《浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算案例》2100字

浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算案例綜述本研究課題選用的車(chē)型為小型SUV乘用車(chē)，經(jīng)對(duì)市面上相同類(lèi)型的車(chē)輛進(jìn)行參數(shù)調(diào)查，確定本研究課題的小型SUV車(chē)重1246kg，即整備質(zhì)量M為1246kg。質(zhì)心高度hg為500mm，軸距L為2570mm，質(zhì)心距前軸長(zhǎng)度a為1362，質(zhì)心距后軸長(zhǎng)度b為1208，車(chē)輪輪胎規(guī)格195/55R14。1.1制動(dòng)器的效能因數(shù)無(wú)論是什么類(lèi)型的盤(pán)式制動(dòng)器，我們需要確定的參數(shù)必須確定：制動(dòng)盤(pán)直徑D，制動(dòng)盤(pán)的厚度h，摩擦襯塊的內(nèi)外半徑R1、R2以及摩擦襯塊的工作面積A。制動(dòng)效能因?yàn)槲覀冊(cè)谶@里所施加的力矩有兩個(gè)面，一面所獲得T的話(huà)，那么結(jié)果就是有兩個(gè)T。又因?yàn)門(mén)=fp，所以得到f為摩擦因數(shù)。本研究課題選用的摩擦因數(shù)為0.3，則效能因數(shù)K=0.6.所以從中我們可以得到盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)效能只與摩擦材料和摩擦因數(shù)有關(guān)，與結(jié)構(gòu)等因素?zé)o關(guān)，這也是盤(pán)式制動(dòng)器的最大的優(yōu)勢(shì)穩(wěn)定。1.2同步附著的系數(shù)分析當(dāng)φ<φ0時(shí)，制動(dòng)前輪早于后輪抱死，此工況安全，只是汽車(chē)失去轉(zhuǎn)向能力。當(dāng)φ>φ0時(shí),制動(dòng)后輪早于前輪抱死，此工況下，后軸容易發(fā)生側(cè)滑，制動(dòng)安全性很低。當(dāng)φ=φ0時(shí)，制動(dòng)前后輪同時(shí)抱死，此工況下穩(wěn)定，但是車(chē)輛同樣失去轉(zhuǎn)向能力。由上面的三種情況可知，汽車(chē)在路面上制動(dòng)時(shí)，前后輪同時(shí)抱死的時(shí)候工況最穩(wěn)定，此時(shí)制動(dòng)強(qiáng)度q=φ0，汽車(chē)在同步附著系數(shù)路面上制動(dòng)。在不同附著系數(shù)路面制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)強(qiáng)度q<φ0，所以當(dāng)φ=φ0時(shí)，附著條件才能夠全部發(fā)揮。本研究課題經(jīng)查息，取φ0=0.7。1.3制動(dòng)力分配系數(shù)β先知道有公式φ0=Lβ?b?1.4制動(dòng)器制動(dòng)力矩及制動(dòng)襯塊的校核理想狀態(tài)下，我們假設(shè)摩擦襯塊的全部表面與制動(dòng)盤(pán)完全接觸，而且各處的單位壓力是分布均勻的，那么就可以定義制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為f為摩擦因數(shù)，F(xiàn)0為一側(cè)的制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的擠壓力，R為作用半徑。其中最為重要的是R作用半徑到底是多少。此時(shí)，我們假設(shè)制動(dòng)襯塊的徑向?qū)挾炔皇呛軐捈磧?nèi)外半徑的懸殊不是很大的話(huà)，我們可以取作用半徑R為內(nèi)外半徑之和的一半，即取平均半徑，或者稍微復(fù)雜一些取有效半徑就可以了。在緊急情況下汽車(chē)制動(dòng)，車(chē)輪同時(shí)抱死，這時(shí)前軸的制動(dòng)力矩為其中re為車(chē)輪有效半徑，本研究課題的車(chē)輪規(guī)格參數(shù)為195/55R14。根據(jù)汽車(chē)?yán)碚摴娇梢运愠鰎e為257.3mm。因?yàn)樗院筝S最大制動(dòng)力矩由上式公式綜合可算的制動(dòng)器單側(cè)制動(dòng)力壓力F0=666.5N/m平均半徑有效半徑是指在摩擦襯塊的扇形表面面積中心到制動(dòng)盤(pán)中心的距離。圖4-1扇形摩擦襯塊示意圖此處運(yùn)用微積分的方法取一個(gè)面單元，這個(gè)面單元的面積為dR*Rd?,那這個(gè)面積就出來(lái)了。設(shè)摩擦襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的單位壓力為p,那這個(gè)微元面積上的摩擦力對(duì)這一點(diǎn)的中心產(chǎn)生的一個(gè)力矩,它為：那我們對(duì)這個(gè)公式進(jìn)行雙重積分就能得到單邊盤(pán)上產(chǎn)生的力矩：那我們單側(cè)襯塊加于制動(dòng)盤(pán)上的摩擦力：即Re就為獲得的力矩除上摩擦力：有時(shí)我們?yōu)榱吮阌跁?shū)寫(xiě)，另把即可以得到從上式中我們可以看出，一般制動(dòng)襯塊內(nèi)徑R1小于外徑R2，即m<1Re>Rm，有效半徑大于平均半徑。這里還需要指出的是，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，內(nèi)外半徑的比值不能太小，如果太小，制動(dòng)襯塊面積就大，作用半徑也大，此時(shí)帶來(lái)的缺點(diǎn)可與離合器中，徑向?qū)挾确植疾罹嗵?，各個(gè)半徑上運(yùn)動(dòng)的線速度就不一樣，那么滑膜的速度就會(huì)相差過(guò)大，磨損就會(huì)不均勻，造成的后果就是單位壓力分布均勻這一假設(shè)就不可能成立。也就是說(shuō)兩個(gè)半徑相差太大以后，它實(shí)際上是不均勻的，那么此前的方法在這里就成立不了。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)外徑的比值要不小于0.65。本研究課題中R1=94mm,R2=133,此時(shí)m=0.706，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。1.5摩擦襯片的磨損特性由于制動(dòng)器在工作的過(guò)程中受到溫度，摩擦力，滑膜的速度以及制動(dòng)盤(pán)的材質(zhì)還有加工精度等多重因素的影響，所以我們要想很完善的計(jì)算提出一個(gè)很完美的模型是相對(duì)而言比較困難的，但是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，影響磨損最重要的因素其實(shí)是摩擦表面的溫度和摩擦力。從汽車(chē)的角度來(lái)說(shuō)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板使汽車(chē)減速或者停車(chē)這被稱(chēng)為制動(dòng)，但從能量守恒的角度來(lái)說(shuō)，是將機(jī)械能（這里包括動(dòng)能和勢(shì)能，對(duì)應(yīng)汽車(chē)的前進(jìn)與下坡），轉(zhuǎn)化成了熱能。通過(guò)踩制動(dòng)踏板將摩擦產(chǎn)生的熱量耗散到大氣中。但是生活中往往在制動(dòng)時(shí)都是很緊急的情況，在這種很短時(shí)間內(nèi)的制動(dòng)工作，一般熱能是來(lái)不及散發(fā)的，所以大部分熱能只能靠制動(dòng)器本身去吸收，在這種很短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)器所吸收的熱量被稱(chēng)為能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，襯片磨損越嚴(yán)重。雖然盤(pán)式制動(dòng)器相對(duì)穩(wěn)定，但是因?yàn)楸P(pán)式制動(dòng)器的單位面積上的能量負(fù)荷大于鼓式制動(dòng)器，所以盤(pán)式制動(dòng)器的溫度相對(duì)回升的更高，所以盤(pán)式制動(dòng)器的溫升性需要被考慮的更多。所以這里我們需要用到比能量耗散率來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。汽車(chē)前后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為：即單位時(shí)間單位面積所耗散的的能量。其中，ma為汽車(chē)的總質(zhì)量，δ為汽車(chē)的回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，一般為1左右，它與各擋位的傳動(dòng)比有關(guān)，V1和V2為初墨速度，j為制動(dòng)減速度，t為制動(dòng)時(shí)間，A1和A2為前后制動(dòng)襯塊的工作面積，β為制動(dòng)力分配系數(shù)。在緊急制動(dòng)或完全制動(dòng)到停車(chē)的情況下，V2是等于0的，并且δ的值基本接近1，所以本研究課題δ取1。所以就有根據(jù)資料查詢(xún)，乘用車(chē)制動(dòng)初速度V1的推薦值如下：乘用車(chē)取100km/h（27.8m/s），3.5t以下商用車(chē)取80km/h（22.2m/s），3.5t以