(shí)，能使掛車自動(dòng)制動(dòng)。任何一套制動(dòng)裝置均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動(dòng)器由鼓式與盤式之分。行車制動(dòng)是用腳踩下制動(dòng)踏板操縱車輪制動(dòng)器來制動(dòng)全部車輪；而駐車制動(dòng)則多采用手制動(dòng)桿操縱，且利用專設(shè)的中央制動(dòng)器或利用車輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。利用車輪制動(dòng)器時(shí)，絕大部分駐車制動(dòng)器用來制動(dòng)兩個(gè)后輪，有些前輪驅(qū)動(dòng)的車輛裝有前輪駐車制動(dòng)器。中央制動(dòng)器位于變速器之后的傳動(dòng)系中，用于制動(dòng)變速器的第二軸或傳動(dòng)軸。行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)這兩套制動(dòng)裝置，必須具有獨(dú)立的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且每車必備。行車制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時(shí)還應(yīng)有制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸以及管路；用氣壓操縱時(shí)還應(yīng)有空氣壓縮機(jī)，氣路管道，儲(chǔ)氣筒，控制閥和制動(dòng)氣室等。蹄鼓式制動(dòng)器不工作時(shí)制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面與制動(dòng)蹄摩擦片的外圓之間保持有一定的間隙，使車輪和制動(dòng)鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)底板通過螺栓與半軸套管連接，制動(dòng)鼓則通過螺栓與輪轂相連。當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板經(jīng)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)；凸輪軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)制動(dòng)蹄繞其支承轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)蹄上端向兩邊分開而使其摩擦片緊壓在制動(dòng)鼓的內(nèi)表面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對旋轉(zhuǎn)著的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩Mμ,其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與地面間的附著作用，車輪對地面作用一個(gè)向前的周緣力Fμ，同時(shí)地面也對車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力FB。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架及車身使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。當(dāng)駕駛員放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩Mμ和制動(dòng)力FB消失，制動(dòng)作用即行終止。3制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求汽車制動(dòng)器在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足如下要求。應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對象所在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。（2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)效能是由在一定的制動(dòng)初速度下及最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評定的。（3）工作可靠。為此，汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)各自獨(dú)立的，而行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。（4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動(dòng)、短時(shí)間的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其是下長坡時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，均會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過快，溫度過高。特別是下長坡時(shí)的頻繁制動(dòng)，可使制動(dòng)器摩擦副的溫度達(dá)300℃～400℃，有時(shí)甚至高達(dá)（5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)5～15次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。另外也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器摩擦副工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水和泥沙進(jìn)入而采用封閉制動(dòng)器的措施。（6）制動(dòng)時(shí)的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車均不應(yīng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此，汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；當(dāng)后輪抱死而側(cè)滑甩尾時(shí)，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過15%時(shí)，會(huì)在制動(dòng)時(shí)發(fā)生汽車跑偏。（7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。踏板行程：對轎車應(yīng)不大于150㎜；對貨車應(yīng)不大于170㎜，其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。制動(dòng)手柄行程應(yīng)不大于160㎜～200㎜。各國法規(guī)規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為500N（轎車）～700N（貨車）。設(shè)計(jì)時(shí)，緊急制動(dòng)（約占制動(dòng)總次數(shù)的5%～10%）踏板力的選取范圍：轎車為200N～300N；貨車為350N～550N，采用伺服制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)裝置時(shí)取其小值。應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的手柄拉力以不大于400N～500N為宜；駐車制動(dòng)的手柄拉力應(yīng)不大于500N（轎車）～700N（貨車）。（8）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間（制動(dòng)滯后時(shí)間）和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間（解除制動(dòng)滯后時(shí)間）。（9）制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。（10）與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。（11）制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中也應(yīng)有必要的安全裝置，例如一旦主、掛車之間的連接制動(dòng)管路損壞，應(yīng)有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置；在行駛的過程中掛車一旦脫掛，亦應(yīng)有安全裝置驅(qū)使駐車制動(dòng)將其停駐。（12）能全天候使用。氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)，氣制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。（13）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。4制動(dòng)器工作原理及分類制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳動(dòng)軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好，易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車上用作車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用做緩速器。目前廣泛應(yīng)用的仍為摩擦式制動(dòng)器。5鼓式制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9噸軍用汽車蹄鼓式制動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)所確定的制動(dòng)器類型為領(lǐng)從蹄式凸輪制動(dòng)器。該制動(dòng)器主要有制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、制動(dòng)底板、制動(dòng)蹄支承軸、凸輪軸、摩擦襯片、凸輪軸支座等零件組成。5.1.制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。中型、重型載貨汽車和中型、大型客車多采用灰鑄鐵HT200或合金鑄鐵制造的抽去鼓；輕型貨車和一些轎車則采用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動(dòng)鼓；帶有灰鑄鐵內(nèi)鼓筒的鑄鋁合金制動(dòng)鼓本體也是鑄到一起的，這種內(nèi)鑲一層珠光體組織的灰鑄鐵作為工作表面，其耐磨性和散熱性都很好，而且減小了質(zhì)量。在工作載荷作用下制動(dòng)鼓會(huì)變形，導(dǎo)致蹄與鼓間的單位壓力不均勻，且會(huì)損失少許踏板行程。鼓筒變形后的不圓柱度過大時(shí)也易引起制動(dòng)器的自鎖或踏板振動(dòng)。為防止這些現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)提高制動(dòng)鼓的剛度。為此，沿鼓口的外緣鑄有整圈的加強(qiáng)肋條，也常加鑄一些軸向肋條以提高其散熱性能。也有在鋼板沖壓的制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)離心澆鑄上合金鑄鐵內(nèi)鼓筒，組合構(gòu)成制動(dòng)鼓。制動(dòng)鼓相對于輪轂的對中如圖3.1所示，是以直徑為dc的圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還要進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對貸車為30N·cm~40N·cm。制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由11mm增至20mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7mm~12mm；中、重型載貨汽車為13mm~18mm。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。鼓式制動(dòng)器主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1制動(dòng)系的主要參數(shù)汽車軸距L=4050mm重力加速度g=9.81m/s2制動(dòng)初速v=30m/s制動(dòng)距離s=8m空載時(shí)汽車總質(zhì)量ma′=4100kg滿載時(shí)汽車總質(zhì)量ma=9310kg空載時(shí)前軸負(fù)荷m1′=1950kg空載時(shí)后軸負(fù)荷m2′=2150kg滿載時(shí)前軸負(fù)荷m1=2450kg滿載時(shí)后軸負(fù)荷m2=6860kg質(zhì)心距地面高度hg=1253mm車寬B=2476mm車輪有效半徑r=487mm輪胎與地面間的附著系數(shù)=0.8（干路面，新輪胎）6.2制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù)6.2.1地面對每個(gè)車輪的反向作用力根據(jù)制動(dòng)力（6.1）式中：－輪胎與地面間的附著系數(shù)；－地面對車輪的法向反力；根據(jù)式3.1可計(jì)算各軸的制動(dòng)力。汽車空載時(shí)：F′=F′=m′g=1950×9.81×0.8=15303.6NF′=F′=m′g=2150×9.81×0.8=16873.2N汽車滿載時(shí)：F=F=mg=2450×9.81×0.8=19227.6NF=F=m′g=6860×9.81×0.8=53837.28N6.12緊固摩擦片鉚釘?shù)募羟袘?yīng)力驗(yàn)算已知：鉚釘?shù)臄?shù)目ｎ＝8；鉚釘?shù)闹睆剑洌?.5ｍｍ當(dāng)汽車滿載時(shí)后輪的制動(dòng)力矩最大，若此時(shí)鉚釘?shù)膹?qiáng)度滿足要求，則前后輪制動(dòng)器的鉚釘均滿足要求。=25433.53Nm許用剪切應(yīng)力＝129MPa=＝滿足強(qiáng)度要求。本團(tuán)隊(duì)全部是在讀機(jī)械類研究生，熟練掌握專業(yè)知識，精通各類機(jī)械設(shè)計(jì)，服務(wù)質(zhì)量優(yōu)秀?？扇梯o導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，知識可貴，帶給你的不只是一份設(shè)計(jì)，更是一種能力。聯(lián)系方式：QQ712070844，請看QQ資料。結(jié)束語至此，9噸軍用汽車蹄鼓式制動(dòng)器零件設(shè)計(jì)完畢，各零件的選材、強(qiáng)度、制造工藝均滿足該車型的制動(dòng)要求。通過一學(xué)期的設(shè)計(jì)工作，我對汽車制動(dòng)器有了全面的認(rèn)識，深入了解了各零件的用途及加工方法。在設(shè)計(jì)過程中我們采用理論與實(shí)物相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算的同時(shí)對實(shí)物