KD1060型載貨汽車(chē)設(shè)計(jì)（制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)）

KD1060型載貨汽車(chē)設(shè)計(jì)（制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)）,kd1060,載貨,汽車(chē),設(shè)計(jì),制動(dòng),系統(tǒng) KD1060型載貨汽車(chē)設(shè)計(jì)（制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)） 摘 要 制動(dòng)系至少有兩套制動(dòng)裝置即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置。行車(chē)制動(dòng)裝置是用作強(qiáng)制行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速。駐車(chē)制動(dòng)裝置是用作是汽車(chē)停在原地或坡道上。 制動(dòng)性能是車(chē)輛最重要的性能之一，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞直接影響到車(chē)輛行駛的安全性。因此，有必要對(duì)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的研究。 本設(shè)計(jì)對(duì)鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行綜合的分析，對(duì)六種形式的優(yōu)缺點(diǎn)作了比較，根據(jù)對(duì)各種制動(dòng)器方案對(duì)比分析，本設(shè)計(jì)采用了領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。其主要優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車(chē)前進(jìn)與倒退時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙。本次設(shè)計(jì)中，行車(chē)制動(dòng)系采用人力液壓式制動(dòng)；駐車(chē)制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為手動(dòng)駐車(chē)；串聯(lián)雙腔制動(dòng)主缸，雙回路結(jié)構(gòu)。前后制動(dòng)器都采用領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器。設(shè)計(jì)中根據(jù)總體參數(shù)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，通過(guò)理論推導(dǎo)和計(jì)算，對(duì)該車(chē)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力和制動(dòng)力矩等做了細(xì)致的分析。 關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)器，行車(chē)制動(dòng)系，應(yīng)急制動(dòng) KD1060 TRUCK DESIGN （BRAKE SYSTEM） ABSTRACT Break system consists of service break arrangement and parking break arrangment.Service break system used to force the vehicle to show down and keep a steady speed when downgrading.The parking break system intended to hold the vehicle immovable when parked on an incline. The braking capability is one of the most important performances of vehicles, and the capability of the brake system directly affects the vehicles’ safety. Therefore, it is necessary to make a research about the vehicle’s braking system in detail. This design carries on the synthesis analysis to the drum type of the brake structural style. It compares the advantages and disadvantages of six kinds of forms, and according to this contrast analysis of the kinds of the brake plan, the horseshoe type’s brake is adopted. Its main merits are that although the brake efficiency and the stability are in the medium level, because the automobile braking performance is invariable when going ahead and going backwards, the construction cost is lower, and it attaches installs in the vehicle’s driving mechanism and adjusts the gap between the brake shoe patch and the brake drum easily.The design uses manual hydraulic break and series connected double cavity general pump. Both the front and rear break is double leading-rear break.According to the vehicle’s parameters and the break’s parameter,after theory analytic and calculating, we analyzed the breaking force and direction stability when breaking specifically. KEY WORD：braking system，brake ，service break system, emergency brake V 常用符號(hào)表 —制動(dòng)器因數(shù) —汽車(chē)承受的總地面制動(dòng)力 —汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力 —輪胎與地面間的附著力 —制動(dòng)器摩擦副的摩擦系數(shù) —汽車(chē)重力 —重力加速度 —汽車(chē)質(zhì)心高度 —制動(dòng)減速度 —汽車(chē)軸距 —汽車(chē)總重量 —制動(dòng)蹄摩擦片與鼓之間的法向力 —制動(dòng)蹄的張開(kāi)力 —車(chē)輪有效半徑 —制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力矩 —汽車(chē)行駛速度 —地面對(duì)車(chē)輪的法向力 —汽車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) —輪胎與地面間的附著系數(shù) —同步附著系數(shù) 目 錄 第一章 概 述…………………………………………………………………1 第二章 制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)形式及其選擇……………………………………3 §2.1制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介……………………………………………3 §2.2制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇…………………………………………4 §2.3制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇………………………………8 §2.4 液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙回路系統(tǒng)方案選擇……………10 第三章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 …………………………………11 §3.1與設(shè)計(jì)相關(guān)的整車(chē)參數(shù)的確定………………………………11 §3.2制動(dòng)力及其分配系數(shù)…………………………………………11 §3.3同步附著系數(shù)……………………………………………………14 §3.4最大制動(dòng)力矩……………………………………………………16 §3.5制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)………………………………17 第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………20 §4.1制動(dòng)器因數(shù)的計(jì)算………………………………………………20 §4.2張開(kāi)力計(jì)算………………………………………………………22 §4.3摩擦襯片的磨損特性計(jì)算……………………………………22 §4.4駐車(chē)制動(dòng)計(jì)算……………………………………………………24 §4.5 汽車(chē)制動(dòng)性能計(jì)算……………………………………………25 第五章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………27 §5.1制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的確定……………………………27 §5.2制動(dòng)主缸直徑與工作容積確定………………………………28 §5.3制動(dòng)踏板力F與踏板行程的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………28 §5.4真空助力器………………………………………………………29 §5.5制動(dòng)力分配的調(diào)節(jié)裝置………………………………………31 第六章 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算………………30 §6.1制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………30 §6.2制動(dòng)器主要零件強(qiáng)度計(jì)算 ……………………………………31 結(jié)論……………………………………………………………………………33 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………34 致謝…………………………………………………………………………… 第一章 概 述 制動(dòng)系是用于使行駛中的汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的車(chē)速保持穩(wěn)定以及使已停止的汽車(chē)在原地或斜坡上駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)可以分為4種制動(dòng)系統(tǒng)，即行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)和駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，另外還有輔助制動(dòng)系統(tǒng)。 汽車(chē)制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和駐車(chē)制動(dòng)裝置；重型汽車(chē)或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車(chē)要增設(shè)應(yīng)急制動(dòng)裝置和輔助制動(dòng)裝置；牽引汽車(chē)還應(yīng)有自動(dòng)制動(dòng)裝置。 行車(chē)制動(dòng)裝置用于強(qiáng)制行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)，并使汽車(chē)在下短坡時(shí)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速。其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車(chē)制動(dòng)裝置用于使汽車(chē)可靠而無(wú)時(shí)間限制地停住在一定位置甚至在斜坡上，同時(shí)它也有助于汽車(chē)在坡路上起步。為防止其產(chǎn)生故障，駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。 汽車(chē)制動(dòng)系應(yīng)滿足如下要求： 一、符合有關(guān)要求和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷(xiāo)售對(duì)象國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 二、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。行車(chē)制動(dòng)能力是用一定的制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定；駐坡能力是以汽車(chē)在良好路面上能可靠停駐的最大坡度來(lái)評(píng)定。 三、工作可靠。汽車(chē)制動(dòng)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，且其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立，行車(chē)制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)采用雙回路系統(tǒng)，當(dāng)其中一回路失效時(shí)，另一回路仍能可靠工作。 四、制動(dòng)效能的熱、水穩(wěn)定性好。 五、制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動(dòng)，汽車(chē)都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此，汽車(chē)前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤詈媚茈S各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。 六、制動(dòng)踏板的位置和行程符合人——機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便，舒適，能減少疲勞。踏板行程不大于170mm,其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。各國(guó)法規(guī)規(guī)定，制動(dòng)的最大踏板力一般為700N。設(shè)計(jì)時(shí)，緊急制動(dòng)（約占制動(dòng)總次數(shù)的5%～10%）踏板力的選取范圍為350～550N采用伺服制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)應(yīng)取小值。 七、作用滯后的時(shí)間要盡可能的短，包括從制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平的時(shí)間（制動(dòng)滯后時(shí)間）和從開(kāi)放踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間（解除制動(dòng)滯后時(shí)間）。 八、制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 九、與懸架轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車(chē)輪跳動(dòng)或汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 十、制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等報(bào)警裝置以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；制動(dòng)系中也應(yīng)有必要的安全裝置；一旦主，掛之間的連接制動(dòng)管路損壞，應(yīng)有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置；在行駛過(guò)程中掛車(chē)一旦脫掛，亦應(yīng)有安全裝置驅(qū)使駐車(chē)制動(dòng)將其停駐。 十一、能全天候使用，氣溫高時(shí)液壓制動(dòng)管路不應(yīng)有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時(shí)制動(dòng)管路不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)冰。 十二、制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。 隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，汽車(chē)防抱死系統(tǒng)（ABS）在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開(kāi)始在汽車(chē)上普及。近年來(lái)還出現(xiàn)了集ABS和其他擴(kuò)展功能于一體的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）和電子助力制動(dòng)系統(tǒng)(BAS)。另外，車(chē)距報(bào)警及防追尾碰撞系統(tǒng)也已在部分轎車(chē)上開(kāi)始使用。 50 第二章 制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)型式及選擇 §2.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)介 除山區(qū)行駛的汽車(chē)輔助制動(dòng)裝置利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)或電渦流制動(dòng)等緩速措施外，汽車(chē)制動(dòng)器幾乎均為機(jī)械摩擦式。 汽車(chē)制動(dòng)器按其在汽車(chē)上的位置分車(chē)輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器。前者是安裝在車(chē)輪處，后者則安裝在傳動(dòng)系某軸上，例如變速器第二軸的后端或傳動(dòng)軸的前端。 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)張式鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對(duì)帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的凸緣上或變速器殼或與其相固定的支架上；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱(chēng)為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱(chēng)帶式制動(dòng)器。在汽車(chē)制動(dòng)器中帶式制動(dòng)器曾僅用于某些汽車(chē)的中央制動(dòng)器，現(xiàn)在汽車(chē)已很少使用。由于外束型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱(chēng)為帶式制動(dòng)器，而且在汽車(chē)上已很少使用。故通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器即是內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 盤(pán)式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)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。當(dāng)制動(dòng)盤(pán)被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤(pán)上的摩擦力矩。盤(pán)式制動(dòng)器常用作轎車(chē)的車(chē)輪制動(dòng)器，也可用于各種汽車(chē)的中央制動(dòng)器。車(chē)輪制動(dòng)器主要用于行車(chē)制動(dòng)，有的也可兼作駐車(chē)制動(dòng)之用。 鼓式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式有多種，其主要結(jié)構(gòu)形式如圖2-1所示。 §2.2制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式選擇 和鼓式制動(dòng)器相比： 一、盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)效能較低，用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)所需制動(dòng)促動(dòng)管路壓力較高； 制動(dòng)器 鼓式 盤(pán)式 液壓驅(qū)動(dòng) 氣壓驅(qū)動(dòng) 液壓制動(dòng) 氣壓制動(dòng) 領(lǐng)從蹄式 雙領(lǐng)蹄式 雙從蹄式 增力式 從蹄無(wú)支撐 從蹄無(wú)支撐 單向雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式 單向增力式 雙向增力式 凸輪 曲柄 楔 圓弧線凸輪 漸開(kāi)線凸輪 阿基米得線凸輪 單楔 雙楔 全盤(pán)式 鉗盤(pán)式 固定鉗 浮動(dòng)鉗 滑動(dòng) 擺動(dòng) 圖2-1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式 二、兼用于駐車(chē)制動(dòng)時(shí)，需要加裝的駐車(chē)制動(dòng)傳動(dòng)裝置較鼓式制動(dòng)器復(fù)雜，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制； 三、除封閉的多片全盤(pán)式制動(dòng)器外，其他盤(pán)式制動(dòng)器難于完全防止油污和銹蝕； 四、為獲得較大制動(dòng)力矩采用多片全盤(pán)式制動(dòng)器時(shí)，其制動(dòng)盤(pán)冷卻條件差，溫升較大； 五、襯塊工作面積小，磨損快，溫升高，使用壽命低，需用高材質(zhì)的摩擦材料，本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)車(chē)型為輕型載貨汽車(chē)，從商品的經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，不宜選擇成本較高的盤(pán)式制動(dòng)器。 綜合考慮以上因素，本次設(shè)計(jì)行車(chē)制動(dòng)采用鼓式制動(dòng)器。 鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)蹄按其張開(kāi)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向是否一致分為領(lǐng)蹄和從蹄兩種。制動(dòng)蹄張開(kāi)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄稱(chēng)為領(lǐng)蹄，反之則稱(chēng)為從蹄。 鼓式制動(dòng)器按蹄的類(lèi)型分為： 圖2-2 鼓式制動(dòng)器簡(jiǎn)圖 （a）領(lǐng)從蹄式；（b）雙領(lǐng)蹄式；（c）雙向雙領(lǐng)蹄式； （d）單向增力式；（e）雙向增力式 §2.2.1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖2-2（a）示，圖上旋向箭頭代表汽車(chē)前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓旋向，則蹄1為領(lǐng)蹄，蹄2為從蹄。汽車(chē)倒車(chē)時(shí)制動(dòng)鼓旋向變?yōu)榉聪?，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄相互對(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正反方向旋轉(zhuǎn)總有一領(lǐng)蹄和一從蹄的鼓式制動(dòng)器稱(chēng)領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。 對(duì)兩蹄張開(kāi)力相等的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)領(lǐng)蹄由于摩擦力矩的“增勢(shì)”作用，使其進(jìn)一步壓緊制動(dòng)鼓而使其所受法向力加大；從蹄由于摩擦力矩的“減勢(shì)”作用而使其所受法向力減小，從而導(dǎo)致領(lǐng)蹄磨損較嚴(yán)重。為使兩摩擦片壽命均衡可適當(dāng)減小從蹄摩擦襯片包角。由于兩蹄法向力不等，其差值要由車(chē)輪輪轂軸承承受。這種兩蹄法向力不能相互平衡的制動(dòng)器稱(chēng)非平衡式制動(dòng)器。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和穩(wěn)定性處于中等水平，汽車(chē)前進(jìn)、倒退行駛時(shí)制動(dòng)性能不變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；便于附裝駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙工作容易，故而廣泛應(yīng)用于輕、中、重型貨車(chē)前后輪制動(dòng)器及轎車(chē)后輪制動(dòng)器。 §2.2.2 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 汽車(chē)前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器稱(chēng)雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器。但倒車(chē)時(shí)兩蹄又均變成從蹄，故又稱(chēng)其為單向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器。如圖2-2（b）示，兩制動(dòng)蹄各用一單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上以中心對(duì)稱(chēng)布置，屬平衡式制動(dòng)器。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有較高的正向制動(dòng)效能，但倒車(chē)時(shí)制動(dòng)效能大降。采用前雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器與后領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器相匹配，可較容易的獲得所希望的前、后輪制動(dòng)力分配，并使前、后輪制動(dòng)器的許多零件有相同的尺寸。由于其難于附加駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，故不用作后輪制動(dòng)器。 §2.2.3雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 汽車(chē)前進(jìn)、倒退時(shí)其兩蹄均為領(lǐng)蹄，且兩蹄兩端均為浮式支撐。如圖2-2（c）示。 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有較高的制動(dòng)效能，制動(dòng)性能穩(wěn)定，故廣泛應(yīng)用于中、輕型載貨汽車(chē)和部分轎車(chē)的前、后輪制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車(chē)制動(dòng)。 §2.2.4 單向增力式制動(dòng)器 單向增力式制動(dòng)器的兩蹄片只有一個(gè)固定支點(diǎn)，兩蹄下端經(jīng)推桿相互連接成一體，制動(dòng)器僅有一個(gè)輪缸用來(lái)產(chǎn)生推力張開(kāi)蹄片，如圖2-2（d）示。 單向增力式制動(dòng)器在汽車(chē)前進(jìn)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能很高，但倒車(chē)制動(dòng)時(shí)其制動(dòng)效能最低。故僅用于少數(shù)輕、中型貨車(chē)和轎車(chē)的前輪制動(dòng)器。 §2.2.5 雙向增力式制動(dòng)器 將單向增力式制動(dòng)器的單活塞制動(dòng)輪缸換用雙活塞制動(dòng)輪缸，其上端的支撐銷(xiāo)也作為兩蹄共用，即為雙向增力式制動(dòng)器，如圖2-2（e）示。雙向增力式制動(dòng)器也是非平衡式制動(dòng)器。 雙向增力式制動(dòng)器的制動(dòng)效能非常高，施加很小的張開(kāi)力，即可獲得較大的制動(dòng)力。其常以行車(chē)制動(dòng)器與駐車(chē)制動(dòng)器共用的形式應(yīng)用于大型高速轎車(chē)，也廣泛應(yīng)用于汽車(chē)中央制動(dòng)器。 上述制動(dòng)器的特點(diǎn)是用制動(dòng)器效能、效能的穩(wěn)定性和摩擦襯片磨損均勻程度來(lái)評(píng)價(jià)。增力式制動(dòng)器效能最高，雙領(lǐng)蹄次之，領(lǐng)從蹄式更次之，雙從蹄式制動(dòng)器的效能最低，故極少采用。而就工作穩(wěn)定性來(lái)考慮，則相反，雙從蹄式最好，增力式最差。本次設(shè)計(jì)車(chē)型最高車(chē)速≤70km/h，對(duì)制動(dòng)器的效能要求不是很高，而制動(dòng)器的效能穩(wěn)定性相對(duì)較重要。 摩擦系數(shù)的變化是影響制動(dòng)器工作效能穩(wěn)定性的主要因素。還應(yīng)指出，制動(dòng)器的效能不僅與制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦系數(shù)有關(guān)，也受到其他因素的影響。例如制動(dòng)器摩擦襯片與制動(dòng)鼓僅在襯片的中部接觸時(shí)，輸出的制動(dòng)力矩就??；而在襯片的兩端接觸時(shí)，輸出的制動(dòng)力矩就大。制動(dòng)器的效能常以制動(dòng)效能因數(shù)或簡(jiǎn)稱(chēng)制動(dòng)因數(shù)BF（brake factor）來(lái)衡量，制動(dòng)器效能因數(shù)的定義為，在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比，即： （2-1） 式中：—制動(dòng)器的摩擦力矩； —輸入力，一般取作用于兩蹄的張開(kāi)力的平均值； —制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑。 基本尺寸比例相同的各種內(nèi)張式制動(dòng)器的制動(dòng)因數(shù)BF與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系如圖2-3示。BF值大，其制動(dòng)效能就好。在制動(dòng)過(guò)程中由于熱衰退，摩擦系數(shù)會(huì)變化，因此摩擦系數(shù)變化時(shí)，BF值變化小的，制動(dòng)器效能穩(wěn)定性就好。 圖2-3 制動(dòng)器因數(shù)BF與摩擦系數(shù)f的關(guān)系曲線 1—增力式制動(dòng)器； 2—雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器； 3—領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器；4—盤(pán)式制動(dòng)器； 5—雙從蹄式制動(dòng)器 綜上，本設(shè)計(jì)所選制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式如下：前輪為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器；后輪為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)蹄上下支承面均加工成弧面，采用浮式支承，這可使整個(gè)制動(dòng)蹄沿支承平面有一定的浮動(dòng)量，制動(dòng)蹄可以自動(dòng)定心，保證與制動(dòng)鼓全面接觸。同時(shí)在該制動(dòng)器中附設(shè)駐車(chē)制動(dòng)機(jī)械促動(dòng)裝置，兼作駐車(chē)制動(dòng)器。 §2.3制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 §2.3.1行車(chē)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將司機(jī)或其他動(dòng)力源的制動(dòng)作用力傳給制動(dòng)器，使之產(chǎn)生制動(dòng)力矩。 表2—1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 圖2—4 雙軸汽車(chē)液壓雙回路系統(tǒng)的五種分路方案 1—雙腔制動(dòng)主缸；2—雙回路系統(tǒng)的一個(gè)分路；3—雙回路系統(tǒng)的另一分路 根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類(lèi)型。而力的傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別，如表2-1示。 本設(shè)計(jì)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式選為真空伺服制動(dòng)系，在正常情況下，其輸出工作壓力主要由動(dòng)力伺服系統(tǒng)（真空助力器）產(chǎn)生，而在伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。 §2.3.2駐車(chē)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇 駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用手操縱機(jī)械式鋼絲軟軸遠(yuǎn)距離操縱的形式，其操縱機(jī)構(gòu)布置在駕駛室內(nèi)。 §2.4 液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙回路系統(tǒng)方案選擇 為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車(chē)安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)為雙回路系統(tǒng)，以便當(dāng)一回路發(fā)生故障時(shí)，其他完好的回路仍能可靠地工作。雙軸汽車(chē)的液壓式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)5種方案圖如圖2-4示。 本設(shè)計(jì)采用前后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，簡(jiǎn)稱(chēng)Ⅱ型，如圖2-4（a）所示。其特點(diǎn)是管路布置最簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低，若后輪制動(dòng)管失效，則一旦前輪抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。這種布置方案在貨車(chē)上應(yīng)用最為廣泛。 綜上，本次設(shè)計(jì)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)型式方案總結(jié)如下： 行車(chē)制動(dòng)器 設(shè)計(jì)為雙管路Ⅱ型回路真空助力液壓控制，前、后領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，前鼓式雙活塞雙制動(dòng)輪缸單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器；后鼓式雙活塞單向制動(dòng)輪缸領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，兼充駐車(chē)制動(dòng)器，并可用于應(yīng)急制動(dòng)。駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為手操縱機(jī)械鋼絲軟軸遠(yuǎn)距離操縱式，其操縱機(jī)構(gòu)布置在駕駛室內(nèi)。 第三章 制動(dòng)系的主要參數(shù)及其選擇 §3.1與設(shè)計(jì)相關(guān)的整車(chē)參數(shù)的確定 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，參考同類(lèi)車(chē)型（HFC1060D1輕型載貨汽車(chē)），相關(guān)的整車(chē)參數(shù)確定如下： 汽車(chē)滿載質(zhì)量 =6045kg; 汽車(chē)空載質(zhì)量 =2850kg; 汽車(chē)軸距 =3308; 滿載時(shí)前后軸荷 =2176kg（36%） =3869kg（64%）； 空載時(shí)前后軸荷 =1539kg（54%） =1311kg（46%）； 質(zhì)心距前軸的距 =2117 =1521.68； 質(zhì)心距后軸的 =1191 =1786.32； 滿載時(shí)質(zhì)心高度 =1100; 空載時(shí)質(zhì)心高度 =1000; 車(chē)輪滾動(dòng)半徑 =410; §3.2制動(dòng)力及其分配系數(shù) 汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，忽略路面對(duì)車(chē)輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，對(duì)任一角速度>0的車(chē)輪，其力矩平衡方程為： (3-1) 式中：—制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪作用的制動(dòng)力矩，； —地面作用于車(chē)輪的制動(dòng)力，稱(chēng)地面制動(dòng)力，; —車(chē)輪有效半徑，； 令 (3-2) 并稱(chēng)之為制動(dòng)器制動(dòng)力，僅由制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。 當(dāng)踏板力增大時(shí)，隨增大而增大，但又受附著條件限制，其值不可能大于附著力，見(jiàn)圖3-1，即 (3-3) 式中：—輪胎與地面間的附著系數(shù)； —地面對(duì)車(chē)輪的法向反力。 圖3-1 地面制動(dòng)力與制動(dòng)器制動(dòng)力的關(guān)系 圖3-2汽車(chē)受力分析圖 圖3-2為汽車(chē)在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。圖中忽略空氣阻力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩以及汽車(chē)的滾動(dòng)阻力矩。另外，還忽略了制動(dòng)時(shí)車(chē)輪邊滾邊滑的情況，且附著系數(shù)只取一定值。由圖3-2，對(duì)后軸車(chē)輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式： (3-4) 式中：—汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車(chē)輪的法向反力，N; —汽車(chē)制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車(chē)輪的法向反力，N; —汽車(chē)軸距，； —汽車(chē)質(zhì)心距前軸距離，； —汽車(chē)質(zhì)心距后軸距離，； —汽車(chē)質(zhì)心高度，； —汽車(chē)所受重力，N; —汽車(chē)制動(dòng)減速度，。 令，稱(chēng)制動(dòng)強(qiáng)度，則式（3-4）又可表達(dá)為 (3-5) 若在附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)，前后輪均抱死，此時(shí)汽車(chē)總地面制動(dòng)力等于汽車(chē)前后軸車(chē)輪的總附著力，見(jiàn)圖3-2即有 （3-6） 帶入式（3-4）則得水平地面作用于前、后車(chē)輪的法向力另一表達(dá)式： （3-7） 汽車(chē)總地面制動(dòng)力為 （3-8） 式中：—制動(dòng)強(qiáng)度 —前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力。 由式（3-3）~（3-5）及（3-8）可求出前后軸車(chē)輪的附著力為 （3-9） 上式表明：汽車(chē)在附著系數(shù)為任一確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸車(chē)輪附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度或總制動(dòng)力的函數(shù)。當(dāng)汽車(chē)各車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車(chē)前后軸的軸荷分配，以及前后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)情況有3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(shí)抱死拖滑。 顯然第（3）種情況附著條件利用最好。 由式（3-8）（3-9）求得附著系數(shù)為的路面上，前后車(chē)輪附著力同時(shí)被充分利用的條件為 （3-10） 式中：，—前后軸車(chē)輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，N; ，—前后軸車(chē)輪的地面制動(dòng)力，N; ，—地面對(duì)前后車(chē)輪法向力，N; —汽車(chē)質(zhì)心距前軸距離，mm； —汽車(chē)質(zhì)心距后軸距離，mm； —汽車(chē)所受重力，N; —汽車(chē)質(zhì)心高度，mm。 由式（3-10）消去得 （3-11） 將上式繪成以，為坐標(biāo)的曲線，即為理想前后制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)I曲線，如圖3-3示。如汽車(chē)前后制動(dòng)器制動(dòng)力能按I曲線規(guī)律分配，則可保證任一附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，均可使前后車(chē)輪同時(shí)抱死。然而，目前貨車(chē)前后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為一定值，以 （3-12） 表示，即為制動(dòng)力分配系數(shù)。 §3.3同步附著系數(shù) 由式（3-12）得 （3-13） 上式在圖3-3中是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為（1-）/的直線，它是具有制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)為的汽車(chē)的實(shí)際前、后制動(dòng)器動(dòng)力分配線，簡(jiǎn)稱(chēng)線。 圖中線與I曲線交點(diǎn)處的附著系數(shù)即為同步附著系數(shù)。它是汽車(chē)制動(dòng)性能的一個(gè)重要參數(shù)，由汽車(chē)結(jié)構(gòu)系數(shù)所決定。 圖 3-3 某貨車(chē)的線與I曲線 圖 3-3 某貨車(chē)的線與I曲線 對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車(chē)，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車(chē)輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。當(dāng)汽車(chē)在不同值的路面上制動(dòng)時(shí)，可能有以下情況： (1)當(dāng)<，β線位于I曲線下方，制動(dòng)時(shí)前輪先抱死。它雖是一種穩(wěn)定工況，但喪失轉(zhuǎn)向能力。 (2)當(dāng)>，β線位于I曲線上方，制動(dòng)時(shí)后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車(chē)失去方向穩(wěn)定性。 (3)當(dāng)=，制動(dòng)時(shí)汽車(chē)前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。 分析表明，只有在=的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。 的選擇與很多因數(shù)有關(guān)。若主要是在較好的路面上行駛，則選的值可偏高些，反之可偏低些。從緊急制動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，值宜取高些。汽車(chē)若常帶掛車(chē)行駛或常在山區(qū)行駛，值宜取低些。國(guó)外文獻(xiàn)推薦貨車(chē)滿載時(shí)的同步附著系數(shù)。 本次設(shè)計(jì)車(chē)型為輕型載貨汽車(chē)，最大車(chē)速為70k，車(chē)速相對(duì)較低，此取。 聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷情況下，轎車(chē)的制動(dòng)強(qiáng)度在0.150.8，其他汽車(chē)的制動(dòng)強(qiáng)度在0.150.3的范圍內(nèi)時(shí)，前輪均應(yīng)能先抱死；在車(chē)輪尚未抱死的情況下，在0.20.8的范圍內(nèi)，必須滿足0.1+0.85(-0.2)。 §3.4最大制動(dòng)力矩 由式（3-10）（3-13）得 （3-14） 代入， 對(duì)于常遇到的道路條件較差、車(chē)速較低因而選取了較小的同步附著系數(shù)值的汽車(chē)，這種汽車(chē)后輪制動(dòng)抱死的可能性小，而汽車(chē)行駛方向的控制更為重要，為了保證在的良好的路面上能夠制動(dòng)到后軸車(chē)輪和前軸車(chē)輪先后抱死滑移，前、后軸的車(chē)輪制動(dòng)器所能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力力矩為： （3-15） （3-16） 式中：為該車(chē)所能遇到的最大附著系數(shù)。一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器應(yīng)有的最大制動(dòng)力矩為按上列公式計(jì)算所得結(jié)果的一半值。 取，由式（3-15）（3-16）得單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 §3.5制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù) §3.5.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D和制動(dòng)鼓厚度 輸入力一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但制動(dòng)鼓內(nèi)徑D受輪輞內(nèi)徑限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20～30，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門(mén)嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。 貨車(chē)制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比： =0.70～0.83 載貨汽車(chē)和客車(chē)制動(dòng)鼓內(nèi)徑一般比輪輞外徑小80～100。設(shè)計(jì)時(shí)可按輪輞直徑初步確定制動(dòng)鼓內(nèi)徑（見(jiàn)表3-1） 本車(chē)輪輞6.0，，， 參表3-1及《汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，選，。 表3-1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑參考值 輪輞直徑（） 12 13 14 15 16 20，22.5 制動(dòng)鼓最大內(nèi)徑（） 轎車(chē) 180 200 240 260 — — 貨車(chē)、客車(chē) 220 240 260 300 320 420 制動(dòng)鼓在工作時(shí)如同一個(gè)懸臂梁，所以壁厚的選取主要從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些有助于增大熱容量，試驗(yàn)表明，壁厚從11增至20，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：中、重型貨車(chē)為13～18。 §3.5.2．摩擦襯片寬度b和包角 摩擦襯片寬度尺寸的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，可以減少磨損，但質(zhì)量大，不易加工，不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸，且增加了成本。設(shè)計(jì)時(shí)一般按～初選。且應(yīng)盡量按國(guó)產(chǎn)摩擦襯片規(guī)格選擇。 參《汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》取，。 摩擦襯片的摩擦面積為： = 式中為摩擦襯片包角，單位為弧度。 制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車(chē)輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車(chē)總質(zhì)量增大而增大，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-2。 表3-2 襯片摩擦面積襯片摩擦面積 汽車(chē)類(lèi)別 汽車(chē)總質(zhì)量／t 單個(gè)制動(dòng)器摩擦襯片總面積／ 轎車(chē) 0.9-1.5 1.5～2.5 100～200 200～300 貨車(chē)及客車(chē) 1.0—1.5 1.5—2.5 2.5～3.5 3.5—7.0 7.0—12.0 12.0—17.0 120～200 150～250 (多為150～200) 250～400 300～650 550～1000 600～1500 (多為600-1200) § 圖3-4鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù) 3.5.3摩擦襯片起始角 前輪制動(dòng)一般襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，即令。 前輪： 后輪： §3.5.4制動(dòng)器中心到張開(kāi)力作用線的距離 初定 。 §3.5.5制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)和 初步暫定 。 §3.5.6摩擦片摩擦系數(shù) 摩擦片摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響很大，主要考慮其熱穩(wěn)定性當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù)～0.40已無(wú)大問(wèn)題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。選。 各參數(shù)詳見(jiàn)圖3-4。 第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 §4.1 制動(dòng)器因數(shù)的計(jì)算 鼓式制動(dòng)器制動(dòng)因數(shù)的計(jì)算通常是根據(jù)摩擦襯片的壓力分布規(guī)律、徑向變形規(guī)律以及張開(kāi)力與摩擦襯片法向壓力的解析關(guān)系，利用微積分和列制動(dòng)蹄力平衡方程式的方法通過(guò)其定義（式（2-1））求得。 由于這種方法導(dǎo)出過(guò)程較繁瑣，我們采用以下公式計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)。 §4.1.1支承銷(xiāo)式雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù) 單個(gè)領(lǐng)蹄的制動(dòng)蹄因數(shù)為： 圖 4-1支承銷(xiāo)式雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的制動(dòng)器因數(shù)計(jì)算用圖 （4-1） 式中： （4-2） （4-3） —角對(duì)應(yīng)的圓弧，單位為弧度； —摩擦系數(shù)，0.3。 以上各式中有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)見(jiàn)圖4-1。 整個(gè)制動(dòng)器因數(shù) = （4-4） 前制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)： ，，，， 后制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)： ，，，， 計(jì)算得： , §4.1.3 制動(dòng)蹄自鎖條件檢驗(yàn)計(jì)算 對(duì)于支承銷(xiāo)式雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器，蹄不自鎖的條件為： （4-5） 由式（4-14） 前制動(dòng)器 后制動(dòng)器， 故蹄均不自鎖 。 §4.2 張開(kāi)力計(jì)算 由式（2-1），液壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器所需張開(kāi)力 (4-6) 對(duì)前、后輪制動(dòng)器 §4.3摩擦襯片的磨損特性計(jì)算 §4.3.1 比能量耗散率e 緊急制動(dòng)時(shí)汽車(chē)制動(dòng)器能量負(fù)荷最大，襯片的磨損最嚴(yán)重。 在緊急制動(dòng)時(shí)雙軸汽車(chē)單個(gè)前輪和后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為： （4-7） （4-8） 式中： —汽車(chē)總質(zhì)量； —汽車(chē)制動(dòng)初速度，；（總質(zhì)量3.5t以上的貨車(chē)取=65（18）；）； —制動(dòng)減速度，，計(jì)算時(shí)??； —制動(dòng)時(shí)間，； 、—前后制動(dòng)器襯片的摩擦面積； —制動(dòng)力分配系數(shù)。 鼓式制動(dòng)的比能量耗損率以不大于為宜。 由上 所以摩擦襯片選取合適。 §4.3.2 比摩擦力 比摩擦力即單位摩擦面積的摩擦力，單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的比摩擦力為 （4-9） 式中，—單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩； —制動(dòng)鼓半徑； —單個(gè)制動(dòng)器的襯片摩擦面積。 當(dāng)制動(dòng)減速度時(shí)，鼓式制動(dòng)器的比摩擦力以不大于為宜。 ； ； 故摩擦襯片合格。 §4.3.3 平均壓力 （4-10） 式中：—摩擦襯片與制動(dòng)鼓間的法向力； —摩擦襯片的摩擦面積。 當(dāng)前由于磨損問(wèn)題受到更大重視，可取[]=1.40～1.60MPa(當(dāng)摩擦系數(shù)=0.30～0.35時(shí))，緊急制動(dòng)時(shí)允許取[]＝2～2.5MPa。 計(jì)算得 二者均小于[]＝2～2.5MPa，故摩擦襯片合格。 §4.3.4 比滑磨功 磨損和熱的性能指標(biāo)也可用襯片在制動(dòng)過(guò)程中由最高制動(dòng)初速度至停車(chē)所完成的單位襯片面積的滑磨功即比滑磨功來(lái)衡量： （4-11） 式中—汽車(chē)總質(zhì)量，kg； —汽車(chē)最高車(chē)速，； —車(chē)輪制動(dòng)器各制動(dòng)襯片(襯塊)的總摩擦面積，； []—許用滑磨功，貨車(chē)取[]＝600～800。 故摩擦襯片合適。 §4.4 駐車(chē)制動(dòng)計(jì)算 圖4-3為汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力情況。 圖4-3 汽車(chē)在上坡路上停駐時(shí)的受力情況 根據(jù)后軸車(chē)輪附著力與制動(dòng)力相等的條件可求得汽車(chē)在上坡路和下坡路上停駐時(shí)的坡度極限傾角，，即由 （4-12） 求得汽車(chē)在上坡時(shí)可能停駐的極限上坡路傾角為 （4-13） 汽車(chē)在下坡時(shí)可能停駐的極限下坡路傾角為 （4-14） 一般對(duì)輕型貨車(chē)要求最大停駐坡度不應(yīng)小于25%，單個(gè)后輪駐車(chē)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩上限為。 由式（4-24）（4-25） 其上坡最大停駐坡度為58.4%； 其下坡最大停駐坡度為36.3%。 單個(gè)后輪駐車(chē)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩上限為 §4.5 汽車(chē)制動(dòng)性能計(jì)算 §4.5.1 制動(dòng)減速度 （4-15） 式中：為該車(chē)所遇最大附著系數(shù)， 則 §4.5.2 制動(dòng)距離 理論制動(dòng)距離 （4-16） 式中： j—制動(dòng)減速度。 V—制動(dòng)初速度，30km/h。 滿足要求。 第五章 液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 §5.1 制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的確定 制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄施加的張開(kāi)力與輪缸直徑和制動(dòng)管路壓力的關(guān)系為： (5-1) 制動(dòng)油路壓力一般不超過(guò)10-12MPa。 第個(gè)輪缸的工作容積為 (5-2) 式中，—第個(gè)輪缸活塞的直徑； —輪缸中活塞的數(shù)目； —第個(gè)輪缸活塞在完全制動(dòng)時(shí)的行程，初步設(shè)計(jì)時(shí)可取=2.0～2.5。 所有輪缸的總工作容積為： (5-3) 式中：為輪缸數(shù)目。 取， 前制動(dòng)器輪缸：; 后制動(dòng)器輪缸：， 參GB7524—87，選，。 取，由式（5-2）（5-3）計(jì)算得 §5.2 制動(dòng)主缸直徑與工作容積確定　 初步設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)主缸的工作容積可取為： （5-4） 式中： 為所有輪缸的總工作容積。 主缸活塞行程可用下式確定 (5-5) 一般 取，由式（5-4）（5-5）得 ，參GB7524—87，選。 §5.3 制動(dòng)踏板力與踏板行程的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)踏板力用下式計(jì)算： 圖5-1　液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算用簡(jiǎn)圖 (5-6) 式中， —踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 ，、 見(jiàn)圖5-1。 —踏板機(jī)構(gòu)及液壓主缸的機(jī)械效率，可取=0.82～0.86。 貨車(chē)最大踏板力一般為700，設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)踏板力可在200～350的范圍內(nèi)選取。 由式（5-6）,取， 真空助力比 制動(dòng)踏板工作行程用下式表示： (5-7) 式中，—主缸中推桿與活塞間的間隙，一般取=1.5～2.0； —主缸活塞空行程，即主缸活塞從不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過(guò)的行程。 踏板全行程對(duì)貨車(chē)不大于180，作用在制動(dòng)手柄上的力貨車(chē)不大于600N，行程不大于220。 §5.4 真空助力器 裝配雙膜片真空助力器,放大倍數(shù)。 第六章 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算 §6.1 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) §6.1.1 制動(dòng)鼓 圖 6-1 組合式制動(dòng)鼓 本設(shè)計(jì)采用由鋼板沖壓成形的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄成一體的組合式制動(dòng)鼓(如圖6-1)；其質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。沿鼓口的外緣鑄有整圈的加強(qiáng)肋條和若干軸向肋條以提高其剛度和散熱性能。 制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中如圖6-1所示，是以直徑為的圓柱表面的配合來(lái)定位，制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差≤0.03，徑向跳動(dòng)量≤0.05，靜不平衡度≤1.5。 §6.1.2制動(dòng)蹄 制動(dòng)蹄采用T形型鋼輾壓制成，制動(dòng)蹄的斷面形狀如圖6-2a，并在制動(dòng)蹄腹板上開(kāi)有徑向槽，使制動(dòng)蹄摩擦襯片與鼓之間的接觸壓力均勻，并減少制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度分別為8和。摩擦襯片的厚度選為14。襯片鉚接在制動(dòng)蹄上，噪聲較小。 圖6-2汽車(chē)制動(dòng)蹄的斷面形狀 §6.1.3 制動(dòng)底板 制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)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(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，應(yīng)有足夠的剛度，因?yàn)閯偠炔蛔銜?huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本設(shè)計(jì)制動(dòng)底板采用鋼板沖壓而成，沖出翻邊和凸臺(tái)，底板具有凹凸起伏的形狀。 §6.1.4 制動(dòng)蹄的支承 前輪制動(dòng)器制動(dòng)蹄采用偏心支承銷(xiāo)式，支承銷(xiāo)由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。后輪制動(dòng)器采用浮式支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制動(dòng)蹄可自行定位。 §6.1.5 制動(dòng)器間隙的調(diào)整及機(jī)構(gòu) 本車(chē)制動(dòng)間隙采用手動(dòng)調(diào)整。在制動(dòng)底板開(kāi)有一觀察孔，以便用塞尺檢查摩擦片與制動(dòng)鼓之間的間隙。若發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器間隙以增大到使制動(dòng)器效能明顯降低時(shí)： 對(duì)前輪制動(dòng)器，可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整凸輪進(jìn)行局部調(diào)整。當(dāng)制動(dòng)鼓磨損重新修整其內(nèi)圓面后裝配制動(dòng)器時(shí)，為保證蹄鼓的正確接觸狀態(tài)和間隙值，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心銷(xiāo)和調(diào)整凸輪進(jìn)行全面調(diào)整；對(duì)后輪制動(dòng)器，則要調(diào)整制動(dòng)輪缸兩端的調(diào)整螺母，帶動(dòng)螺桿的可調(diào)支座作軸向移動(dòng)，則可調(diào)整制動(dòng)器間隙，調(diào)整好后，用鎖片插入調(diào)整螺母的齒槽中，以固定調(diào)整螺母位置。 §6.2 制動(dòng)器主要零件強(qiáng)度計(jì)算 §6.2.1 制動(dòng)蹄支承銷(xiāo)剪切應(yīng)力計(jì)算 支承銷(xiāo)所受剪切應(yīng)力應(yīng)滿足以下條件： （6-1） 式中：—支承銷(xiāo)的截面積； —摩擦系數(shù)； —許用剪切應(yīng)力，。 ，，，，見(jiàn)圖6-3。 由式（6-1） 圖 6-3 制動(dòng) 代入數(shù)值有， 取。 圖 6-3支承銷(xiāo)剪切應(yīng)力計(jì)算用圖 第七章 結(jié) 論 1、本次設(shè)計(jì)任務(wù)為輕型貨車(chē)制動(dòng)器設(shè)計(jì)。制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)型式方案如下： 行車(chē)制動(dòng)器為雙管路Ⅱ型回路真空助力液壓控制前、后蹄式制動(dòng)器，前鼓式單活塞雙制動(dòng)輪缸單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)蹄采用偏心支承銷(xiāo)式支承；后鼓式雙活塞單制動(dòng)輪缸領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)蹄采用浮式支撐，兼充駐車(chē)制動(dòng)器，并可用于應(yīng)急制動(dòng)。駐車(chē)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為手操縱機(jī)械鋼絲軟軸遠(yuǎn)距離操縱式，其操縱機(jī)構(gòu)布置在駕駛室內(nèi)。 2、本車(chē)的制動(dòng)性能符合任務(wù)書(shū)要求的最小制動(dòng)距離（空載小于等于7.5米），本次設(shè)計(jì)的最小制動(dòng)距離為5.06m。 3、制動(dòng)器摩擦襯片的磨損特性指標(biāo)均滿足要求: 比能量耗散率 比摩擦力 平均壓力 比滑磨功 故以上各特性指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信主編. 汽車(chē)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算. 北京：清華大學(xué)出版社，2004 P667—P749 [2] 劉惟信主編. 汽車(chē)設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2001 [3] 陳家瑞主編. 汽車(chē)構(gòu)造（第2版下冊(cè)）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 P179-P197 P282-P371 [4] 余志生主編. 汽車(chē)?yán)碚? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [5] 王望予主編. 汽車(chē)設(shè)計(jì)（第4版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 P16-P39 P257-P285 [6] 劉鴻文主編. 材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1992 P44-P50 [7] 汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 汽車(chē)工程手冊(cè)—設(shè)計(jì)篇.北京：人民交通出版社，2001 P492-P568 [8] 汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 汽車(chē)工程手冊(cè)—制造篇.北京：人民交通出版社，2001 P186-P200 [9] 自動(dòng)車(chē)技術(shù)會(huì)小林明等編. 汽車(chē)工程手冊(cè)編譯委員會(huì)譯.汽車(chē)工程手冊(cè)（第二分冊(cè)）.機(jī)械工業(yè)出版社，1984 P258-P294 [10]自動(dòng)車(chē)技術(shù)會(huì)小林明等編. 汽車(chē)工程手冊(cè)編譯委員會(huì)譯.汽車(chē)工程手冊(cè)（第三分冊(cè)）.機(jī)械工業(yè)出版社，1984 P423-P524 [11]羅錦陵，宋美娟，周宏湖主編.汽車(chē)配件實(shí)用手冊(cè).上海：上海交通大學(xué)出版社，1997 P587-P607 [12]肖永清，楊忠敏主編.汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的使用與維修.北京：中國(guó)電力出版社，2004 [13]薛漢池. QC/T 309—1999.制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列.長(zhǎng)春. 長(zhǎng)春汽車(chē)研究所 [14]陳廣照.GB 16897—1997.制動(dòng)軟管.長(zhǎng)春.中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部 [15]南京汽車(chē)制造廠. GB 11611—1989.汽車(chē)液壓制動(dòng)系金屬管、內(nèi)外螺紋管接頭和軟管端部接頭.中國(guó)汽車(chē)工業(yè)聯(lián)合會(huì) [16]方昆凡主編.工程材料手冊(cè)非金屬材料卷.北京：北京出版社，2000 [17]方昆凡主編.工程材料手冊(cè)有色金屬材料卷.北京：北京出版社，2000 [18]《鋼鐵材料手冊(cè)》總編輯委員會(huì)編著.鋼鐵材料手冊(cè)碳素結(jié)構(gòu)鋼第1卷.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002 [19]周康年，丁為聯(lián)主編.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典第2卷.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002 致 謝 首先我要感謝我的母校--河南科技大學(xué)，是母校給了我這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，讓我從一名普通的學(xué)生變成了一名具有初步專(zhuān)業(yè)技能的工程技術(shù)人員；是母校用四年的時(shí)間，培養(yǎng)了我各種能力，讓我的綜合素質(zhì)得到了質(zhì)的飛躍。 我還要感謝我們?cè)囼?yàn)室、圖書(shū)館等，是他們?yōu)槲覀儺厴I(yè)設(shè)計(jì)提供了所需的各方面的條件。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的教室到圖板、丁字尺及其它所需的各方面的圖書(shū)、期刊等資料。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，他們及時(shí)了解我們的需要，盡最大可能的幫助我們解決我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的各種問(wèn)題，讓我們擁有一個(gè)干凈、舒心的設(shè)計(jì)環(huán)境，為我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功打下了一個(gè)良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。 當(dāng)然最讓我感謝的應(yīng)該是我的指導(dǎo)教師曹青梅老師和其他給過(guò)我?guī)椭睦蠋?。曹老師作為我的指?dǎo)教師，在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)工程中，適時(shí)的給我們以指導(dǎo)，及時(shí)的解答我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的各種問(wèn)題，是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)中技術(shù)上的一位好“參謀”。她盡心盡力地幫助我，總在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給我建議，并且不辭辛勞每日必到，盡心盡力地為我們著想，就像迷霧遠(yuǎn)航中指向前路的燈塔，我在此由衷的感謝。 Automobile Brake System The braking system is the most important system in cars. If the brakes fail, the result can be disastrous. Brakes are actually energy conversion devices, which convert the kinetic energy (momentum) of the vehicle into thermal energy (heat).When stepping on the brakes, the driver commands a stopping force ten times as powerful as the force that puts the car in motion. The braking system can exert thousands of pounds of pressure on each of the four brakes. Two complete independent braking systems are