制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算

制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算第1頁/共35頁第八章制動(dòng)系設(shè)計(jì)§8-1概述§8-2制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析§8-3制動(dòng)器主要參數(shù)的確定§8-4制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算§8-5制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)§8-6制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)§8-7

制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件第2頁/共35頁§8-1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

汽車制動(dòng)系統(tǒng)圖組第3頁/共35頁制動(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

第4頁/共35頁§8-2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)器第5頁/共35頁主要區(qū)別：①蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同;②張開裝置的形式與數(shù)量不同;③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（Mμ/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）。

第6頁/共35頁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。

第7頁/共35頁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。第8頁/共35頁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)推桿連接成一體第9頁/共35頁第10頁/共35頁二、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。第11頁/共35頁§8-3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轎車：D/Dr=0.64~0.74貨車：D/Dr=0.70~0.83ZBT24005-89《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》2.摩擦襯片寬度b和包角β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β04.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。第12頁/共35頁二、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第13頁/共35頁§8-4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δ1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)律第14頁/共35頁2.計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩法向力制動(dòng)力矩第15頁/共35頁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)自鎖第16頁/共35頁二、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Ra0.7~1.3μm，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。第17頁/共35頁三、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υ1：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υ1和j的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于6.0W/mm2。第18頁/共35頁比摩擦力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)力矩的確定首先選定同步附著系數(shù)φ0，計(jì)算前、后輪制動(dòng)力矩的比值根據(jù)汽車滿載在柏油、混凝土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出前輪制動(dòng)器的量大制動(dòng)力矩Mμ1max；再根據(jù)前面已確定的前、后輪制動(dòng)力矩的比值計(jì)算出后輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩Mμ2max。第19頁/共35頁五、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)后橋附著力第20頁/共35頁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第21頁/共35頁§8-5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??；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)0.05~0.07MPa0.6~0.7MPa第22頁/共35頁二、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。第23頁/共35頁三、液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.制動(dòng)輪缸直徑d的確定2.制動(dòng)主缸直徑d0的確定3.制動(dòng)踏板力Fp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)主缸活塞行程S0和活塞直徑d0一般要求：最大踏板力一般為500N（轎車）或700N（貨車）。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。第24頁/共35頁§8-6制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

一、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。二、制動(dòng)防抱死機(jī)構(gòu)（ABS）第25頁/共35頁基本功能: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?；瑒?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。第26頁/共35頁§8-7

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Ⅱ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。第27頁/共35頁三、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；耐熱性能差，隨著溫度升高而摩擦因數(shù)降低、磨耗增高和對環(huán)境污染較高的耐熱性和耐磨性，沒有石棉粉塵公害由增強(qiáng)材料（石棉及其它纖維）、粘結(jié)劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成粉末冶金無機(jī)質(zhì)耐熱性好、摩擦性能穩(wěn)定制造工藝復(fù)雜、成本高、容易產(chǎn)生噪聲和刮傷對偶第28頁/共35頁利用制動(dòng)鉗中的橡膠密封圈的極限彈性變