工程課程設(shè)計(jì)-裝載機(jī)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

工程機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)——裝載機(jī)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)時(shí)間1目錄41424346661....62737475..76778889891929394102510610711121122..151 152 .153 16183緒論1：制動(dòng)器的作用制動(dòng)器是用于使行駛中的車(chē)輛減速或停車(chē)，以及使已停止行駛的車(chē)輛在原地駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)，制動(dòng)器直接影響著車(chē)輛的安全性和停車(chē)可靠性。在日益以安全為第一要?jiǎng)?wù)的時(shí)代，制動(dòng)器的制動(dòng)性能好壞已成為車(chē)輛的一項(xiàng)重要指標(biāo)。2：制動(dòng)器的種類(lèi)車(chē)輛制動(dòng)器至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)裝置。摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上或變速器，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓。盤(pán)式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以?xún)蓚?cè)表面為工作面的制動(dòng)盤(pán)，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。3：對(duì)制動(dòng)器的要求①具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車(chē)制動(dòng)效能和駐車(chē)制動(dòng)效能；②工作可靠；③熱穩(wěn)定性好；4④制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好；⑤制動(dòng)時(shí)操縱穩(wěn)定性好；⑥作用滯后的時(shí)間要盡可能短；⑦制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲；⑧制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)，制造成本低。5裝載機(jī)制動(dòng)器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一：設(shè)計(jì)任務(wù)（即設(shè)計(jì)依據(jù)和條件）輪式裝載機(jī)的基本參數(shù)鏟斗容量3m3額定載荷5t最大卸載高度2950mm最小卸載距離1290mm最大爬坡能力25整機(jī)重量15.5t行駛速度25km/h軸距2200mm輪距1490mm輪胎規(guī)格23.5—25二：方案分析及選擇1：車(chē)輪滾動(dòng)半徑rr由于裝載機(jī)的輪胎規(guī)格為 23.5—25，其中輪胎的斷面寬度為23.5英寸，即23.525.4=596.9mm，輪輞直徑為25英寸，即2525.4=635mm故車(chē)輪的滾動(dòng)半徑：rr=1（2596.960%+635）=675.64mm取650mm2扁平率按60%計(jì)算62：空滿載時(shí)重心距前軸的距離 L1、L1 ,距后軸的距離L2、L2空載時(shí)：L1=1250mm，L2=950mm滿載時(shí)：L1=1100mm，L2=1100mm3：空滿載時(shí)重心的高度Hg、Hg空載時(shí)：Hg=L1=950=950=2037mmtantan250.4663滿載時(shí)：Hg=L1=1100=1100=2359mmtantan250.46634：空滿載時(shí)軸荷分配（未進(jìn)行制動(dòng)的靜負(fù)荷）空載：GSF=L2G0=95015.5103kg=6.69L2200GSR=L1G0=125015.5103kg=8.81L2200滿載：GSF=L2G0=110020.5103kg=10.25L2200GSR=L1G0=110020.5103kg=10.25L22005：制動(dòng)力分配系數(shù)=GSF=6.691033=0.76GSR8.81106：同步附著系數(shù)空載：0=LL2=22000.76950=0.35Hg2037滿載：0=LL2=22000.761100=0.25Hg2359綜合考慮確定 0=0.4

103kg103kg103kg103kg77：制動(dòng)減速度a= 0g=0.4 9.8=3.92m/s28：空滿載時(shí)軸荷分配（制動(dòng)時(shí)的動(dòng)負(fù)荷）空載：GDF=L2Hga=95020373.9215.5103LG0220022009.8Lg=12.43103kgGDR=G0=125020373.9215.5103220022009.8=3.07103kg滿載：GDF=L2Hga=110023593.9220.5103LG0220022009.8Lg=19.04103kgGDR=L1Hga=110023593.9220.5103LG0220022009.8Lg=1.461039：制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩Mmax= G0 0rr=20.5 103 0.4 650 103 =5330N·m則前輪所需最大制動(dòng)力矩：M1=L20HgG00rr=11000.423595330=2476N·m2L22200每個(gè)前輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩：T=總結(jié)：

1M1=12476=1238N·m22盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)有：熱穩(wěn)定性較好，制動(dòng)盤(pán)對(duì)摩擦襯塊無(wú)摩擦增力作用； 水穩(wěn)定性好，8襯塊單位壓力高，易將水?dāng)D出；制動(dòng)力矩與機(jī)械前進(jìn)和后退無(wú)關(guān)；在輸出同樣大小的制動(dòng)力矩的條件下，盤(pán)式制動(dòng)器的質(zhì)量和尺寸比較??；盤(pán)式摩擦襯片比較容易更換；易于構(gòu)成多回路制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)有較好的可靠性和安全性。通過(guò)以上分析，選用綜合性能較好的鉗盤(pán)式制動(dòng)器三：鉗盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)1：制動(dòng)盤(pán)的直徑 D制動(dòng)盤(pán)的直徑應(yīng)盡可能取大一些，這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增加，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度。另外受到輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)直徑通常選擇為輪輞直徑的70%~79%，取75%。故制動(dòng)盤(pán)的直徑 D：D=635 75%=476.25mm，取476mm。2：制動(dòng)盤(pán)的厚度 h制動(dòng)盤(pán)的厚度對(duì)制動(dòng)盤(pán)的質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響，為使質(zhì)量小一些，制動(dòng)盤(pán)不宜取太大，為了減小溫升，又不宜取太小?？紤]到裝載機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣， 塵沙較多，因此選用刮泥沙效果較好的實(shí)心制動(dòng)盤(pán)。一般實(shí)心制動(dòng)盤(pán)的厚度為 10~20mm，取20mm。3：摩擦襯塊外半徑 R2與內(nèi)半徑R1摩擦襯塊外半徑 R2與內(nèi)半徑R1的比值應(yīng)不大于 1.5，若此比值偏大，工作時(shí)襯塊外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多， 磨損不均勻，接觸面積減少，最終將導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。9選R2=1.4,由于摩擦襯塊外半徑略小于制動(dòng)盤(pán)半徑（D=476R122=238mm），取R2=230mm，則：R1=R2=2301.41.4

=164.3mm，取164mm4：制動(dòng)襯塊的面積 AA=式中：

（R22R12）=60(23021642)=13616mm2360360——摩擦襯面扇形角，一般 =50~60，取 =60 。5：摩擦襯塊材料的確定摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性越差，考慮到熱穩(wěn)定性以及受到壓力和溫度的影響，選擇粉末冶金做為摩擦襯塊的材料。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)穩(wěn)定值約為0.3~0.5，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩， 為使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際，選取=0.3。6：制動(dòng)襯塊的設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為 T=2 PR式中：P——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力R——作用半徑。R= R1 R2 = 230 164 =197mm2 2所以：P=T=1238=10474N2R20.3197103107：襯塊磨損特性的計(jì)算摩擦襯塊的磨損受溫度、摩擦力、滑摩速度、制動(dòng)盤(pán)的材料及加工情況、以及襯塊本身材質(zhì)等許多因素的影響。各國(guó)常采用比能量耗散率（又稱(chēng)單位功負(fù)荷）做為評(píng)價(jià)指標(biāo)，也就是單位時(shí)間內(nèi)襯塊單位摩擦面積耗散的能量，單位為 W/mm2。e=式中：

G0(12 22)4tAG0——車(chē)輛的總質(zhì)量（ kg）；——回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；1、2——制動(dòng)初速度和終速度（ m/s）；11t——制動(dòng)時(shí)間（）。t=1（a為制動(dòng)減速度）；saA——制動(dòng)襯塊的摩擦面積（ mm2）；——制動(dòng)力分配系數(shù)。在緊急制動(dòng)停車(chē)的情況下， 2=0,并可以取 =1，故：e=所以：

G012（e6W/mm2為宜）4tA15.5103 25 1000e= 3600 0.76 =5.89W/mm2 6W/mm22504 1361636 3.92用襯塊單位摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力即比摩擦力 f0計(jì)算襯塊的磨損特性。單個(gè)前輪制動(dòng)器的比摩擦力為 f0= TRA式中：——單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；R——制動(dòng)襯塊平均半徑；A——單個(gè)前輪制動(dòng)器的襯塊摩擦面積。所以：f0=T=1238103N/mm2=0.46N/mm2RA19713616四：制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1：制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)形狀有平板型和禮帽形，由于設(shè)計(jì)的是鉗盤(pán)式制動(dòng)器，故采用禮帽形制動(dòng)盤(pán)，其圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸。 考慮機(jī)12械作業(yè)環(huán)境的惡劣以及塵沙較多，為了避免制動(dòng)盤(pán)積聚塵沙造成劃傷，故選用實(shí)心制動(dòng)盤(pán)。2：制動(dòng)鉗制動(dòng)鉗由球墨鑄鐵QT400-18制造，做成整體的，其外緣留有開(kāi)口，以便不必拆下制動(dòng)器便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將杯形活塞的開(kāi)口端頂靠制動(dòng)塊的背板?；钊袖撝圃?，為了提高耐磨性，活塞的工作表面要進(jìn)行鍍鉻處理。133：制動(dòng)塊制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌在一起。襯塊為扇形?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。設(shè)計(jì)的盤(pán)式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及時(shí)更換摩擦襯塊。4：摩擦材料制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能，應(yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。綜合考慮，制動(dòng)盤(pán)采用耐磨性能良好的珠光體灰鑄鐵鑄造，為保證足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，其牌號(hào)為HT250.145：盤(pán)式制動(dòng)器的間隙制動(dòng)盤(pán)與摩擦襯塊之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙， 以保證制動(dòng)盤(pán)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為0.1~0.3mm，此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而應(yīng)盡量小些。五：制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算1：制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇液壓式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：a：制動(dòng)時(shí)可以得到必要安全性， 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)內(nèi)壓力相等， 左右輪制動(dòng)同時(shí)進(jìn)行；b：易保證制動(dòng)力正確分配到前、后輪，因?yàn)榍?、后輪制?dòng)輪缸可以做出不同直徑；c：車(chē)振或懸架變形不發(fā)生自行制動(dòng)；d：不須潤(rùn)滑和時(shí)常調(diào)整。2：制動(dòng)管路的選擇選用X型的布置方案。153：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d4Pd=p式中：P——制動(dòng)輪缸活塞對(duì)制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力， 近似等于制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓緊力；p——制動(dòng)管路壓力，一般 p=5~8MPa，取8MPa。所以：d=

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=40.89mm，取40mm②制動(dòng)總缸直徑d0V2=kV1=k（n14d12x1+n2d22x2）（mm3）4式中：V2——制動(dòng)總缸排出的液體體積；V1——進(jìn)入各制動(dòng)輪缸液體的體積之和；k——管路變形系數(shù)，一般取 k=1.1；d1、d2——前、后輪制動(dòng)輪缸直徑， mm；n1、n2——前、后輪制動(dòng)輪缸活塞數(shù)；x1、x2——前、后輪制動(dòng)輪缸位移量， mm。對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器位移等于間隙 x=S2。故：V2（14020.214020.2）=552.92mm34416制動(dòng)總缸活塞直徑 d0和活塞行程S2滿足：V2=d02S2（mm3）一般S24=（）d0，取S2=d00.8~1.2所以V2=2=3d0d04d04故：d0=34V2=34552.92=8.9mm，取d0=10mm③制動(dòng)踏板作用力及踏板行程踏板作用力：R= d02pL 1 （N）4 L式中：、L——踏板兩端作用力到支點(diǎn)的力臂，mm。它們之間的傳動(dòng)比i=L，取i=3，即L=1。LL3——驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)效率，取=0.89故：R=踏板行程s

d02pL1=102106810611=236N4L430.89s=（S2+0）L=（S2+0）iL式中：——制動(dòng)總缸活塞與推桿之間的間隙，一般取0=1.5~2.0mm所以：17s=（S2+0）i=（d0+0）i=（10+1.8） 3=35.4mm六：