盤式制動器設計說明書原

1、課程設計說明書學院機電工程學院專業(yè)班級12級車輛工程2班學號姓名鄧漢佳、林滔、吳廣軍、吳一平指導老師馮桑2016年01月10日目錄第一章汽車制動系概述3第二章汽車主要參數(shù)5第三章制動器形式的選擇5第四章盤式制動器主要參數(shù)的確定91制動盤直徑D92制動盤的厚度h93摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R194制動襯塊工作面積A9五盤式制動器的設計計算91 .同步附著系數(shù)的確定92 .制動力分配系數(shù)的確定103 .前，后輪制動器制動力矩的確定114 .制動強度和附著系數(shù)利用率115 .制動器最大制動力矩136 .制動器因數(shù)137 .應急制動和駐車制動所需的制動力矩148 .襯塊磨損特性的計算159 .盤式制

2、動器制動力矩的計算16第六章制動器主要零部件的結構設計181 .制動盤182 .制動鉗183 .制動塊184 .摩擦材料185 .制動器間隙的調(diào)整方法及相應機構196 .液壓制動驅動機構的設計計算19192121第一章汽車制動系概述使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已經(jīng)停駛的汽車保持不動，這些作用統(tǒng)稱為汽車制動。對汽車起到制動作用的是作用在汽車上，其方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動阻力，上坡阻力，空氣阻力都能對汽車起制動作用，但這外力的大小是隨機的，不可控制的。因此，汽車上必須設一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽

3、車上某些部分施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。這種可控制的對汽車進行制動的外力，統(tǒng)稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即成為制動系。1 制動系的功用：使汽車以適當?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?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠的停在原地或-=-坡道上。2 制動系的組成任何制動系都具有以下四個基本組成部分：（ 1）供能裝置包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中，產(chǎn)生制動能量的部位稱為制動能源。（ 2）控制裝置包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。（ 3）傳動裝置包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件。（ 4）制動器產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力的部件

4、，其中也包括輔助制動系中的緩速裝置。較為完善的制動系還具有制動力調(diào)節(jié)裝置以及報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置。3制動系的類型（1）按制動系的功用分類1）行車制動系使行使中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。2）駐車制動系是以停止的汽車駐留在原地不動的一套裝置。3）第二制動系在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國家的制動法規(guī)中規(guī)定，第二制動系是汽車必須具備的。4）輔助制動系在汽車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。在汽車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置（2）按制動系的制動能源分類1）人力制動系一一以駕駛員的肢體作為唯一的制動能源的制動系。2）動力制動系一一完全靠由發(fā)

5、動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的制動系。3）伺服制動系一一兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系。按照制動能量的傳輸方式，制動系又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁等。同時采用兩種以上傳能方式的制動系，可稱為組合式制動系。4設計制動系時應滿足如下主要要求：1）具有足夠的制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩相指標來評定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠的停駐的最大坡度來評定的。詳見GB/T7258-2004制動距離：是指機動車在規(guī)定的初速度下急踩制動時，從腳接觸制動踏板（或手觸動制動手柄）時起至機動車停住時止機動車駛過的距離。制動減速度：是指機動

6、車制動時車速對時間的導數(shù)。制動穩(wěn)定性要求：是指制動過程中機動車的任何部位（不計入車寬的部位除外）不允許超出規(guī)定寬度的試驗通道的邊緣線。表制動距離和制動穩(wěn)定性要求機動車類型制動初速度km/h滿載檢驗制動距離要求m空載檢驗制動距離要求m1試驗通道寬度m三輪汽車20乘用車50<總質(zhì)量不大于3500kg的低速貨車30<<其它總質(zhì)量不大于3500kg的汽車50<<其它汽車、汽車列車30<<兩輪摩托車30<邊三輪摩托車30正三輪摩托車30<輕便摩托車20<輪式拖拉機運輸機組20<<手扶變型運輸機20<表制動減速度和制動穩(wěn)定性要求

7、機動車類型制動初速度km/h滿載檢驗充分發(fā)出的平均減速度2m/s空載檢驗充分發(fā)出的平均減速度m/s2試驗通道寬度m三輪汽車20乘用車50總質(zhì)量不大于3500kg的低速貨車30其它總質(zhì)量不大于3500kg的汽車50其它汽車、汽車列車302）工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨立的驅動制動器的管路，當其中一套管路失效時，另一套完好的管路應保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的30%行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅動機構則各自獨立。3）在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。4）防止水和泥進入制動器工作表面。5）制動能力的熱穩(wěn)定性良好。6）操作輕便，并具有良好的隨動性。7）制

8、動時，制動系產(chǎn)生的噪聲應盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8）作用滯后性應盡可能好。作用滯后性是指制動反應時間，以制動踏板開始動作至達到給定的制動效能所需的時間來評價9）摩擦片應有足夠的使用壽命。10）摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構，且調(diào)整間隙工作容易，最好設置自動調(diào)整間隙機構。11）當制動驅動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本供能遭到破壞時，汽車制動系應有音響或光信號等報警裝置。防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以近年來防抱死制動系統(tǒng)（ABS在汽車上得到了很快的發(fā)展和應用此外，由于含有石棉的

9、摩擦材料在石棉有致癌公害問題已被淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。第二章汽車主要參數(shù)主要尺寸：軸距：2920mm質(zhì)量：1540kg質(zhì)心高度（滿載）：850mm質(zhì)心到前軸距離：1790mm質(zhì)心到后軸距離：1130mm軸荷分配：空載（前后）：739/801kg滿載：960/1040kg制動形式：浮鉗盤式制動車輪：前后：225/60R17第三章制動器形式的選擇制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點，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器或緩速器；液力式制動器一般只作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。摩

10、擦式制動器按摩擦副結構形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動器只用作中央制動器；鼓式和盤式制動器的結構形式有多種，如下所示：圖制動器分類表盤式制動器的制動盤有兩個主要部分：輪轂和制動表面。輪轂是安裝車輪的部位，內(nèi)裝有軸承。制動表面是制動盤兩側的加工表面。它被加工得很仔細，為制動摩擦塊提供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側稱為外側，另一側朝向車輪中心，稱為內(nèi)側。制動盤制動表面的大小由盤的直徑?jīng)Q定。大型車需要較多制動功能，它的制動直徑達12in或者更大些。較小較輕的車車用較小的制動盤。通常，制造商在保持有效的制動性能的情況下，盡可能將零件做的小

11、些，輕些。按輪轂結構分類，制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種結構中，輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過輪轂，再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點是制動盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。制動盤可能是整體式的或者通風的。通風的制動盤在兩個制動表面之間鑄有冷卻葉片。這種結構使制動盤鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉動時，盤內(nèi)扇形葉片的旋轉增加了空氣循環(huán)，有效的冷卻制動。盤式制動器具有散熱快，重量輕，構造簡單，調(diào)整方便等優(yōu)點。特別是高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定

12、，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。雖然盤式制動器的制動盤與空氣接觸的面積很大，但很多時候其散熱效果還是不能讓人滿意，于是有的制動盤上又被開了許多小孔，加速通風散熱以提高制動效率，這就是通風盤式制動器。一般來說，尺寸大的制動盤要比尺寸小的制動盤散熱效率高，而通風盤則要比實體盤的散熱效率高。四輪轎車在制動過程中，一般前輪的制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用。因此，一般情況下，汽車前輪制動盤的尺寸要比后輪大，且前輪多采用通風盤，后輪多采用實體盤或通風盤。根據(jù)制動盤固定元件的結構形式，盤式制動器可分為鉗盤式制動器和全盤式制動器兩類。鉗盤式制動

13、器鉗盤式制動器的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸線旋轉的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅30o50o,故盤式制動器又被稱為點盤式制動器。全盤式制動器全盤式制動器摩擦副的固定元件和旋轉都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉盤。其結構原理和摩擦離合器相似。多片全盤式制動器的各盤都封閉在殼體中，散熱條件較差。因此，有些國家正在研制一種強制液冷多片全盤式制動器。這種制動器完全封閉，內(nèi)腔充滿冷卻油液。冷卻在制動器內(nèi)受熱升溫后，被液壓泵吸出，而后被壓送入發(fā)動機水冷系中的熱交換器，在此受發(fā)動機冷卻水的冷卻后再流回制動器。鉗盤式制動器按制動鉗的結構不同，分為以下幾種

14、。1. 固定鉗式制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉，也不能沿制動盤軸線方向移動，因而其中必須在制動盤兩側裝設制動塊促動裝置，以便分別將兩側的制動塊壓向制動盤。這種形式也成為對置活塞式或浮動活塞式。固定鉗式制動器存在著以下缺點：1）液壓缸較多，使制動鉗結構復雜。2）液壓缸分置于制動盤兩側，必須用跨越制動的鉗內(nèi)油道或外部油管來連通。這必然使得制動鉗的尺寸過大，難以安裝現(xiàn)代化轎車的輪轂內(nèi)。3）熱負荷大時，液壓缸和跨越制動盤的油管或油道中的制動液容易受熱汽化。4）若要兼用于駐車制動，則必須加裝一個機械促動的駐車制動鉗。這些缺點使得固定鉗式制動器難以適應現(xiàn)代汽車的使用要求，故70年代以來，逐漸讓位于浮鉗

15、盤式制動器。圖鉗盤式制動器結構分類a）固定鉗式b）滑動鉗式c）擺動鉗式2. 浮動鉗式（ 1）滑動鉗式制動鉗可以相對于制動盤作軸向滑動，其中只有在制動盤的內(nèi)側置有液壓缸，外側的制動塊固定安裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下使活動制動壓靠到制動盤上，而反作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動盤的另一側，直到兩制動塊受力均等為止。（ 2）擺動鉗式它也是單側液壓缸結構，制動鉗體與固定在車軸上的支座鉸接。為實現(xiàn)制動，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能全面而均勻的磨損。為此，有必要經(jīng)襯塊預先作成楔形。在使用過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻后即應更換。2.浮鉗盤式制動器

16、的制動鉗一般設計得可以相對制動盤轉向滑動。其中，只在組、制動盤的內(nèi)側設置液壓缸，而外側的制動塊則附加裝在鉗體上。浮動鉗式制動器的優(yōu)點有：1)僅在盤的內(nèi)側有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能進一步靠近輪轂；2)沒有跨越制動噢案的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以制動液汽化的可能性?。?)成本低4)浮動鉗的制動塊可兼用于駐車制動。與鼓式制動器相比，盤式制動器有如下優(yōu)點：1) 熱穩(wěn)定性好。原因是一般無自行增力作用。襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式中的襯片更為均勻。此外，制動鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄中部接觸，從而降低了制動效能，這稱為機械衰退。制動盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹根本與性能無關，

17、故無機械衰退問題。因此，前輪采用盤式制動器，汽車制動時不易跑偏。2) 水穩(wěn)定性好。制動塊對盤的單位壓力高，易將水擠出，因而浸水后效能降低不多；又由于離心力作用及襯塊對盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一，二次制動即能恢復正常。鼓式制動器則需經(jīng)十余次制動方能恢復。3) 制動力矩與汽車運動方向無關。4) 易于構成雙回路制動系，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) 壓力在制動襯塊上分布比較均勻，故襯塊上磨損也均勻。7) 更換制動塊簡單容易。8) 襯塊與制動盤之間的間隙小()，從而縮短了制動協(xié)調(diào)時間。9) 易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。盤式制動器的主要缺點是：1) 難以實現(xiàn)完全防塵和銹蝕(

18、封閉的多片式全盤式制動器除外)。2) 兼作駐車制動器時，所需附加的手驅動機構比較復雜。3) 在制動驅動機構中必須裝用助力器。4) 因為襯塊工作面積小，所以磨損快，壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。因此，從結構，散熱，技術，成本等多方面考慮，決定采用浮鉗盤式制動器(前輪)。第四章盤式制動器主要參數(shù)的確定1.制動盤直徑D制動盤直徑D應盡可能取大些。這時制動盤的有效半徑得到增加，可以見效制動鉗的加緊力，降低襯塊單位壓力和工作溫度。受輪物直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為輪輛直徑的70%-79%總質(zhì)量大于2t的汽車取上限。輪物直徑為17英寸，又因為M=1540kg,所以D取340mm.2制動盤的厚度h制動盤厚

19、度h對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動盤厚度不宜取的很大；為減小溫開，制動盤厚度又不宜取的過小。制動盤可以做成實心的，或者為了散熱通風需要在制動盤中間鑄出通風孔道。在本設計中：前制動器采用通風盤，取厚度h=25mm后制動盤采用實心盤，取厚度h=12mm3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。若比值偏大，工作時襯塊的外緣與內(nèi)側圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸面積減少，最終將導致制動力矩變化大。取外半徑R2=140mm內(nèi)半徑R1=100mm4制動襯塊工作面積A在確定盤式制動器襯塊工作面積A時，根據(jù)制動襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在范圍

20、內(nèi)選用。汽車滿載質(zhì)量為1540kg,前輪滿載時地載荷為960kg,9602A9602cm2<A<cm23.541.64所以A取90cm2五盤式制動器的設計計算質(zhì)心高度hg=850mm軸距L=2920mm質(zhì)心到前軸距離a=L=1790mm質(zhì)心到后軸距離b=L2=1130mm汽車總質(zhì)量M=1540kg輪胎有效半徑R=328mm1. 同步附著系數(shù)的確定對于前、后制動器制動力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)0的路面上，前、后車輪制動器才會同時抱死。當汽車在不同值的路面上制動時，可能有以下情況：(1) 當<0，線位于I曲線下方，制動時總是前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，

21、但喪失轉向能力。(2) 當>0，線位于I曲線上方，制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。(3) 當0，制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉向能力。如何選擇同步附著系數(shù)0，是采用恒定前后制動力分配比的汽車制動系設計中的一個較重要的問題。在汽車總重和質(zhì)心位置已定的條件下，的數(shù)值就決定了前后制動力的分配比。0的選擇與很多因數(shù)有關。首先，所選的0應使得在常用路面上，附著系數(shù)利用率較高。具體而言，若主要是在較好的路面上行駛，則選的0值可偏高些，反之可偏低些。從緊急制動的觀點出發(fā)，0值宜取高些。汽車若常帶掛車行駛或常在山區(qū)行駛，值宜取低些。此外，0的選擇還

22、與汽車的操縱性、穩(wěn)定性的具體要求有關，與汽車的載荷情況也有關?？傊?的選擇是一個綜合性的問題，上述各因數(shù)對0的要求往往是相互矛盾的。因此，不可能選一盡善盡美的0值，只有根據(jù)具體條件的不同，而有不同的側重點。隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動時后輪先抱死引起的汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。值宜取大些。根據(jù)設計經(jīng)驗,取=2. 制動力分配系數(shù)的確定上式表明：汽車在附著系數(shù)為任意確定值的路面上制動時，各軸附著力即極限制動力并非為常數(shù)，而是制動強度q或總制動力FB的函數(shù)。當汽車各車輪制動器的制動力足夠時，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動器制動力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況

23、等，制動過程可能出現(xiàn)的情況有三種，即(1)前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑；(2)后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑；(3)前、后輪同時抱死拖滑。以Ff1,Ff2為坐標的曲線，即為理想的前、后輪制動器制動力分配曲線，簡稱I曲線，如圖3.3所示。如果汽車前、后制動器的制動力Ffi,Fo能按I曲線的規(guī)律分配，則能保證汽車在任何附著系數(shù)的路面上制動時，都能使前、后車輪同時抱死此客車前后制動器制動力為定比值。常用前制動器制動力與汽車總制動力之比來表明分配的比例，稱為制動器制動力分配系數(shù)，用B表示，即:()FFiF2()式中，為前制動器制動力；為后制動器制動力，為后制動器總制動力。由于已經(jīng)確定同步附著

24、系數(shù)，則分配系數(shù)可由下式得到：3 .前，后輪制動器制動力矩的確定為了保證汽車有良好的制動效能，要求合理地確定前，后輪制動器的制動力矩。先計算出前，后制動力矩的比值：根據(jù)汽車滿載在瀝青，混凝土路面上緊急制動到前輪抱死拖滑，計算出后輪制動器的最大制動力矩M2:M2G(Liqhg)re其中q為制動強度，re為車輪有效半徑。在這里，qL17900.90.67,re=328mmL(o)hg1790(0.70.6)85015409.8所以M2(11300.6785。0.73286659249522920M1M20566659249528475408481 10.564 .制動強度和附著系數(shù)利用率4.制動強

25、度和附著系數(shù)利用率上面已給出了制動強度q和附著系數(shù)利用率的定義式。下面再討論一下當 0時的q和。根據(jù)所定的同步附著系數(shù)0,由式()及式()得而求得fb fbGqFb2 Fb(1)Gq(1FB1FFb2F。時：FB1F1,FB2FL20hgLLi 0 hgL()()G(L20hg)q) (L10hg)q，故 Fb G =14715, q=;二1。()()。時：可能得到的最大總制動力取決于前輪剛剛首先抱死的條件，即。則總制動力Fb、制動強度q和附著系數(shù)利用率分別為GL2(0)hg()L2q L2 ( 0)hgL2L2( o )hg()()。時：可能得到的最大總制動力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即

26、o則總制動力Fb、制動強度q和附著系數(shù)利用率分別為Fb一L1GL1(05hg()()L1LT"(o)hg()本設計中汽車的值恒定，其0值小于可能遇到的最大附著系數(shù)，使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)不致過低。在>0的良好路面上緊急制動時，總是后輪先抱死。5 .制動器最大制動力矩對于選取較大的同步附著系數(shù)0值的汽車，從保證汽車制動時的穩(wěn)定性出發(fā)，來確定各軸的最大制動力矩。當0時，相應的極限制動強度q,故所需的后軸和前軸的最大制動力矩為G一.八Tf2max"L（L1qhg）re（）f1 maxf2 max()對于本車即對于常遇到的道路條件較差、車速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)0

27、值的汽車，為了保證在0的良好的路面上（例如=）能夠制動到后軸和前軸先后抱死滑移（此時制動強度q），前、后軸的車輪制動器所能產(chǎn)生的最大制動力力矩為:GTfimax乙re3hg)re3640NTf 2maxT f 1max1558N6 .制動器因數(shù)式給出了制動器因數(shù)BF的表達式，它表示制動器的效能，又稱為制動器效能因數(shù)。其實質(zhì)是制動器在單位輸入壓力或力的作用下所能輸出的力或力矩，用于評價不同結構TfPR型式的制動器的效能。制動器因數(shù)可定義為在制動鼓或制動盤的作用半徑上所產(chǎn)生的摩擦力與輸入力之比，即BF式中：Tf制動器的摩擦力矩；R制動鼓或制動盤的作用半徑；P輸入力，一般取加于兩制動蹄的張開力(或加

28、于兩制動塊的壓緊力)的平均值為輸入力。對于鉗盤式制動器，兩側制動塊對制動盤的壓緊力均為P,則制動盤在其兩側工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2fP(f為盤與制動襯塊間的摩擦系數(shù))，于是鉗盤式制動器的制動器因數(shù)為2fPBF2fP式中：f為摩擦系數(shù)，本設計中取f=;則BF=7 .應急制動和駐車制動所需的制動力矩1) .應急制動應急制動時，后輪一般將抱死滑移，故后橋制動力為:FB2 F2magLiLhg()此時所需的后橋制動力矩為:F B2rem>gLLhg1540 9. 8 1790 0 72920 0.7 8503281764600 434現(xiàn)用后輪制動器作為應急制動器，則單個后輪制動器的制動

29、力矩為FB2re2) .駐車制動汽車上坡停駐時，后橋附著力為：F2mag (fcoshgsin )L()汽車在下坡停駐時，后橋附著力為:mag ('coshgsin )L()汽車可能停駐的極限上坡路傾角1,可根據(jù)后橋上的附著力與制動力矩相等的條件求得，由 mag ("L"cos 1hg sin 1)mag sin 1()1付 1 arctan L hg0.7 1790 28 312920 0.7 8501是保證汽車上坡行駛的縱向穩(wěn)定性的極限坡路傾角。同理可推出汽車可能停駐的極限下坡路傾角為1arctanL一1962Lhg安裝制動器的空間，制動驅動力源等條件允許的范圍

30、內(nèi)，應力求后橋上上駐車制動力矩接近由1所確定的極限值magresin115409.8328sin2831234758074，并保證下坡路上停駐的坡度不小于法規(guī)的規(guī)定值。8.襯塊磨損特性的計算摩擦襯塊的磨損受溫度，摩擦力，滑磨速度，制動盤的材質(zhì)及加工景況，以及襯塊本身材質(zhì)等許多因素的影響，因此在理論上計算磨損特性極為困難。但試驗表明，影響磨損的最重要因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。從能量的觀點來說，汽車制動過程即是將汽車的機械能的一部分轉變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強度很大的緊急制動過程中，制動器幾乎承擔了汽車全部動能耗散的任務。此時，由于制動時間很短，實際上熱量還來不及逸散到大氣中就被制動器所

31、吸收，致使制動器溫度升高。這就是所謂制動器的能量負荷。能量負荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴重。對于盤式制動器的襯塊，具單位面積上的能量負荷比鼓式制動器襯片大許多，所以制動盤表面溫度比制動鼓的高。各種汽車的總質(zhì)量及其制動襯片（襯塊）的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對的量作為評價能量負荷的指標。目前，各國常用的指標是比能量耗散率，即單位時間內(nèi)襯片（襯塊）單位面積耗散的能量，通常所用的計算單位為W/mm比能量耗散率有時也稱為單位功負荷，或簡稱能量負荷。雙軸汽車的單個前輪及后輪制動器的比能量耗散率分別為22、()()1ma(v1V2)e-?22tA22、e21oma(ViV2)一?22tA2V

32、iV2()式中，ma為汽車總質(zhì)量；為汽車回轉質(zhì)量系數(shù)；vi,v2為制動初速度和終速度（m/s）;j為制動減速度（m/s2）;t為制動時間（s）;A,4為前，后制動器襯片（襯塊）的摩擦面積（mm）;為制動力分配系數(shù)在緊急制動到停車的情況下，V2=0,并可認為=1,故2()1?mW2,2tA7()乘用車的盤式制動器在vi100km/h（27.8m/s）和j0.6g的條件下，比能量耗散率應不大于mmi由于采用前盤后鼓，所以僅計算前輪襯塊的摩擦特性。t=6=（s）1154027.80.562、2e1?2.0QW/mm）mm224.63180100另一個磨損特性指標是襯片（襯塊）單位摩擦面積的制動器摩擦

33、力，稱為比摩擦力f。比摩擦力越大，則磨損越嚴重。單個車輪制動器的比摩擦力為式中，M為單個制動器的制動力矩；R為制動鼓半徑（襯塊平均半徑Rm或有效半徑Re）；A為單個制動器的襯片（襯塊）摩擦面積。0.196 (N/mrm)847540.8482以f01201801009.盤式制動器制動力矩的計算盤式制動器的計算用圖盤式制動器的計算用簡圖如圖所示，假設襯塊的摩擦表面與制動盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動器的制動力矩為()Tf2fNR式中：f摩擦系數(shù)，取值；N單側制動塊對制動盤的壓緊力R作用半徑圖鉗盤式制動器的作用半徑計算用圖采用常見的扇形摩擦襯塊，其徑向尺寸不大，取R平均半徑或有效

34、半徑Re已足夠精確。如圖所示，平均半徑為cR1R2100140Rm120mm()22式中：Ri,R2扇形摩擦襯塊的內(nèi)半徑和外半徑。根據(jù)圖5-7，在任一單元面積RdFd上的摩擦力對制動盤中心的力矩為fqR2dRd式中q為襯塊與制動盤之間的單位面積上的壓力，則單側制動塊作用于制動盤上的制動力矩為單側襯塊給予制動盤的總摩擦力為得有效半徑為令旦m,則有：Re41m-Rm=121mmR23(1m)因m旦1,-m-1,故ReRm。當RR2,m1,ReRm。R2(1m)4但當m過小，即扇形的徑向寬度過大時，陳快摩擦表面在不同半徑處的滑磨速度相差太大，磨損將不均勻，因而單位壓力分布將不均勻，則上述計算方法失效

35、。本次設計取有效半徑為121mm第六章制動器主要零部件的結構設計1. 制動盤制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，其結構形式有平板形(用于全盤式制動器)和禮帽形(用于鉗盤式制動器)兩種。后一種的圓柱部分長度取決于布置尺寸。為了改善冷卻條件，有的盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風槽的雙層盤，可以大大增加散熱面積，但盤的整體厚度加大。制動盤的表面應光滑平整。兩側表面不平行度不應大于，盤面擺差不應大于，制動盤表面粗糙度不應大于2. 制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵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的。其外緣留有開口，以便不必

36、拆下制動鉗便可檢查或更換制動塊。制動鉗體應有高的強度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸，也有將單獨制造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的將活塞開口端部切成階梯狀。形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。活塞由鑄鋁合金制成或由鋼制成。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進行鍍鉻處理。當制動鉗體由鋁合金制成時，減少傳給制動液的熱量則成為必須解決的問題。為此，應減少活塞與制動塊背板的接觸面積，有時也可采用非金屬活塞。3. 制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構成，兩者可以直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為扇形，也有矩形、正方形或長圓形的。

37、活塞應能壓住盡量多的制動塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動塊背板由鋼板制成。為了避免制動時產(chǎn)生的熱量傳給制動鉗而引起制動液氣化和減小制動噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減振墊（膠）。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。許多盤式制動器裝有摩擦襯塊磨損達到極限時的報警裝置，以便能及時更換摩擦襯塊。4. 摩擦材料制動摩擦材料應具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應有好的耐磨性，低的吸水（油、制動液）率，低的壓縮率、低的熱傳導率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗拉、抗剪切、抗彎曲性能和耐

38、沖擊性能；制動時應不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良氣味，應盡量采用污染小和對人體無害的摩擦材料。當前，在制動器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪聲消除劑等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，故應按襯片襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。無石棉摩擦材料是以多種金屬、有機、無機材料的纖維或粉末代替石棉作為增強材料，其他成分和制造方法與石棉模壓摩擦材料大致相同。若金屬纖維（多為鋼纖維）和粉末的含量在40%以上，則稱為半金屬摩擦材料，這種材料在美、歐各國廣泛用于轎車的盤式制動器上，已成為制動摩擦材

39、料的主流。各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.30.5，少數(shù)可達。設計計算制動器時一般取f0.30.35。就可使計算結果接近實際。5. 制動器間隙的調(diào)整方法及相應機構制動盤與摩擦襯塊之間在未制動的狀態(tài)下應有工作間隙，以保證制動盤能自由轉動。一般說來，盤式制動器的設定間隙為0.1mm0.3mm（單側0.050.15）。此間隙的存在會導致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應盡量小?？紤]到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生熱變形和機械變形，因此，制動器在冷卻狀態(tài)下應設的間隙要通過試驗來確定。另外，制動器在工作過程中會由于摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動器必須設有間隙調(diào)整機構。當前，盤式制動器的間隙調(diào)整均已

40、自動化。鉗盤式制動器不僅制動間隙小，而且制動盤受熱膨脹后對軸向間隙幾乎沒有影響，所以一般都采用一次調(diào)準式間隙自調(diào)裝置。最簡單且常用的結構是在缸體和活塞之間裝一個兼起復位和間隙自調(diào)作用的帶有斜角的橡膠密封圈，制動時密封圈的刃邊是在活塞給予的摩擦力的作用下產(chǎn)生彈性形變，與極限摩擦力對應的密封圈變形量即等于設定的制動間隙。當襯塊磨損而導致所需的活塞行程增大時，在密封圈達到極限變形之后，活塞可在液壓力的作用下克服密封圈的摩擦力，繼續(xù)前移到實現(xiàn)完全制動為止?；钊c密封圈之間這一不可恢復的相對位移便補償了這一過量間隙。解除制動后活塞在彈力的作用下退回，直到密封圈的變形完全消失為止，這時摩擦塊與制動盤之間重新恢復到設定間隙。6. 液壓制動驅動機構的設計計算為了確定制動主缸及制動輪缸的直徑，制動踏板與踏板行程，踏板機構傳動比，以及說明采用增壓或助力裝置的必要性，必須進行如下的設計計算。制動輪缸直徑與工作容積制動輪缸對制動蹄或制動塊的作用力Fo與輪缸直徑dw及制動輪缸中的液壓P有如下關系：dw2J（）p式中：p考慮制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪缸或管路液壓，p=812MPa本設計制動輪缸液壓取p12MPa對于F0因為BF上=2f則Tf2fPR,另外由公式（）Tf2fNR。