汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
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1、汽車設(shè)計課程設(shè)計 課題名稱:汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 第一章:制動器結(jié)構(gòu)型式即選擇 、汽車已知參數(shù): 汽車軸距 ( mm ) :3800 車輪滾動半徑( mm) :407.5 汽車空載時的總質(zhì)量( kg) :3330 汽車滿載時的總質(zhì)量( kg) 6330 空載時,前軸負荷 G=mg=12348.24N 后軸負荷為 38624.52N 滿載時,前軸負荷 G=mg=9963.53N 后軸負荷為 43157.62N 空載時質(zhì)心高度為 750mm 滿載時為 930mm 質(zhì)心距離前軸距離空載時為 2.36m 滿載時為 2.62m 質(zhì)心距離后軸距離滿載時為 1.44m滿載時
2、為1.18m 二、鼓式制動器工作原理 鼓式制動器的工作原理與盤式制動器的工作原理基本相同: 制動蹄壓住旋轉(zhuǎn)表面。 這 個表面被稱作鼓。 許多車的后車輪上裝有鼓式制動器,而前車輪上裝有盤式制動器。 鼓式制動器具有的 元件比盤式制動器的多,而且維修難度更大,但是鼓式制動器的制造成本低, 并且易于與緊 急制動系統(tǒng)結(jié) 合。 我們將了解鼓式制動器的工作原理、檢查緊急制動器的安裝情況并找出鼓式制動器所需 的維修類別。 我們將鼓式制動器進行分解,并分別說明各個元件的作用。 制動缸 制勖8s 圖1鼓式制動器的各個元件 與盤式制動器一樣,鼓式制動器也帶有兩個制動蹄和一個活塞。
3、 有一個調(diào)節(jié)但是鼓式制動器還帶 器機構(gòu)、一個緊急制動機構(gòu)和大量彈簧。 圖2僅顯示了提供制動力的元件。 圖2.運行中的鼓式制動器 當您踩下制動踏板時,活塞會推動制動蹄靠緊鼓。 這一點很容易理解,但是為什么需 要這些彈簧呢? 這就是鼓式制動器比較復(fù)雜的地方。 許多鼓式制動器都是自作用的。 圖5中顯示,當 制動蹄與鼓發(fā)生接觸時,會出現(xiàn)某種楔入動作,其效果是借助更大的制動力將制動蹄壓入鼓 中。 楔入動作提供的額外制動力, 可讓鼓式制動器使用比盤式制動器所用的更小的活塞。 但 是,由于存在楔入動作,在松開制動器時,必須使制動蹄脫離鼓。 這就是需要一些彈簧的 原因。其他彈簧有助于將制動
4、蹄固定到位,并在調(diào)節(jié)臂驅(qū)動之后使它返回。 為了讓鼓式制動器正常工作,制動蹄必須與鼓靠近,但又不能接觸鼓。如果制動蹄與鼓 相隔太遠(例 如,由于制動蹄已磨損) ,那么活塞需要更多的制動液才能完成這段距離的行 程,并且當您使用制動器時,制動踏板會下沉得更靠近地板。 這就是大多數(shù)鼓式制動器都 帶有一個自動調(diào)節(jié)器的原因。 當襯塊磨損時,制動蹄和鼓之間將產(chǎn)生更多的空間。 汽車在倒車過程中停止時, 會推動 制動蹄,使它與鼓靠緊。 當間隙變得足夠大時,調(diào)節(jié)桿會搖動足夠的幅度,使調(diào)節(jié)器齒輪 前進一個齒。調(diào)節(jié)器上帶有像螺栓一樣的螺紋,因此它可以在轉(zhuǎn)動時松開一點,并延伸以 填充間隙。 每當 制動蹄
5、磨損一點時,調(diào)節(jié)器就會再前進一點,因 此它總是使制動蹄與鼓保持靠近。 一些汽車的調(diào)節(jié)器在使用緊急制動器時會啟動。 如果緊急制動器有很長一段時間沒有 使用了,則調(diào)節(jié)器可能無法再進行調(diào)整。 因此,如果您的汽車裝有這類調(diào)節(jié)器,一周應(yīng)至 少使用緊急制動器一次。 汽車上的緊急制動器必須使用主制動系統(tǒng)之外的動力源來啟動。 鼓式制動器的設(shè)計允 許簡單的線纜啟動機構(gòu)。 鼓式制動器最常見的維修是更換制動蹄。 一些鼓式制動器的背面提供了一個檢查孔, 可以通過這個孔查看制動蹄上還剩下多少材料。 當摩擦材料已磨損到鉚釘只剩下 0.8 毫米 長時,應(yīng)更換制動蹄。 如果摩擦材料是與后底板粘合在一起的(不是
6、用鉚釘) ,則當剩余的 摩擦材料僅為 1.6 毫米厚時,應(yīng)更換制動蹄。 19 K3 圖3.制動蹄 與盤式制動器中的情況相同,制動鼓中有時會磨損出很深的劃痕。 如果磨損完的制動 蹄使用時間太長,將摩擦材料固定在后部的鐘釘會把鼓磨出凹梢。 出現(xiàn)嚴重劃痕的鼓有時可 以通過重新打磨來修復(fù)。 盤式制動器具有最小允許厚度, 而鼓式制動器具有最大允許直徑。 由于接觸面位于鼓內(nèi),因此當您從鼓式制動器中去除材料時,直徑會變大。 圖4.制動鼓 第二章:制動系的主要參數(shù)及其選擇 、制動力及制動力分配系數(shù)分析 軸車輪的法向反力乙血為: 16) 式中G——汽T所受重力*
7、 T. ——汽不軸即: 去——汽車歌心離麗軸跖離;A——汽車質(zhì)心離后軸聊離 一汽牢質(zhì)心高度;入 密——IS力加速度: du dt ———汽車制動減速度。 曲車池的地血制動力為 町■耳1?!?* I: BQq X 血 (7) 岔 式中q ( )一制動強度,嚇稱比減速度或比制動力; % 前后軸車輪的地面制動力“怎 由以上兩式可求得前*后軸車輪附若力為 幾之(7?十仇?)曠:卷1 ■交加 匕魅 山 汽車在附看系救爐■鼠確定值時路面上制動時.備軸附看力即極限制 動力并非為 常瓠 力口沁圉強度q或總制動力的說數(shù)。由汽車各車輪制動器的制動力足怫 時,報抵汽附前.后 軸
8、的軸荷介配+后年輪制幼瞎制動力的 分配、道路附著 系數(shù)和 坡度恬況等.制動過程對能卅現(xiàn)的 情況有三種.即兀 ⑴前輪先抱死 施滑,然后后輪再 抱此拖卅; ⑵后輪先抱死拖滑-悠后前輪祁抱社 拖年: <3)后輪同時抱死損滑。 在旦上三種悄況中*顯然是赧后料悄況的附石條件利用得 JA好" 、汽車前后車輪同時抱死時的制動力和分配系數(shù) 1、制動力(滿載) 口們、Ff2即是理 Ff為汽車 假設(shè)汽車的同步附著系數(shù)為 0 =08 在前后車輪均被抱死時,q= 0=0.8,這時前后軸車輪的制動器制動力 想最大制動力,止匕時Fb、Ff和F相等,所以有:(Fb為汽車總的地面制動力, 總的制動器
9、制動力, F車輪與路面總的附著力) L=3.8M L1=2.62M L2=1.18M Hg=0.93M Fbi Ff1 F Bi GL(L2 hg) 0=24891.2N FB2 Ff 2 F 0hg) 0 =24786.628N 2、制動力分配系數(shù)與同步附著系數(shù) 假設(shè)汽車的同步附著系數(shù)為 0 =0.8. 則制動力分配系數(shù) 心=0.5 L 3、制動強度和附著系數(shù)利用率 取該車所能遇到的最大附著系數(shù)為 max=1,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。 =1時,后軸先抱死, 當后軸剛要抱死時,可推出得 GL1
10、 Fb =66.8039KN )hg L1 ( 0 =0.9342 4、最大制動力矩 對于選取較大 。值的汽車,這類車輛經(jīng)常行駛在良好道路上,車速較高,后輪制動抱 死失去穩(wěn)定而出現(xiàn)甩尾的危險性較前一類汽車大得多。 因此應(yīng)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 T f 2max =10100.5NM G L( Li qhg) 2800*9.81 28 *(1.87 0.9134*0.886)*1*0.35 f 1max Tf 2max 1 0.585 1 0.585 *5403.08 =10143.2NM 5、制動
11、器因數(shù)領(lǐng)蹄的制動蹄因數(shù) BFi Nf 2.6 從蹄的制動蹄因數(shù)為 Nf P 2.6 6、鼓式制動器主要結(jié)構(gòu)參數(shù) CD、車輪的滾動半徑為 r=407.5mm,通過中華人民共和國國標,載重汽車標準 ,輪桐直徑為 d=16i n=406.4mm 制動鼓直徑D,通過查表得D/Dr=0.787 D=d*78.7%=406.4*0.787=320mm 取 D=300mm 制動間隙取0.3mm. 2 2、制動蹄摩擦片包角 B寬度b和單個制動器摩擦襯片總面積, 取滬90 A=400 Cm (前 2 軸制動器)A=400 cm (
12、后軸制動器) A b= =16.98cm (前輪制動器摩擦片寬度) b= ==16.98cm (后輪制動器摩擦片寬度) ③、摩擦襯塊起始角 3 B。= 3/2=45 ° F。作用線的距離e D、制動器中心張開到張開力 e=0.8R=0.8*15=12cm D、制動器距支撐點位置坐標 a=0.8R=0.8*15=12cm 兩支承銷之間距離 k=1.5cm 第三章:鼓式制動器設(shè)計計算 、制動蹄片上的制動力矩 前軸單個制動器應(yīng)能產(chǎn)生的最大制動力矩 單個蹄片上的制動力矩 TTf 1 P1 fh 1 c TTf 1 P2fh 2 c NX arcta n I Ny
13、 Tf Tf 1 max/ 2 5071NM cos 1 f sin cos 2 f sin arcta n cos2 1 f i P1B1 ? 2 f 2 P2B2 ② cos2 / 2 sin 2 sin 2 魂 2 14R cos cos cos2 cos2 2 sin 2 sin 2 Tf TTf 1 Trf 2 P1B1 P2B2 :對于液壓驅(qū)動的制動器,由于 Pi P2,故所需要的張開力為 P Tf / Bi B2 ⑥ 由上圖可得參數(shù)數(shù)據(jù): R=159.65mm , c' =131.4686 0=13.19 °, 3=90 °, = 31.81 °
14、, =121.81 °, f=0.35 Tf 7955.64NM 將參數(shù)帶入01②③⑷⑤⑥計算得: 1 0,115 , 2 0.5 1 0.22025 , 2 0.22025 B1 0.0009268 , B2 0.002693 帶入.O式得P=2197.8KN 1得出自鎖條件,當該式 同理可得后輪單個制動器 另外,在計算蹄式制動器時,必須檢查蹄有無自鎖的可能。由式子 O 得分母等于零時,蹄自鎖,即蹄式制動器的自鎖條件為 c cos i f sin i f i 0 c cos 1i 如果式子 一成立,則不會自鎖 c sin i 代入數(shù)據(jù)得 0.35 0.637 ,
15、所以成立! 因為親后輪取的輪胎一樣,只有摩擦襯片不一樣,而且前輪的制動力矩比較大,所以只需驗 證前輪即可,后 輪也應(yīng)該滿足條件。 二、摩擦襯片的磨損特性計算 1、比能量耗散率e (取極限工況) 雙軸汽車單個前輪制動器和單個后輪制動器的比能量消耗率分別是 2 2 ei 1* ma V1 V2 2tA1 e2 1* 2 2 2 ma Vi V2 ) 1 . @ 其中ma為汽車總質(zhì)量6330kg , 為汽車回旋質(zhì)量換算系數(shù)取 1這里, V1 =i8m/s , 2tA2 Vi V2 V2 0, t — ; —, j為制動減速度這里取0.6g; A1, A2分
16、別為前、后制動 器襯片的摩擦面積,B 為制動力分配系數(shù)這里為 0.501. 2 因為對于鼓式制動器的比能量耗散率小于等于 1.8W / mm 故滿足要求! 2、單個車輪的磨損特性指標可用襯片比摩擦力 Fw表示 當汽車產(chǎn)生最大制動力時,前輪單個制動器的制動力矩 Tf=5018 , R=150mm , Ai 400 cm2 Ffo=Tf/RA=0.421<0.48N/mm2 所以符合要求! 3.比滑磨功Lf 由動初速度至停車所完成的單位襯片面積的比滑磨功 Lf衡量,最大車速為100公里每小時 車輪制動器個制動襯片的總摩擦面積為 1600cm2 得 Lf<[Lf] 滿
17、足條件 第四章:制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算 1、 制動鼓 制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量, 制動時氣溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材 料應(yīng)與摩擦襯片的材料相匹配,以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。 輕型貨車和一些轎車則采用由鋼板沖壓形成的腹板與鑄鐵鼓桶部分組合成一體的組合 式制動鼓。也可 用在鋼板沖壓的制動鼓內(nèi)側(cè)離心澆鑄上合金鑄鐵內(nèi)鼓筒,組合影城制動鼓。 本設(shè)計選擇鋼板沖壓的制動鼓內(nèi)測離心澆鑄上合金鑄鐵內(nèi)鼓筒! 2、 制動蹄 輕型載貨汽車的制動蹄廣泛采用 T 形鋼輾壓或鋼板沖壓一焊接制成;大噸位載貨汽車的 制動蹄則多用鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁合金制成。制動蹄
18、的結(jié)構(gòu)尺寸和斷面形狀應(yīng)保證其剛度好, 但小型車用鋼板 制的制動蹄腹板上有時開有一、 兩條徑向槽,使蹄的彎曲剛度小些,以便使 制動蹄摩擦襯片與制動鼓之間的接觸壓力均勻, 因而使襯片的磨損較為均勻, 并可減少制動 時的尖叫聲。 制動蹄腹板和翼緣的厚度, 這里我們?nèi)?mm。摩擦襯片的厚度取10mm,制動蹄寬度取60mm,襯片可 鉚接在制動蹄上,噪聲比較??! 3、 制動底板 制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體,應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位 置。制動地板承 受這制動器工作時的制動反力矩,因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此,由鋼板沖 壓形成的制動底板均具有凹凸起 伏的形狀。 4、 制
19、動蹄支承 二自由度制動蹄的支承, 結(jié)構(gòu)簡單,并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。 為了是具有支 承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心, 應(yīng)使支承位置可調(diào)。例 如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由 45 號鋼制造并高頻淬火。 五、 制動輪鋼 制動輪鋼為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機構(gòu), 其結(jié)構(gòu)簡單,在車輪制動器中布置方 便。輪缸的鋼體由灰鑄鐵 HT250 組成。其缸筒為通孔,需鏜磨。活塞由鋁合金制造?;钊?外端有鋼制的開 槽頂塊,以支撐插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭。 輪鋼的工作腔由裝 在活塞上的橡膠密圭寸圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密圭寸。 六、 摩
20、擦材料 制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù), 抗熱衰退性能要好,不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值 后摩擦系數(shù)突然急劇下降,材料應(yīng)有好的耐熱性,低的吸水性,低的壓縮率,低的熱傳導(dǎo)率 和低的熱膨脹 率,高的抗壓、抗拉、抗剪力、抗彎曲性能和耐沖擊性能;制動時應(yīng)不產(chǎn)生噪 聲、不產(chǎn)生不良氣味,應(yīng)盡量 采用污染小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(jié)劑、 調(diào)整摩 擦性能的填充劑等混合后,在高溫下模壓成型的。這里取模壓材料即可。 七、制動器主要零件的強度計算 1、制動蹄支承銷剪切應(yīng)力計算 如下圖所示,假設(shè)制動蹄與制動鼓之間的作用力的合力作用點位
21、于制動蹄摩擦片襯片的工作 表面上,其法向合力 Ni,N2;與支承銷的反力si分別平行。 對兩蹄分別繞中心o點取距,得 S2c Pia N i fR Sic P2a N 2 fR Pia NifR -- S2 p2a N 2 fR 得S1 般來說, S i的值總要大于 S2的值,故僅計算領(lǐng)蹄的支承銷的剪切應(yīng)力即可 S1 Pia NifR i
22、 A Aci 要求! 其中A為支承銷的截面積;f為摩擦系數(shù); 帶入數(shù)據(jù)得295 N / mm 2 345 N / mm 2符合 為許用剪切應(yīng)力;支承銷由 45號剛制造并 高品淬火。 2、緊固摩擦片鐘釘?shù)募羟袘?yīng)力驗算 由已知條件得,可算出制動蹄的最大制動力距 Tf 1 max, T f 2 max。如果已知鐘釘?shù)臄?shù)目 n、 鐘釘?shù)闹睆絛及材料,即可驗算其剪切應(yīng)力 T f 1 max .2 帶入數(shù)據(jù)可得符合要求 一 d n 4 詳細D=W=G圖總氐 三二③1爸爸五四0六門 3231885406 ) J 去 5 19
23、歲「月1犯](公65)巨莫隹座賽 it! A心y酊a』 揶子隔與魯心廷的空叵 仝查語料朋箱g腫胡 詳細DWG圖紙請加:三二③1爸爸五四0六 32318B5406| 皤林 男19歲二7月山日(公同者登哇屋虎 L!_ MV irti 27陶血弼唐誓申? 揶子軻與穿涯的空間 全套資料低價拾元起 第五章:制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇與設(shè)計計算 i、制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇 1 型式 制動力源 工作介質(zhì) 力傳遞方式 工作介質(zhì) 液壓動力 2、全液壓動力制動系 發(fā)動機 制動液 液壓式 制動液 3、 液壓制動驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計計算 制動輪缸對制動
24、蹄或制動塊的作用力 p與輪缸直徑dw及制動輪缸中的液壓p之間有 如下關(guān)系式: dw 詳細D-W-G囹一級;二二③1爸爸五四六 3231885406)啟祠空 S 19歲 一 7月1汨(公55)巨整座Jli龍 仝壹帝^朋箱44P申護一 26 式中:p=8MPa~12MPa ,將 P=1051.9KN ,取p為10MPa ,帶入得dw=40.7 ,根據(jù)輪崗 直徑GB7524-87標準規(guī)定的尺寸系列, 這里選38mm 。詳細DWG圖紙請加:三二③1爸爸五四0六 3231s8540 舅19啟二7目L汩(公⑹巨蟹座屬虜 iii盤4 b石甘k 血屯口 QcaO?
25、 磔目竽位五> 揶于側(cè)$磬USAJ空向 全套資料低價拾元起 n 2 一個輪缸的工作容積Vm dw i 對前輪,初選管路壓力 10MPa 則 dw 38mm, 所以可取前輪輪缸直徑38,管路壓力在小于10MPa n 一個輪缸的工作容積Vm dw 4 i 前輪輪缸活塞白行程 1 =2.0mm 2 3 14 2 3 一… V 許 2" t*38o/ 2267 08mm 3 刖輪的工作容積Vi 仃1」 %。 - 后輪輪缸活塞的行程 2 =2.0mm 后輪的工作容積等于前輪 輪缸總的工作容積為4536.46立方毫米 4、制動主缸的設(shè)計; ◎、直徑的選擇選取d0 38mm ①、制動主缸應(yīng)有的工作容積 V O=1.3V=5897.4 ◎、主缸活塞行程的確定 Sm=20.8 ,符合要求。 5、制動踏板力Fp與踏板行程 按公式計算得Fp=416.954N 制動踏板工作行程 Xp=lp ( Sm+&m1+ &m2 ) =8* (20.8+2.0+2.0 ) =198.4mm
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