制動系設(shè)計.ppt

制動系設(shè)計 制動系設(shè)計 一 概述二 制動器的結(jié)構(gòu)方案分析三 制動器主要參數(shù)的確定四 制動器的設(shè)計與計算五 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)六 制動力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)七 制動器的主要結(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 行車制動裝置駐車制動裝置應(yīng)急制動裝置輔助制動裝置 制動系應(yīng)滿足如下要求 1 足夠的制動能力 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 報警裝置 二 制動器的結(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 鼓式制動器 主要區(qū)別 蹄片固定支點的數(shù)量和位置不同 張開裝置的形式與數(shù)量不同 制動時兩塊蹄片之間有無相互作用 制動器效能 制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩 制動器效能因數(shù) 在制動鼓或制動盤的作用半徑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 而且兩固定支點位于兩蹄的同一端 凸輪或楔塊式 張開裝置 活塞輪缸 液壓驅(qū)動 平衡凸塊式 楔塊式 平衡式 非平衡式 制動器的效能和效能穩(wěn)定性 在各式制動器中居中游 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 而且兩固定支點位于兩蹄的不同端 每塊蹄片有各自獨立的張開裝置 且位于與固定支點相對應(yīng)的一方 制動器的制動效能相當(dāng)高 倒車制動時 制動效能明顯下降 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 始終為領(lǐng)蹄 制動效能相當(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 而且兩固定支點位于兩蹄的不同端 制動器效能穩(wěn)定性最好 但制動器效能最低 5 單向增力式 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 制動器效能很高 制動器效能穩(wěn)定性相當(dāng)差 6 雙向增力式 制動器效能很高 制動器效能穩(wěn)定性比較差 兩蹄片端部各有一個制動時不同時使用的共用支點 支點下方有張開裝置 兩蹄片下方經(jīng)推桿連接成一體 鼓式制動器的效能穩(wěn)定性的排序恰好與上述情況相反 鼓式制動器的效能因數(shù)由高至低的順序為雙向增力式 雙領(lǐng)蹄式 領(lǐng)從蹄式 雙從蹄式 二 盤式制動器 鉗盤式 點盤式制動器 全盤式 離合器式制動器 固定鉗式 滑動鉗式 擺動鉗式 浮動鉗式 盤式制動器有如下優(yōu)點 熱穩(wěn)定性好 水穩(wěn)定性好 制動力矩與汽車運動方向無關(guān) 易于構(gòu)成雙回路制動系 尺寸小 質(zhì)量小 散熱良好 襯塊磨損均勻 更換襯塊容易 縮短了制動協(xié)調(diào)時間 易于實現(xiàn)間隙自動調(diào)整 三 制動器主要參數(shù)的確定 一 鼓式制動器主要參數(shù)的確定 1 制動鼓內(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 制動鼓內(nèi)徑應(yīng)參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC T309 1999 制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列 選取 2 摩擦襯片寬度b和包角 包角一般不宜大于120 制動襯片寬度尺寸系列見ZBT24005 89 3 摩擦襯片起始角 0 4 制動器中心到張開力F0作用線的距離e 使距離e 圖8 7 盡可能大 初步設(shè)計時可暫定e 0 8R左右 5 制動蹄支承點位置坐標(biāo)a和c 使a盡可能大而c盡可能小 初步設(shè)計時 也可暫定a 0 8R左右 圖8 7鼓式制動器主要幾何參數(shù) 二 盤式制動器主要參數(shù)的確定 1 制動盤直徑D通常選擇為輪輞直徑70 79 2 制動盤厚度h實心制動盤厚度可取為10 20mm 通風(fēng)式制動盤厚度取為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 制動襯塊面積A1 6 3 5kg cm2 前制動盤多為通風(fēng)盤 后制動盤多為實心盤 四 制動器的設(shè)計與計算 一 鼓式制動器的設(shè)計計算 對于緊蹄的徑向變形 1和壓力p1為 兩個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 計算蹄片上的制動力矩 法向力 制動力矩 對于緊蹄 對于松蹄 液力驅(qū)動 自鎖條件 領(lǐng)蹄表面的最大壓力 不會自鎖 二 盤式制動器的設(shè)計計算 單側(cè)制動塊加于制動盤的制動力矩 單側(cè)襯塊加于制動盤的總摩擦力 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 制動盤的端面圓跳動不應(yīng)大于0 03mm 三 襯片磨損特性的計算 摩擦襯片 襯塊 的磨損受溫度 摩擦力 滑磨速度 制動鼓 制動盤 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 雙軸汽車的單個前輪及后輪制動器的比能量耗散率 鼓式制動器的比能量耗散率以不大于1 8W mm2為宜 計算時取減速度j 0 6g 制動初速度 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 摩擦面積的制動器摩擦力 在j 0 6g時 鼓式制動器的比摩擦力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 后輪制動器制動力與力矩的確定 同步附著系數(shù) 前 后制動器制動力分配系數(shù) 制動工況受力簡圖 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)急制動和駐車制動所需的制動力矩 1 應(yīng)急制動 應(yīng)急制動時 后輪一般都將抱死滑移 前橋制動力 后橋制動力 2 駐車制動 上坡停駐時后橋附著力 下坡停駐時后橋附著力 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 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu) 一 制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的形式 簡單制動 動力制動 伺服制動 制動力源 機(jī)械式 液壓式 機(jī)械效率低 傳動比小 潤滑點多 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裝置中 作用滯后時間較短 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 全液壓動力制動 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 作用滯后時間較長 0 3 0 9s 簧下質(zhì)量大 噪聲大 真空伺服制動 空氣伺服制動 液壓伺服制動 0 05 0 07MPa 0 6 0 7MPa 二 分路系統(tǒng) 全車的所有行車制動器的液壓或氣壓管路分為兩個或多的互相獨立的回路 其中一個回路失效后 仍可利用其它完好的回路起制動作用 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 若制動回路失效 則一旦前輪抱死極易喪失轉(zhuǎn)彎制動能力 對于采用前輪驅(qū)動因而前制動器強(qiáng)于后制動器的乘用車 當(dāng)前制動回路失效而單用后橋制動時 制動力嚴(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 直行制動時任一回路失效 剩余的總制動力都能保持正常值的50 但是一旦某一管路損壞造成制動力不對稱 此時前輪將朝制動力大的一邊繞主銷轉(zhuǎn)動 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 這時不平衡的制動力使車輪反向轉(zhuǎn)動 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 前 后制動力比值均與正常情況下相同 剩余的總制動力都能保持正常值的50 左右 HI型剩余的總制動力較大 但此時與LL型一樣 緊急制動情況下后橋車輪容易先抱死而發(fā)生側(cè)滑 三 液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 制動輪缸對制動蹄 塊 施加的張開力F0與輪缸直徑和制動管路壓力p的關(guān)系如下 制動管路壓力一般不超過10 12MPa 對盤式制動器可更高 壓力越高 對管路 首先是制動軟管及管接頭 的密封性要求越嚴(yán)格驅(qū)動機(jī)構(gòu)越緊湊 制動輪缸直徑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 制動輪缸直徑d的確定 2 制動主缸直徑d0的確定 第i個輪缸的工作容積 所有輪缸的總工作容積 初步設(shè)計時 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 制動主缸活塞行程S0與主缸直徑d0關(guān)系 3 制動踏板力F 未超出真空助力器最大助力點時 超出真空助力器最大助力點時 4 制動踏板工作行程 踏板行程 計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 制動液是液壓制動系的重要組成部分 其質(zhì)量好環(huán)對制動系的工作可靠性影響很大 性能要求如下 有高的沸點 高溫下不易汽化 否則易產(chǎn)生氣阻 使制動系失效 低溫下有良好的流動性 不會使與之經(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 修定汽車制動液標(biāo)準(zhǔn) 國外汽車制動液標(biāo)準(zhǔn)國外汽車制動液有代表性的標(biāo)準(zhǔn)是美國聯(lián)邦政府運輸安全部 DOT 制定的聯(lián)邦機(jī)動車輛安全標(biāo)準(zhǔn) FMVSS 具體是FMVSSNO 116DOT3 DOT4 DOT5 這是世界公認(rèn)的汽車制動液通用標(biāo)準(zhǔn) 我國汽車制動液標(biāo)準(zhǔn)我國汽車制動液標(biāo)準(zhǔn)有GB10836 l998 機(jī)動車制動液使用技術(shù)條件 和GB12981 1991 HZY2 HZY3 HZY4合成制動液 汽車制動液使用技術(shù)條件分為JG3 JG4 JG5三級 JG為交通部 公安部系列 J為交通部第一個漢字的漢語拼音首字母 G為公安部第一個漢字的漢語拼音首字母 2 制動液的標(biāo)準(zhǔn) 3 制動液的選用 汽車制動液的選擇 汽車制動液的選擇應(yīng)堅持兩條原則 一是選擇合成制動液 二是質(zhì)量等級以FMSSNo 116DOT標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn) 按照GB10836 l998 機(jī)動車制動液使用技術(shù)條件 各級制動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型制動液 JG系列汽車制動液的主要性能及推薦使用范圍 制動液的更換以汽車的行駛里程或時間確定 一般行駛里程超過3萬公里或時間超過兩年需更換 汽車制動液使用應(yīng)注意下列事項 不同規(guī)格的制動液不能混用 防止水分或礦物油混入 制動缸橡膠皮碗不可長時間暴露放置在空氣中 汽車制動液多以有機(jī)溶劑制成 易揮發(fā) 易燃 因此 管理和使用中要注意防火 避免制動液進(jìn)入眼睛 避免制動液溢灑到漆膜表面 若出現(xiàn)該種情況立即用冷水沖洗 制動液的使用 六 制動力調(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 從而制動時軸荷轉(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 感知制動輪每一瞬時的運動狀態(tài) 相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小 避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象 它可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離 有效地提高行車安全性 滑動率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時都可獲得最佳的滑動率S 由此可獲得最短的制動距離 3 制動防抱死機(jī)構(gòu) ABS 3 ABS配置 4 傳感器與齒圈安裝 七 制動器的主要結(jié)構(gòu)元件 一 制動鼓 二 制動蹄 制動鼓應(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 制動蹄腹板和翼緣的厚度 轎車為3 5mm 貨車約為5 8mm 制動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 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 制動時不易產(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