浮鉗盤式制動(dòng)器
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1、 ...wd... 原始數(shù)據(jù): 整車質(zhì)量:空載:1550kg;滿載:2000kg 質(zhì)心位置:a=L1=1.35m;b=L2=1.25m 質(zhì)心高度:空載:hg=0.95m;滿載:hg=0.85m 軸 距:L=2.6m 輪 距: L=1.8m 最高車速:160km/h 車輪工作半徑:370mm 輪轂直徑:140mm 輪缸直徑:54mm 輪 胎:195/60R14 85H 1.同步附著系數(shù)的分析 (1)當(dāng)時(shí):制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死,這是一種穩(wěn)定工況,但喪失了轉(zhuǎn)向
2、能力; (2)當(dāng)時(shí):制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死,這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性; (3)當(dāng)時(shí):制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死,是一種穩(wěn)定工況,但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 分析說明,汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí),其制動(dòng)減速度為,即,q為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí),到達(dá)前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度,這說明只有在的路面上,地面的附著條件才可以得到充分利用。 根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6,故取. 同步附著系數(shù):0.6 2.確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù) 常用前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)力之比來說明分配的比例,稱為制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù),用表示,即:, 式中,
3、:前制動(dòng)器制動(dòng)力;:后制動(dòng)器制動(dòng)力;:制動(dòng)器總制動(dòng)力。 由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù),則分配系數(shù)可由下式得到: 根據(jù)公式: 得: 3.制動(dòng)器制動(dòng)力矩確實(shí)定 為了保證汽車有良好的制動(dòng)效能,要求合理地確定前,后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。 根據(jù)汽車滿載在瀝青,混凝土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑,計(jì)算出后輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩: 式中::該車所能遇到的最大附著系數(shù); q:制動(dòng)強(qiáng)度; :車輪有效半徑; :后軸最大制動(dòng)力矩; G:汽車滿載質(zhì)量; L:汽車軸距; 其中q===
4、0.66 故后軸==1.57Nmm 后輪的制動(dòng)力矩為=0.785Nmm 前軸= T==0.67/(1-0.67)1.57=3.2Nmm 前輪的制動(dòng)力矩為3.2/2=1.6Nmm 2.浮鉗盤式制動(dòng)器主要構(gòu)造參數(shù)確實(shí)定 2.1制動(dòng)盤直徑D 制動(dòng)盤直徑D希望盡量大些,這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大,就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力,降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤直徑D受輪毅直徑的限制通常,制動(dòng)盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%~90%,總質(zhì)量大于2t的車輛應(yīng)取其上限。通常,制造商在保持有效的制動(dòng)性能的情況下,盡可能將零件做的小些,輕些。輪
5、輞直徑為14英寸(1英寸=2.54cm),又因?yàn)镸=2000kg,取其上限。 在本設(shè)計(jì)中:,取D=256mm。 2.2制動(dòng)盤厚度h 制動(dòng)盤厚度h直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大,制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制開工作時(shí)的溫升,制動(dòng)盤厚度又不宜過小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的,而為了通風(fēng)散熱,可以在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動(dòng)盤在兩個(gè)制動(dòng)外表之間鑄有冷卻葉片。這種構(gòu)造使制動(dòng)盤鑄件顯著的增加了冷卻面積。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),盤內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán),有效的冷卻制動(dòng)。通常,實(shí)心制動(dòng)盤厚度為l0mm~20mm,具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤厚度取為20mm~ 50mm,但多采用
6、20mm~30mm。
在本設(shè)計(jì)中選用通風(fēng)式制動(dòng)盤,h取20mm。
2.3摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1
推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。假設(shè)比值偏大,工作時(shí)襯塊的外緣與內(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。
在本設(shè)計(jì)中取外半徑R2=104mm,,則內(nèi)半徑R1=80mm。
2.4摩擦襯塊工作面積A
摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6kg/~3.5kg/范圍內(nèi)選取。汽車空載質(zhì)量為1550kg,前輪空載時(shí)地載荷為852.5kg,所以852.5/(3.5*4)
7、本設(shè)計(jì)中取襯塊的夾角為50°。摩擦襯塊的工作面積A:
A取76㎝2。
經(jīng)過計(jì)算最終確定前輪制動(dòng)器的參數(shù)如下:
制動(dòng)盤直徑D=256mm;取制動(dòng)盤厚度h=20mm;摩擦襯片外半徑R2=104mm,內(nèi)半徑=80mm;制動(dòng)襯塊工作面積A=76cm2;活塞直徑=輪缸直徑=54mm
3.制動(dòng)效能分析
3.1制動(dòng)減速度
制動(dòng)系的作用效果,可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來評價(jià)。
假設(shè)汽車是在水平的,堅(jiān)硬的道路上行駛,并且不考慮路面附著條件,因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。此時(shí)
式中 ——汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。
==785+1600=2385Nm
=370mm=0.37m
m——汽車 8、總重 m=2000kg
代入數(shù)據(jù)得=(785+1600)/0.37×2000=6.16m/s
轎車制動(dòng)減速度應(yīng)在5.8~7m/s,所以符合要求。
3.2制動(dòng)距離S
在勻減速度制動(dòng)時(shí),制動(dòng)距離S為
S=1/3.6〔t1+ t2/2〕V+ V2/254
式中,t1——消除制動(dòng)盤與襯塊間隙時(shí)間,取0.1s
t2——制動(dòng)力增長過程所需時(shí)間,取0.2s
V=30km/h
故S=1/3.6〔0.1+ 0.2/2〕30+ 30/254×0.7=7.2m
轎車的最大制動(dòng)距離為:S=0.1V+V/150
S=0.130+30/150=9m
S 9、。
3.3摩擦襯片的磨損特性計(jì)算
摩擦襯片的磨損與摩擦副的材質(zhì),外表加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān),因此在理論上要準(zhǔn)確計(jì)算磨損性能是困難的。但試驗(yàn)說明,摩擦外表的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和外表狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。
汽車的制動(dòng)過程,是將其機(jī)械能〔動(dòng)能、勢能〕的一局部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中,制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中,致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大,則摩擦襯片〔襯塊〕的磨損亦愈嚴(yán)重。
雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器的比能量耗散率為:
式中::汽 10、車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),緊急制動(dòng)時(shí),;
:汽車總質(zhì)量;
,:汽車制動(dòng)初速度與終速度〔/〕;計(jì)算時(shí)轎車取27.8/;
:制動(dòng)時(shí)間,;按下式計(jì)算
:制動(dòng)減速度,,;
:前輪制動(dòng)器襯片的摩擦面積;
=7600mm
:制動(dòng)力分配系數(shù)。
則=5.7
轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0,故符合要求。
假設(shè)摩擦襯片壓力與制動(dòng)盤面接觸良好,且各處單位壓力分布均勻,則在鉗盤式制動(dòng)器扇形摩擦襯面上任取一微小面積:dA = RdRdθ,在這微小面積上產(chǎn)生的微摩擦力矩為:dM=qRμdA=μqR2dRdθ,式中q為摩擦片與制動(dòng)盤之間的單位面積上的壓力,μ為摩擦片的摩擦系數(shù),則單側(cè)摩擦片作用于制 11、動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩為可由下式積分求得:M'=μpR2dRdθ=θμpR2dR=μp(R23-R13)〔N.m〕
則盤式制動(dòng)器的總制動(dòng)力矩為:M=μq(R23-R13)
4.性能約束
(1)制動(dòng)力矩約束:汽車制動(dòng)器制動(dòng)力矩應(yīng)該小于地面的摩擦力矩,否則會(huì)發(fā)生車輪抱死現(xiàn)象而產(chǎn)生側(cè)滑,從而失去穩(wěn)定性 ,即:MG
式中::路面附著系數(shù);
G:整車重量(N);
:制動(dòng)力分配系數(shù);
:車輪有效半徑。
(2)摩擦片壓力約束:摩擦片應(yīng)到達(dá)要求的耐磨性或使用壽命,對于摩擦片最大許用單位壓力[P],一般按經(jīng)歷取值,因此,摩擦片單位面積壓力不得超過許用單位壓力[P],即:
<[P]
(3)比能量耗散 12、率約束:如果比能量耗散率過高,不僅會(huì)加快制動(dòng)摩擦片的磨損,而且可能引起制動(dòng)盤的龜裂,因此所施加的約束為:
[e]〔W/mm〕
式中:m:整車質(zhì)量(kg);
[e]:盤式制動(dòng)器時(shí),取6.0W/mm;
T:為制動(dòng)時(shí)間。
(4)制動(dòng)盤一次制動(dòng)的溫升:
△T=GV2/254C1M1[△t]
式中M1:制動(dòng)盤的質(zhì)量(Kg)M1=,其中為制動(dòng)盤的密度7900㎏/m3
C1:制動(dòng)盤的熱容量J/(Kg·K)對鋼和鑄鐵取C=523J/(Kg.K);
V:制動(dòng)初速度(Km/h)取30Km/h
[△t]一次制動(dòng)最大允許溫升,一般不大于15℃即288.15K
(5)摩擦襯塊面積:
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