鉗盤式制動(dòng)器三維設(shè)計(jì)（含三維SW模型+CAD圖紙說明書）

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在我們平時(shí)實(shí)使用汽車的過程中，通常會(huì)出現(xiàn)一些不確定因素致使我們不得不采取緊急減速或者剎車的情況，因此制動(dòng)剎車系統(tǒng)對(duì)于汽車的安全性能至關(guān)重要。通過分析車的行駛情況，可知當(dāng)給車一個(gè)反作用力，即與行駛方向相反的力能夠促使車實(shí)現(xiàn)減速或者剎車功能，其實(shí)能夠讓車減速或者停車的因素有很多，例如車在爬坡時(shí)的阻力、空氣也會(huì)給車阻力等等，但是這些因素都是不可控的，因此要設(shè)計(jì)一個(gè)力能夠在可控的情況助力車減速或者停車。而實(shí)現(xiàn)這一功能的終端裝置,便是制動(dòng)器。所以制動(dòng)器的功能便是通過駕駛員施加在制動(dòng)踏板上的力經(jīng)過傳動(dòng)至制動(dòng)器上，制動(dòng)器將輪胎夾緊從而產(chǎn)生與車輛行駛方向的反作用力使得車輛減速或停車。 1.2汽車制動(dòng)器分類 傳統(tǒng)汽車制動(dòng)器可規(guī)劃為3種：行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)以及應(yīng)急、安全和輔助制動(dòng)系統(tǒng)。因本次設(shè)計(jì)課題為鉗盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)，隸屬于行車制動(dòng)部分，所以將其作為重點(diǎn)，剩余兩種不在過多介紹與解釋。 行車制動(dòng)器又稱車輪制動(dòng)器，原因是其工作原理是：車輪作為運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)元件，需要通過固定元件將其夾緊從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩使得車輛減速。在現(xiàn)在所有的汽車當(dāng)中，汽車制動(dòng)器主要分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器兩種。 圖1.2.1 制動(dòng)器分類示意圖 1.2.1鉗盤式制動(dòng)器 鉗盤式制動(dòng)器，顧名思義其形狀猶如鉗子一樣，鉗子的兩端夾緊部分為制動(dòng)塊，制動(dòng)塊是由直接與制動(dòng)盤接觸的摩擦塊和金屬背板所組成。為了提高制動(dòng)性能，在每個(gè)制動(dòng)器上，一般存在多個(gè)制動(dòng)塊以保證摩擦面積在每個(gè)制動(dòng)器中，其數(shù)量最小為2塊，最多為4塊。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤兩側(cè)的夾鉗形支架中，稱為制動(dòng)鉗。鉗盤式制動(dòng)器散熱能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，故廣泛應(yīng)用于大多數(shù)轎車和輕型貨車上。 定鉗盤式制動(dòng)器 工作原理：車橋上的制動(dòng)鉗是固定的，它既不能沿制動(dòng)盤軸線方向移動(dòng)，也不能旋轉(zhuǎn)，因而其必須在制動(dòng)盤兩側(cè)裝有推進(jìn)裝置，俗稱制動(dòng)塊促動(dòng)裝置（例如相當(dāng)于制動(dòng)輪缸的液壓缸），以便兩塊制動(dòng)塊受力后能向中間擠壓制動(dòng)盤。 圖1.2.2 定鉗盤制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖 1-制動(dòng)盤，2-制動(dòng)活塞，3-剎車片，4-剎車油，5-制動(dòng)鉗，6-轉(zhuǎn)向節(jié)凸緣 如1.2.2圖所示，定鉗盤式制動(dòng)器組成與工作順序： 工作順序：駕駛員踩踏制動(dòng)踏板→制動(dòng)液受到壓力開始通過制動(dòng)油管傳輸→制動(dòng)液進(jìn)入制動(dòng)輪缸為其增加壓力→制動(dòng)活塞在制動(dòng)液的作用下向制動(dòng)盤移動(dòng)→制動(dòng)塊受力擠壓到制動(dòng)盤上。這時(shí)制動(dòng)盤就處于夾緊狀態(tài)，產(chǎn)生與車輛行駛方向的反作用力，實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)。 浮鉗盤式制動(dòng)器 浮鉗盤式制動(dòng)器無論是在工作原理和安裝位置上與定鉗盤制動(dòng)器均有不同，首先在安裝位置上，浮鉗盤制動(dòng)器是可以移動(dòng)的，其移動(dòng)的方向是制動(dòng)盤的軸向。 圖1.2.3 浮鉗盤制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖 1-制動(dòng)鉗，2-導(dǎo)向銷，3-制動(dòng)鉗支架，4-制動(dòng)盤，5-固定制動(dòng)塊，6-活動(dòng)制動(dòng)塊，7-活動(dòng)摩擦塊，8-活塞 如1.2.3圖所示，浮鉗盤式制動(dòng)器組成與工作順序： 工作順序：駕駛員踩踏制動(dòng)踏板→制動(dòng)液受到壓力開始通過制動(dòng)油管傳輸→制動(dòng)液進(jìn)入制動(dòng)輪缸為其增加壓力→在制動(dòng)液的作用下，活塞向活動(dòng)制動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)→活制動(dòng)塊在活塞的作用下與制動(dòng)盤發(fā)生摩擦產(chǎn)生于活塞相反的力→制動(dòng)鉗沿著導(dǎo)向銷2向右運(yùn)動(dòng)（活塞是固定在制動(dòng)鉗上）→固定制動(dòng)塊在制動(dòng)鉗的帶動(dòng)下向著制動(dòng)盤方向運(yùn)動(dòng)并與其接觸，產(chǎn)生摩擦。這時(shí)活動(dòng)制動(dòng)塊與固定制動(dòng)塊全部擠壓在制動(dòng)盤上，產(chǎn)生與車輛行駛方向的反作用力，實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)。 1.2.2全盤式制動(dòng)器 之所以稱之為全盤式制動(dòng)器，是因?yàn)槠渑c鉗盤制動(dòng)器的不同，鉗盤式制動(dòng)器是以一點(diǎn)的摩擦帶動(dòng)整體減速，而全盤式制動(dòng)器則是所有的工作面全部和制動(dòng)塊接觸，正在摩擦面積從而增大阻力，所以在大型汽車上，因車輛重量較大，慣性恒大，所以要求制動(dòng)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生更大的制動(dòng)力，為此采用全盤式制動(dòng)器。全盤式制動(dòng)器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)元件都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉(zhuǎn)盤。 圖1.2.4全盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖 1.3汽車制動(dòng)器性能要求 為了保證汽車在行駛過程中的安全性，制動(dòng)系必須滿足下列要求。 1.3.1良好的制動(dòng)效能 作為汽車中關(guān)乎安全的關(guān)鍵組成，對(duì)于其性能的指標(biāo)，在GB/T7258中有明確的要求，在該國(guó)標(biāo)中從四個(gè)方面定義了汽車的制動(dòng)效能，分別是距離、減速度、力矩大小和時(shí)間長(zhǎng)短。并根據(jù)這四項(xiàng)指標(biāo)，制定了汽車制動(dòng)檢驗(yàn)項(xiàng)目和嚴(yán)格的汽車檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，即汽車臺(tái)式制動(dòng)性能試驗(yàn)。 1.3.2制動(dòng)效能恒定性 制動(dòng)效能指標(biāo)評(píng)價(jià)共有兩點(diǎn)：熱衰退、水衰退。 熱衰退是指在汽車在剛開始制動(dòng)的情況下，即車輛在較為寒冷的情況下（制動(dòng)器的工作溫度小于100℃）討論的。此時(shí)，若汽車需要長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)或者在車輛快速行駛時(shí)緊急制動(dòng)，制動(dòng)盤上的溫度會(huì)大于300℃，甚至?xí)笥?00-700℃。一旦出現(xiàn)這種情況，制動(dòng)器的摩擦力矩就會(huì)直線下滑，汽車的制動(dòng)效能直線降低。所以，在制動(dòng)性能試驗(yàn)中，會(huì)要求操作者以固定的車速連續(xù)踩踏制動(dòng)踏板12-15次，每次的制動(dòng)減速度為3m/s2，最后的制動(dòng)效能不得低于規(guī)定的冷制動(dòng)情況下制動(dòng)效能的60%。 水衰退是指在汽車的制動(dòng)器被水浸泡后，汽車的制動(dòng)效能也會(huì)降低。為了保證行車安全，需將制動(dòng)器上的水分迅速蒸發(fā)，這時(shí)需要制動(dòng)鉗和制動(dòng)器有足夠的接觸以增加摩擦，用摩擦產(chǎn)生的熱量蒸干制動(dòng)盤上的水分，在汽車駕駛?cè)藛T的數(shù)次踩踏制動(dòng)踏板后，達(dá)到此效果。 1.3.3制動(dòng)方向穩(wěn)定性 在車輛行駛的過程中，由于車速較快，在突然踩踏制動(dòng)踏板時(shí)，車輪抱死，這時(shí)汽車會(huì)失去控制，將會(huì)出現(xiàn)偏移預(yù)定行駛路線或向一側(cè)滑動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)車身旋轉(zhuǎn)180°，會(huì)給駕駛員造成嚴(yán)重的傷害。所以在車輛的緊急剎車過程中，車輛可以維持預(yù)定行駛路線及按預(yù)定彎道行駛的能力，稱為汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。 1.3.4操縱輕便 駕駛員在行車過程中，經(jīng)常會(huì)使用制動(dòng)踏板，為了保證駕駛員的操縱舒適性，踩踏制動(dòng)踏板的力不應(yīng)過大： 表1.2.5不同車型制動(dòng)踏板力與行程要求 項(xiàng)目 轎車 貨車 液壓制動(dòng)踏板力（N） ≤500 ≤700 踏板行程（mm） ≤120 ≤150 1.3.5制動(dòng)平順性 制動(dòng)平順性指的是在隨著駕駛員踩踏制動(dòng)踏板力的增加，作用在制動(dòng)盤上的力矩相應(yīng)增加，一旦駕駛員松開制動(dòng)踏板，作用在其上的力可以迅速解除。 1.4盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)流程 盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)流程： 1. 確定盤式制動(dòng)器主要形式； 2. 根據(jù)所選制動(dòng)器類型選擇相應(yīng)車輛總布置參數(shù)； 3. 根據(jù)車輛相關(guān)參數(shù)初選制動(dòng)器部件主要參數(shù)； 4. 根據(jù)初選制動(dòng)器主要部件參數(shù)計(jì)算整車制動(dòng)性能是否符合要求； 5. 初選參數(shù)符合要求后，進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 6. 車輛總布置參數(shù)選擇 本次設(shè)計(jì)主要參照了國(guó)內(nèi)某品牌小轎車的技術(shù)參數(shù)，確定了如表1.5.1所示的主要技術(shù)參數(shù)，主要對(duì)該車的前制動(dòng)器進(jìn)行計(jì)算。 表1.5.1 主要技術(shù)參數(shù) 整備質(zhì)量 m=1400kg 滿載總質(zhì)量 m=2250kg 質(zhì)心高度 空載 hg=640mm 滿載 hg=670mm 汽車質(zhì)心離前軸的距離 空載 L1=1080mm 滿載 L1=1345mm 汽車質(zhì)心離后軸的距離 空載 L2=1635mm 滿載 L2=1370mm 軸距 L=2715mm 最高車速 Vmax=190km/h 輪距 前輪 1555mm 后輪 1535mm 輪胎 185/65R16 同步附著系數(shù) 0.6 軸荷 1315/1690 車輪工作半徑 357mm 第2章 制動(dòng)器主要零件參數(shù)設(shè)計(jì)與校核 2.1制動(dòng)盤主要參數(shù)確定 2.1.1制動(dòng)盤直徑 根據(jù)汽車設(shè)計(jì)中汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)講述，得知制動(dòng)系統(tǒng)的性能與制動(dòng)有效半徑呈正比，而制動(dòng)有效半徑的大小與制動(dòng)盤的大小有著直接關(guān)系，所以理論上說制動(dòng)盤的直徑越大越好。但是在車輛實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，收到了輪胎輪輞大小的限制，制動(dòng)盤的直徑必須小于輪胎輪輞的直徑。通常，制動(dòng)盤在設(shè)計(jì)過程中制動(dòng)盤直徑為輪輞直徑的的70%～79%，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選擇車輛的滿載總質(zhì)量為2250kg，所以在制動(dòng)盤設(shè)計(jì)過程中，制動(dòng)盤直徑為輪輞直徑的79%。 本設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器因輪輞直徑為16英寸，經(jīng)計(jì)算得到制動(dòng)盤直徑，所以制動(dòng)盤直徑取320mm，如圖2.1.1所示： 圖2.1.1 制動(dòng)盤直徑 2.1.2制動(dòng)盤厚度 制動(dòng)盤的質(zhì)量和汽車在制動(dòng)過程中溫度的變化直接受到制動(dòng)盤厚度的影響。制動(dòng)盤分為兩種，一種是實(shí)心式一種是通風(fēng)式。通過汽車設(shè)計(jì)一書了解[1]，通風(fēng)式制動(dòng)盤的厚度通常在20-30mm之間，再設(shè)計(jì)制動(dòng)盤厚度的過程中，必須控制制動(dòng)盤質(zhì)量和保證制動(dòng)盤升溫。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)制動(dòng)盤采用通風(fēng)式制動(dòng)盤，厚度取25mm，如圖2.1.2所示： 圖2.1.2 制動(dòng)盤厚度 2.2摩擦襯塊主要參數(shù)確定 2.2.1摩擦襯塊內(nèi)外半徑確定 經(jīng)過查閱汽車設(shè)計(jì)[1]得知摩擦襯片的外半徑與內(nèi)半徑的關(guān)系。 外半徑/內(nèi)半徑≤1.5，反之會(huì)導(dǎo)致在制動(dòng)過程中的磨損不均與情況，時(shí)間長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致摩擦襯片所受制動(dòng)力矩增大，甚至出現(xiàn)剎車失靈情況。由于本次設(shè)計(jì)制動(dòng)盤的半徑為160mm，所以暫定本次設(shè)計(jì)摩擦襯片的外扇形半徑=156mm，如圖2.2.1所示： 圖2.2.1 摩擦襯塊內(nèi)外半徑 根據(jù)外半徑/內(nèi)半徑≤1.5的比值關(guān)系，取比值1.44，經(jīng)計(jì)算得摩擦襯塊內(nèi)半徑=108mm，如圖2.2.1所示： 由上可知摩擦襯塊平均半徑mm 2.2.2摩擦襯塊有效制動(dòng)半徑計(jì)算 現(xiàn)假設(shè)制動(dòng)器工作狀態(tài)良好，則盤式制動(dòng)器摩擦襯塊有效半徑： 其中,此處取有限半徑Rf=130mm。 2.2.3摩擦襯塊面積計(jì)算 經(jīng)查閱資料[10]，得到制動(dòng)器摩擦襯塊面積選擇范圍，如下表2.2.3所示： 表2.2.3 摩擦襯塊面積要求范圍 汽車類別 汽車總質(zhì)量 ma/t 單個(gè)制動(dòng)器總的襯塊摩擦面積 轎車 0.9-1.5 100- 1.5-2.5 -300 1.0-1.5 120- 1.5-2.5 150-250 客車與貨車 2.5-3.5 250-400 3.5-7.0 300-650 7.0-12.0 550-1000 12.0-17.0 600-1200 摩擦襯塊單位面積與汽車質(zhì)量成一定關(guān)系，推薦在1.6kg/cm2～3.5kg/cm2范圍內(nèi)選取，通過以下公式計(jì)算可得到單個(gè)前制動(dòng)器總的摩擦襯塊摩擦面積為： 得到： 根據(jù)前期設(shè)計(jì)的摩擦襯塊的大小，其面積數(shù)值在范圍之內(nèi)，最后?。? 2.2.4摩擦襯塊參數(shù)校核 在這一節(jié)中，我們將驗(yàn)證上述幾個(gè)小節(jié)的參數(shù)是否正確。在驗(yàn)證之前我們需求解一些所需參數(shù)。校核摩擦襯塊的內(nèi)外半徑時(shí)，需要我們前輪實(shí)際制動(dòng)力矩是否符合該車型前輪所需制動(dòng)力矩要求。 2.2.4.1前后輪制動(dòng)分配系數(shù)計(jì)算 汽車在水平路面上行駛時(shí)，受到多個(gè)單位給其的力與方向，具體受力情況如下圖2.2.4所示，該圖表達(dá)了汽車在水平路面上正常行駛時(shí)受到的所有力與方向： 圖2.2.4 制動(dòng)時(shí)的汽車受力圖 汽車的最大制動(dòng)力指的是汽車在滿載時(shí)其汽車附著質(zhì)量完全被利用，此時(shí)地面對(duì)前輪的反作用力Z1和對(duì)后輪的反作用力Z2的比值與前后輪制動(dòng)力成正比，即前后輪同時(shí)抱死時(shí)制動(dòng)力之比： 式中：—汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車輪的法向反力，N； —汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車輪的法向反力，N； —汽車軸距，mm； —汽車質(zhì)心離前軸距離，mm； —汽車質(zhì)心離后軸距離，mm； —汽車質(zhì)心高度，mm； —同步附著系數(shù)，取0.8 通過計(jì)算出前后輪抱死時(shí)制動(dòng)力之比，可計(jì)算出前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)： 2.2.4.2前軸最大制動(dòng)力矩計(jì)算 前軸最大制動(dòng)力矩計(jì)算公式： 式中：—后軸最大制動(dòng)力矩，Nm； 式中：—輪滾動(dòng)半徑= q-制動(dòng)強(qiáng)度= 由上述兩公式可以計(jì)算出前軸最大制定力矩 根據(jù)所初選計(jì)算的數(shù)據(jù)計(jì)算前軸實(shí)際制動(dòng)力矩： 式中：—摩擦系數(shù)=0.4； —摩擦襯塊扇形弧度角的一半，取值為pi/6； —前制動(dòng)器襯塊與制動(dòng)盤之間單位壓力=3N/mm2，取值為pi/6； 最終求得 故摩擦襯塊內(nèi)外半徑設(shè)計(jì)滿足要求。 2.2.4.3比能量耗散率 為了驗(yàn)證該摩擦襯塊的面積是否符合要求，需計(jì)算出該盤式制動(dòng)器的比熱量耗散率是否符合要求，該車輛屬于雙軸車輛，其單個(gè)前輪的比熱量耗散率為： 式中v1，v2代表汽車制動(dòng)時(shí)的初始速度和結(jié)束速度，m/s，查閱資料可得知v1=100km/h，v2=0km/h； J為制動(dòng)減速度，取0.6g。 綜上所述，比熱量耗散率` 通過查詢資料可知，比能量耗散率針對(duì)通過盤式制動(dòng)器制動(dòng)的車輛來說，其值應(yīng)≤。若計(jì)算得到該值≥，汽車在長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)后會(huì)出現(xiàn)摩擦襯片磨損嚴(yán)重情況，導(dǎo)致制動(dòng)盤出現(xiàn)裂痕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生剎車失靈現(xiàn)象，出現(xiàn)安全事故問題。故設(shè)計(jì)符合要求。 2.3制動(dòng)輪缸參數(shù)確定 制動(dòng)輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨。活塞由鋁合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；此盤式制動(dòng)器用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，制動(dòng)輪缸直徑計(jì)算公式： 式中：—單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤壓緊力，N； —輪缸壓力=10Mpa； —摩擦系數(shù)，0.4； 按照國(guó)標(biāo)7524-84中規(guī)定，輪缸直徑的標(biāo)準(zhǔn)尺寸有：14.5 16 17.5 19 22 24 25 28 30 32 35 38 40 45 50 55mm,根據(jù)計(jì)算結(jié)果34.66mm，選取輪缸直徑35mm，如圖2.2.5所示： 圖2.2.5 制動(dòng)輪缸直徑 通過制動(dòng)輪缸直徑可求出前制動(dòng)器單個(gè)輪缸工作容積： 式中：—輪缸活塞數(shù)量=1； —完全制動(dòng)活塞行程=1mm 第3章 制動(dòng)器主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1制動(dòng)盤 3.1.1制動(dòng)盤材料及加工要求 在車輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤作為主要的受力點(diǎn)，其制作材料對(duì)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、吸水性有很高的要求，所以制動(dòng)盤一般采用鑄件結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)采用制動(dòng)盤材料為灰鑄鐵HT250。 制動(dòng)盤在加工過程中，有著嚴(yán)格的數(shù)據(jù)要求，首先需要保證制動(dòng)盤表面光滑無震紋，制動(dòng)盤左右兩側(cè)的外表面平行度應(yīng)小于等于0.02mm，制動(dòng)盤的表面光潔度應(yīng)小于等于0.1mm，如圖3.1.1所示: 圖3.1.1制動(dòng)盤加工要求 3.1.2制動(dòng)盤分類及選擇 在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)上，可分為以下兩個(gè)方面：結(jié)構(gòu)形式和通風(fēng)形式 （1）.結(jié)構(gòu)形式： 平板式和禮帽式。平板式一般用于貨車使用，多數(shù)是作為全盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。禮帽式一般用于小轎車使用，多數(shù)是作為鉗盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。本次是設(shè)計(jì)采用禮帽式，如圖3.1.2所示： 圖3.1.2 禮帽式制動(dòng)盤 （2）.散熱形式 制動(dòng)盤在制動(dòng)過程中發(fā)熱嚴(yán)重，所以制動(dòng)盤需要良好的散熱形式。制動(dòng)盤一般分為實(shí)心式和一體通風(fēng)式、打孔通風(fēng)式，如表3.1.3所示 表3.1.3 不同形式盤類對(duì)比 實(shí)體盤 通風(fēng)盤 打孔通風(fēng)盤 熱衰退性能 較鼓式制動(dòng)器稍好 較實(shí)體盤稍好 最好 制動(dòng)性能 一般 高速制動(dòng)時(shí)表現(xiàn)優(yōu)越 激烈駕駛時(shí)，較其他兩種較好 價(jià)格 最低，市場(chǎng)占有率大 居中 最高，應(yīng)用于高級(jí)轎車 根據(jù)表3.1.3，本次鉗盤式制動(dòng)器選擇通風(fēng)盤類型，如圖3.1.4所示： 圖3.1.4 通風(fēng)式制動(dòng)盤 3.2制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗屬于制動(dòng)器中較為重要的部件，因?yàn)樵谥苿?dòng)過程中制動(dòng)鉗的強(qiáng)度決定了制動(dòng)器的穩(wěn)定性。當(dāng)今汽車上的制動(dòng)鉗材料主要采用以下三種：球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和鋁合金材料壓鑄而成。 制動(dòng)鉗主要分為兩種形式：整體式和分體式，其中分體式是通過螺栓連接。而制動(dòng)油缸一般與制動(dòng)鉗是一體的，在鑄件過程中將兩者合并，在機(jī)加工過程中一起加工出來。也有小部分制動(dòng)器將制動(dòng)鉗和制動(dòng)或油缸組成分體件，制動(dòng)油缸嵌入制動(dòng)鉗中。 制動(dòng)鉗可安裝在半軸前方也可安裝在半軸后方，安裝在半軸前方時(shí)，可有效避免汽車行駛時(shí)，車輪甩出的污泥和污水進(jìn)入制動(dòng)鉗，安裝在半軸后方時(shí)，可減少車輪輪轂軸承的合成載荷。 本次設(shè)計(jì)制動(dòng)鉗位于車軸前，制動(dòng)油缸位于制動(dòng)鉗里側(cè)，隨制動(dòng)鉗一起加工出來，這樣活塞制作成圓柱形，減小接觸面積，如圖3.1.5所示： 圖3.1.5制動(dòng)鉗 3.3制動(dòng)塊 制動(dòng)塊是的組成及組裝方式：由摩擦襯塊和背板組成；兩者的組裝方式是鉚接式。 其中，大多數(shù)的摩擦襯塊形狀為扇形，為避免摩擦襯塊外圍發(fā)生卷角產(chǎn)生噪音，活塞應(yīng)盡可能多的壓住制動(dòng)塊。制動(dòng)塊背板大多由鋼板材料制成，為了降低熱傳導(dǎo)和減少噪音，通常會(huì)在摩擦襯塊與背板中間噴涂層隔熱減震膠，如圖3.1.6所示 背板 摩擦襯塊 圖3.1.6制動(dòng)塊 3.4摩擦材料 針對(duì)車輛的摩擦材料的選擇，一般有以下幾點(diǎn)要求： 1）材料穩(wěn)定性：制動(dòng)盤從開始制動(dòng)到制動(dòng)結(jié)束時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，在這一系列的操作過程中，要始終保證車輛的摩擦系數(shù)不會(huì)出現(xiàn)大幅度變化，否則會(huì)出現(xiàn)剎車失效情況。所以要求摩擦材料穩(wěn)定性要好。 2）材料耐磨性：制動(dòng)盤工作時(shí)，摩擦襯片會(huì)受到制動(dòng)鉗的作用力和制動(dòng)盤的反作用力，必須保證在制動(dòng)過程中摩擦襯片無變形。 3）材料吸水性：車輛在使用過程中涉水現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，必須保證車輛在涉水后制動(dòng)性能的穩(wěn)定性，所以要求摩擦材料的吸水率要低； 4）環(huán)保要求：車輛在制動(dòng)過程中，不能出現(xiàn)分貝過高的聲音和刺激性氣味以及對(duì)人體有害的無色無味氣體。 通過查找資料得到不同材料的性能對(duì)比，如表3.1.7所示: 表3.1.7摩擦材料性能對(duì)比 材料 性能 有機(jī)類 無機(jī)類 材料 編織物 石棉 半金屬 金屬 金屬陶瓷 硬度 軟 硬 硬 極硬 極硬 密度 小 小 中 大 大 承受負(fù)荷 輕 中 中-重 中-重 重 摩擦系數(shù) 中-高 低-高 低-高 低-中 低-高 摩擦系數(shù)穩(wěn)定性 差 良 良 良-優(yōu) 優(yōu) 耐磨性（常溫） 良 良 良 中 中 耐磨性（高溫） 差 良 良 良-優(yōu) 優(yōu) 機(jī)械強(qiáng)度 中-高 低-中 低-中 高 高 熱傳導(dǎo)性 低-中 低 中 高 高 抗震鳴 優(yōu) 良 中-良 差 差 抗顫振 中-良 中 對(duì)偶性 優(yōu) 良 中-良 差 差 成本 中-高 低-中 中-良 高 高 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取0.3～0.5。本設(shè)計(jì)的摩擦材料的摩擦系數(shù)取f=0.4。綜合材料的要求及價(jià)格等各方面的考慮，本次設(shè)計(jì)摩擦襯塊材料選擇為半金屬材料粉。 3.5制動(dòng)器工作間隙 在車輛的正常行駛情況下，需要保證制動(dòng)盤和與摩擦襯塊之間存在相對(duì)距離，此距離不能過大也不宜過小，在生產(chǎn)加工過程中需要使用加工中心進(jìn)行精加工，制動(dòng)盤與摩擦塊的整體厚度偏差值不得過大，這樣才能保證摩擦襯塊和制動(dòng)盤之間的間隙，本次單側(cè)間隙設(shè)置為5mm，如圖3.1.8所示： 圖3.1.8制動(dòng)盤總裝圖 結(jié) 論 本文第一章介紹制動(dòng)器的功能和分類、制動(dòng)器的性能要求，同時(shí)介紹一下本文的研究思路；第二章和第三章主要是進(jìn)行鉗盤式制動(dòng)器的關(guān)鍵零部件選型，關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)，完成此步驟后，通過整車參數(shù)計(jì)算各種數(shù)據(jù)來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的鉗盤式制動(dòng)器各類參數(shù)是否符合要求進(jìn)而得出的以下結(jié)論。 1.在進(jìn)行資料查閱和學(xué)習(xí)的過程中，從車輛配置方面來說，我國(guó)現(xiàn)在還無法普及穩(wěn)定性和可靠性最好的制動(dòng)器類型，無論是從技術(shù)角度還是制造成本角度來說，該項(xiàng)技術(shù)均與國(guó)外存在著差距，這樣的問題不僅給我們當(dāng)代大學(xué)生提供了挑戰(zhàn)，更是給我們提供了機(jī)遇，對(duì)于機(jī)械化工程畢業(yè)的我來說，我以后將會(huì)投身到車輛發(fā)展行業(yè)，奉獻(xiàn)出自己的力量，爭(zhēng)取為我國(guó)車輛工程的發(fā)展添磚增瓦。 2.在進(jìn)行盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的過程中，我采用的方法是選取適當(dāng)?shù)能囕v參數(shù)，根據(jù)參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)零部件的尺寸，在計(jì)算完尺寸后進(jìn)行制動(dòng)力矩的驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)的制動(dòng)器符合國(guó)標(biāo)要求，在這一過程中，雖然走了很多彎路，反反復(fù)復(fù)的選型和計(jì)算，但是為以后的道路增加了經(jīng)驗(yàn)，讓我更加深刻的體會(huì)到作為一個(gè)設(shè)計(jì)師的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。 3.在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行建模，發(fā)現(xiàn)零件建模的方法很多。怎樣才能發(fā)現(xiàn)最優(yōu)方法，這是關(guān)鍵。如果你選的方法好，你就會(huì)少用許多的時(shí)間，甚至?xí)僖槐兜臅r(shí)間。經(jīng)過近兩個(gè)月的時(shí)間將所有的三維實(shí)體生成雛形，同時(shí)也由于對(duì)有些操作的不熟悉，導(dǎo)致費(fèi)了很多時(shí)間查詢資料，了解相應(yīng)的操作步驟。后生成雛形，雖有些不足，到經(jīng)過后來的修改，盡可能的完善了模型，雖還是耗了很多時(shí)間，但相對(duì)SolidWorks建模速度已經(jīng)有了一定程度的提高，同時(shí)也學(xué)習(xí)了新的操作命令。完成所有零件的建模并出具二維工程圖。 參考文獻(xiàn) [1]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2001. 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