制動(dòng)系設(shè)計(jì).ppt

制動(dòng)系設(shè)計(jì) 制動(dòng)系設(shè)計(jì) 一 概述二 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析三 制動(dòng)器主要參數(shù)的確定四 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算五 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)六 制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)七 制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件 一 概述 功用 使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車 在下坡行駛時(shí)使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速 使汽車可靠地停在原地或坡道上 行車制動(dòng)裝置駐車制動(dòng)裝置應(yīng)急制動(dòng)裝置輔助制動(dòng)裝置 制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求 1 足夠的制動(dòng)能力 2 工作可靠 3 不應(yīng)當(dāng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性 4 防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面 5 熱穩(wěn)定性良好 6 操縱輕便 并具有良好的隨動(dòng)性 7 噪聲盡可能小 8 作用滯后性應(yīng)盡可能短 9 摩擦襯片 塊 應(yīng)有足夠的使用壽命 10 調(diào)整間隙工作容易 11 報(bào)警裝置 二 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 摩擦式液力式 緩速器電磁式 磨擦副結(jié)構(gòu) 鼓式盤式帶式 中央制動(dòng)器 分領(lǐng)從蹄式 雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式 雙從蹄式 單向增力式 雙向增力式等幾種 一 鼓式制動(dòng)器 主要區(qū)別 蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同 張開裝置的形式與數(shù)量不同 制動(dòng)時(shí)兩塊蹄片之間有無相互作用 制動(dòng)器效能 制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩 制動(dòng)器效能因數(shù) 在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑R上所得到摩擦力 M R 與輸入力F0之比 制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性 效能因數(shù)K對摩擦因數(shù)f的敏感性 dK df 1 領(lǐng)從蹄式 每塊蹄片都有自己的固定支點(diǎn) 而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端 凸輪或楔塊式 張開裝置 活塞輪缸 液壓驅(qū)動(dòng) 平衡凸塊式 楔塊式 平衡式 非平衡式 制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性 在各式制動(dòng)器中居中游 兩蹄襯片磨損不均勻 壽命不同 2 雙領(lǐng)蹄式 兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn) 而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的不同端 每塊蹄片有各自獨(dú)立的張開裝置 且位于與固定支點(diǎn)相對應(yīng)的一方 制動(dòng)器的制動(dòng)效能相當(dāng)高 倒車制動(dòng)時(shí) 制動(dòng)效能明顯下降 兩蹄片磨損均勻 壽命相同 結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜 3 雙向雙領(lǐng)蹄式 兩蹄片浮動(dòng) 始終為領(lǐng)蹄 制動(dòng)效能相當(dāng)高 而且不變 磨損均勻 壽命相同 4 雙從蹄式 兩塊蹄片各有自己的固定支點(diǎn) 而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的不同端 制動(dòng)器效能穩(wěn)定性最好 但制動(dòng)器效能最低 5 單向增力式 兩蹄片只有一個(gè)固定支點(diǎn) 兩蹄下端經(jīng)推桿相互連接成一體 制動(dòng)器效能很高 制動(dòng)器效能穩(wěn)定性相當(dāng)差 6 雙向增力式 制動(dòng)器效能很高 制動(dòng)器效能穩(wěn)定性比較差 兩蹄片端部各有一個(gè)制動(dòng)時(shí)不同時(shí)使用的共用支點(diǎn) 支點(diǎn)下方有張開裝置 兩蹄片下方經(jīng)推桿連接成一體 鼓式制動(dòng)器的效能穩(wěn)定性的排序恰好與上述情況相反 鼓式制動(dòng)器的效能因數(shù)由高至低的順序?yàn)殡p向增力式 雙領(lǐng)蹄式 領(lǐng)從蹄式 雙從蹄式 二 盤式制動(dòng)器 鉗盤式 點(diǎn)盤式制動(dòng)器 全盤式 離合器式制動(dòng)器 固定鉗式 滑動(dòng)鉗式 擺動(dòng)鉗式 浮動(dòng)鉗式 盤式制動(dòng)器有如下優(yōu)點(diǎn) 熱穩(wěn)定性好 水穩(wěn)定性好 制動(dòng)力矩與汽車運(yùn)動(dòng)方向無關(guān) 易于構(gòu)成雙回路制動(dòng)系 尺寸小 質(zhì)量小 散熱良好 襯塊磨損均勻 更換襯塊容易 縮短了制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間 易于實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整 三 制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 一 鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D 乘用車 轎車 D Dr 0 64 0 74商用車 貨車 D Dr 0 70 0 83 制動(dòng)鼓內(nèi)徑應(yīng)參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC T309 1999 制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列 選取 2 摩擦襯片寬度b和包角 包角一般不宜大于120 制動(dòng)襯片寬度尺寸系列見ZBT24005 89 3 摩擦襯片起始角 0 4 制動(dòng)器中心到張開力F0作用線的距離e 使距離e 圖8 7 盡可能大 初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫定e 0 8R左右 5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c 使a盡可能大而c盡可能小 初步設(shè)計(jì)時(shí) 也可暫定a 0 8R左右 圖8 7鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù) 二 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 1 制動(dòng)盤直徑D通常選擇為輪輞直徑70 79 2 制動(dòng)盤厚度h實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取為10 20mm 通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取為20 50mm 采用較多的是20 30mm3 摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1外半徑R2與內(nèi)半徑R1 圖8 11 的比值不大于1 54 制動(dòng)襯塊面積A1 6 3 5kg cm2 前制動(dòng)盤多為通風(fēng)盤 后制動(dòng)盤多為實(shí)心盤 四 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 對于緊蹄的徑向變形 1和壓力p1為 兩個(gè)自由度的緊蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律 1 壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律 一個(gè)自由度的緊蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律 表面的徑向變形和壓力為 新蹄片壓力沿摩擦襯片長度的分布符合正弦曲線規(guī)律 2 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩 法向力 制動(dòng)力矩 對于緊蹄 對于松蹄 液力驅(qū)動(dòng) 自鎖條件 領(lǐng)蹄表面的最大壓力 不會(huì)自鎖 二 盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 單側(cè)制動(dòng)塊加于制動(dòng)盤的制動(dòng)力矩 單側(cè)襯塊加于制動(dòng)盤的總摩擦力 有效半徑 m值一般不應(yīng)小于0 65 平面度允差為0 012mm 表面粗糙度為Ra0 7 1 3 m 兩摩擦表面的平行度不應(yīng)大于0 05mm 制動(dòng)盤的端面圓跳動(dòng)不應(yīng)大于0 03mm 三 襯片磨損特性的計(jì)算 摩擦襯片 襯塊 的磨損受溫度 摩擦力 滑磨速度 制動(dòng)鼓 制動(dòng)盤 的材質(zhì)及加工情況 以及襯片 襯塊 本身材質(zhì)等許多因素的影響 試驗(yàn)表明 影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力 雙軸汽車的單個(gè)前輪及后輪制動(dòng)器的比能量耗散率 鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1 8W mm2為宜 計(jì)算時(shí)取減速度j 0 6g 制動(dòng)初速度 1 轎車用100km h 27 8m s 總質(zhì)量3 5t以下的貨車用80km h 22 2m s 總質(zhì)量3 5t以上的貨車用65km h 18m s 轎車的盤式制動(dòng)器在同上的 1和j的條件下 比能量耗散率應(yīng)不大于6 0W mm2 比摩擦力f0 每單位襯片 襯塊 摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力 在j 0 6g時(shí) 鼓式制動(dòng)器的比摩擦力f0以不大于0 48N mm2為宜 與之相應(yīng)的襯片與制動(dòng)鼓之間的平均單位壓力pm f0 f 1 37 1 60N mm2 設(shè)摩擦因數(shù)f 0 3 0 35 四 前 后輪制動(dòng)器制動(dòng)力與力矩的確定 同步附著系數(shù) 前 后制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) 制動(dòng)工況受力簡圖 在0 2 0 8之間利用率曲線沒有超出曲線 在0 3 0 45區(qū)間后軸利用率曲線未超出曲線 空 滿載利用附著系數(shù)滿足GB12676 1999標(biāo)準(zhǔn)要求 五 應(yīng)急制動(dòng)和駐車制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩 1 應(yīng)急制動(dòng) 應(yīng)急制動(dòng)時(shí) 后輪一般都將抱死滑移 前橋制動(dòng)力 后橋制動(dòng)力 2 駐車制動(dòng) 上坡停駐時(shí)后橋附著力 下坡停駐時(shí)后橋附著力 汽車可能停駐的極限上坡路傾角 汽車可能停駐的極限下坡路傾角 按照GB12676 1999規(guī)定 駐車制動(dòng)必須使?jié)M載車輛在18 的坡道上停駐5min GB7258 2004規(guī)定 空載車輛在20 的坡道上停駐5min 五 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 一 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式 簡單制動(dòng) 動(dòng)力制動(dòng) 伺服制動(dòng) 制動(dòng)力源 機(jī)械式 液壓式 機(jī)械效率低 傳動(dòng)比小 潤滑點(diǎn)多 結(jié)構(gòu)簡單 成本低 工作可靠 故障少 應(yīng)用于中 小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中 作用滯后時(shí)間較短 0 1 0 3s 工作壓力高 可10 20MPa 結(jié)構(gòu)簡單 質(zhì)量小 機(jī)械效率較高 氣壓制動(dòng) 全液壓動(dòng)力制動(dòng) 閉式 常壓式 開式 常流式 操縱輕便 工作可靠 不易出故障 維修保養(yǎng)方便 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 笨重 成本高 作用滯后時(shí)間較長 0 3 0 9s 簧下質(zhì)量大 噪聲大 真空伺服制動(dòng) 空氣伺服制動(dòng) 液壓伺服制動(dòng) 0 05 0 07MPa 0 6 0 7MPa 二 分路系統(tǒng) 全車的所有行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分為兩個(gè)或多的互相獨(dú)立的回路 其中一個(gè)回路失效后 仍可利用其它完好的回路起制動(dòng)作用 b 為X型 c 為HI型 d 為HH型 e 為LL型 a 為II型 其中II型管路布置較為簡單 對于這種形式 若制動(dòng)回路失效 則一旦前輪抱死極易喪失轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力 對于采用前輪驅(qū)動(dòng)因而前制動(dòng)器強(qiáng)于后制動(dòng)器的乘用車 當(dāng)前制動(dòng)回路失效而單用后橋制動(dòng)時(shí) 制動(dòng)力嚴(yán)重不足 并且若后橋負(fù)荷小于前橋負(fù)荷 則踏板力過大易使后橋車輪抱死而發(fā)生側(cè)滑 其中X型管路布置也很簡單 直行制動(dòng)時(shí)任一回路失效 剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50 但是一旦某一管路損壞造成制動(dòng)力不對稱 此時(shí)前輪將朝制動(dòng)力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng) 使汽車喪失穩(wěn)定性 因此 這種方案適用于主銷移距為負(fù)值 達(dá)20mm 的汽車 這時(shí)不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng) 改善穩(wěn)定性 HI HH LL型管路布置較為復(fù)雜 HH LL型管路在任一回路失效時(shí) 前 后制動(dòng)力比值均與正常情況下相同 剩余的總制動(dòng)力都能保持正常值的50 左右 HI型剩余的總制動(dòng)力較大 但此時(shí)與LL型一樣 緊急制動(dòng)情況下后橋車輪容易先抱死而發(fā)生側(cè)滑 三 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)輪缸對制動(dòng)蹄 塊 施加的張開力F0與輪缸直徑和制動(dòng)管路壓力p的關(guān)系如下 制動(dòng)管路壓力一般不超過10 12MPa 對盤式制動(dòng)器可更高 壓力越高 對管路 首先是制動(dòng)軟管及管接頭 的密封性要求越嚴(yán)格驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)越緊湊 制動(dòng)輪缸直徑d應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)HG2865 1997規(guī)定的尺寸系列中選取 具體為19mm 22mm 24mm 25mm 28mm 30mm 32mm 35mm 38mm 40mm 45mm 50mm 55mm等 1 制動(dòng)輪缸直徑d的確定 2 制動(dòng)主缸直徑d0的確定 第i個(gè)輪缸的工作容積 所有輪缸的總工作容積 初步設(shè)計(jì)時(shí) 主缸活塞直徑d0應(yīng)符合QC T311 1999中規(guī)定的尺寸系列 具體為19mm 22mm 26mm 28mm 32mm 35mm 38mm 40mm 45mm等 一般 制動(dòng)主缸活塞行程S0與主缸直徑d0關(guān)系 3 制動(dòng)踏板力F 未超出真空助力器最大助力點(diǎn)時(shí) 超出真空助力器最大助力點(diǎn)時(shí) 4 制動(dòng)踏板工作行程 踏板行程 計(jì)入襯片或襯塊的允許磨損量 對轎車最大應(yīng)大于100 150mm 對貨車不大于180mm 要求 最大踏板力一般為500N 轎車 或700N 貨車 制動(dòng)液是液壓制動(dòng)系的重要組成部分 其質(zhì)量好環(huán)對制動(dòng)系的工作可靠性影響很大 性能要求如下 有高的沸點(diǎn) 高溫下不易汽化 否則易產(chǎn)生氣阻 使制動(dòng)系失效 低溫下有良好的流動(dòng)性 不會(huì)使與之經(jīng)常接觸的金屬件腐蝕 橡膠件膨脹 變硬和損壞 良好的潤滑作用 吸水性差而溶水性好 4 制動(dòng)液 1 使用要求 為保證汽車行駛安全 各國不斷制定 修定汽車制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn) 國外汽車制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)國外汽車制動(dòng)液有代表性的標(biāo)準(zhǔn)是美國聯(lián)邦政府運(yùn)輸安全部 DOT 制定的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn) FMVSS 具體是FMVSSNO 116DOT3 DOT4 DOT5 這是世界公認(rèn)的汽車制動(dòng)液通用標(biāo)準(zhǔn) 我國汽車制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)我國汽車制動(dòng)液標(biāo)準(zhǔn)有GB10836 l998 機(jī)動(dòng)車制動(dòng)液使用技術(shù)條件 和GB12981 1991 HZY2 HZY3 HZY4合成制動(dòng)液 汽車制動(dòng)液使用技術(shù)條件分為JG3 JG4 JG5三級(jí) JG為交通部 公安部系列 J為交通部第一個(gè)漢字的漢語拼音首字母 G為公安部第一個(gè)漢字的漢語拼音首字母 2 制動(dòng)液的標(biāo)準(zhǔn) 3 制動(dòng)液的選用 汽車制動(dòng)液的選擇 汽車制動(dòng)液的選擇應(yīng)堅(jiān)持兩條原則 一是選擇合成制動(dòng)液 二是質(zhì)量等級(jí)以FMSSNo 116DOT標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn) 按照GB10836 l998 機(jī)動(dòng)車制動(dòng)液使用技術(shù)條件 各級(jí)制動(dòng)液主要特性和推薦使用范圍下表 捷達(dá) 切諾基 奧迪A6等汽車采用DOT4型制動(dòng)液 JG系列汽車制動(dòng)液的主要性能及推薦使用范圍 制動(dòng)液的更換以汽車的行駛里程或時(shí)間確定 一般行駛里程超過3萬公里或時(shí)間超過兩年需更換 汽車制動(dòng)液使用應(yīng)注意下列事項(xiàng) 不同規(guī)格的制動(dòng)液不能混用 防止水分或礦物油混入 制動(dòng)缸橡膠皮碗不可長時(shí)間暴露放置在空氣中 汽車制動(dòng)液多以有機(jī)溶劑制成 易揮發(fā) 易燃 因此 管理和使用中要注意防火 避免制動(dòng)液進(jìn)入眼睛 避免制動(dòng)液溢灑到漆膜表面 若出現(xiàn)該種情況立即用冷水沖洗 制動(dòng)液的使用 六 制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 1 限壓閥 限壓閥適用于軸距短且質(zhì)心高 從而制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移較多的輕型汽車 特別是輕型和微型轎車 液壓感載比例閥1 液壓感載比例閥2 液壓射線式比例閥 1 基本功能與構(gòu)成 感知制動(dòng)輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小 避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象 它可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離 有效地提高行車安全性 滑動(dòng)率S ABS系統(tǒng)控制方法目前主要有邏輯門限值控制方法和現(xiàn)代控制方法兩種 目的是在各種工況下制動(dòng)時(shí)都可獲得最佳的滑動(dòng)率S 由此可獲得最短的制動(dòng)距離 3 制動(dòng)防抱死機(jī)構(gòu) ABS 3 ABS配置 4 傳感器與齒圈安裝 七 制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件 一 制動(dòng)鼓 二 制動(dòng)蹄 制動(dòng)鼓應(yīng)當(dāng)有足夠的強(qiáng)度 剛度和熱容量 與摩擦襯片材料相配合 又應(yīng)當(dāng)有較高的摩擦因數(shù) 轎車和輕型貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用T形鋼輾壓或用鋼板焊接制成 重型貨車的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵或鑄鋼鑄成 斷面有工字形 山字形和 字形幾種 制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度 轎車為3 5mm 貨車約為5 8mm 制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接 也可以粘接 鑄造式 組合式 質(zhì)量小 工作面耐磨 并有較高的摩擦因數(shù) 多選用灰鑄造鐵 具有機(jī)械加工容易 耐磨熱容量大等優(yōu)點(diǎn) 轎車壁厚取為7 12mm 貨車取為13 18mm 三 摩擦襯片 襯塊 1 具有一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù) 2 具有良好的耐磨性 3 要有盡可能小的壓縮率和膨脹率 4 制動(dòng)時(shí)不易產(chǎn)生噪聲 對環(huán)境無污染 5 應(yīng)采用對人體無害的摩擦材料 6 有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度 以及足夠的抗剪切能力 7 摩擦襯塊的熱傳導(dǎo)率應(yīng)控制在一定范圍 石棉摩阻材料 半金屬摩阻材料 金屬摩阻材料 制造容易 成本低 不易刮傷對偶 耐熱性能