轎車后輪鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)

. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)(論文)題目： 轎車后輪鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二級(jí)學(xué)院： 專業(yè)： 車輛工程 班級(jí)： M11車輛工程 學(xué)號(hào)： 提交日期： 年 月 日 答辯日期： 年 月 日 精品目 錄摘 要IIIAbstractIV1 緒論11.1 課題的研究目的及意義11.2 目前的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11.3 本課題的主要內(nèi)容及目的22 鼓式制動(dòng)器的工作原理與結(jié)構(gòu)分析32.1汽車制動(dòng)系統(tǒng)的介紹32.2 鼓式制動(dòng)器基本工作原理32.3 鼓式制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)形式52.3.1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器52.3.2 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器72.3.3 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器82.3.4 單向自增力式制動(dòng)器82.3.5 雙向自增力式制動(dòng)器92.4 各類型鼓式制動(dòng)器特點(diǎn)的比較與選用103 制動(dòng)系主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算123.1 同步附著系數(shù)123.2 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率133.3 制動(dòng)器最大的制動(dòng)力矩153.4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)163.4.1 制動(dòng)鼓直徑163.4.2 制動(dòng)蹄摩擦片寬度、制動(dòng)蹄摩擦片的包角和單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積163.4.3 摩擦襯片起始角173.4.4 張開(kāi)力的作用線至制動(dòng)器中心的距離173.4.5 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置與183.4.6 摩擦片摩擦系數(shù)183.5 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算183.5.1 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩183.5.2 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算213.5.3 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算224 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.1 主要零件的選擇244.1.1 制動(dòng)鼓244.1.2 制動(dòng)蹄244.1.3 制動(dòng)底板254.1.4 制動(dòng)蹄支承254.1.5 制動(dòng)輪缸254.1.6 摩擦材料254.1.7 制動(dòng)摩擦襯片264.1.8 制動(dòng)器間隙274.2 結(jié)構(gòu)的校核和計(jì)算284.2.1制動(dòng)蹄支承銷剪切應(yīng)力計(jì)算284.2.2 輪缸直徑與工作容積294.2.3制動(dòng)輪缸活塞寬度與缸筒的壁厚305 總結(jié)31參考文獻(xiàn)32致 謝33轎車后輪鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)摘 要隨著汽車速度的不斷變快和人們對(duì)汽車安全性要求的提高，汽車制動(dòng)系統(tǒng)顯得越來(lái)越重要。而鼓式制動(dòng)器作為目前在經(jīng)濟(jì)型轎車中使用的最多的一種摩擦制動(dòng)器，卻還存在著許多問(wèn)題。因此改進(jìn)它機(jī)構(gòu)中存在的問(wèn)題，使其能夠穩(wěn)定、高效運(yùn)行的研究對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。本課題的研究是以實(shí)際產(chǎn)品為基礎(chǔ)，并結(jié)合理論設(shè)計(jì)的要求，對(duì)一輛經(jīng)濟(jì)型轎車的后輪鼓式制動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的選擇、主要參數(shù)的計(jì)算、零件的選擇設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的校核計(jì)算等。在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中通過(guò)查閱大量資料并聯(lián)系實(shí)際情況不斷進(jìn)行修改、優(yōu)化，力求使所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器與目標(biāo)車輛更加的相匹配。關(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng)器；結(jié)構(gòu)形式；選擇設(shè)計(jì)；校核計(jì)算；優(yōu)化Car rear drum brake designAbstractAs the vehicle speed becomes faster and people constantly improve vehicle safety requirements, brake systems become increasingly important. The drum brake as a friction brake is currently the most used in the economy car, and still there are many problems. Therefore improving its organization problems that it can stable and efficient operation of research on the development of the automotive industry is of great significance.Research on this subject is based on the actual product, and theoretical design requirements for an economy car rear drum brake structure selection, checking choose design and calculation of the main parameters of the structure, part of calculation. In the design calculation process by access to large amounts of information and links to the actual situation constantly changes, optimization, and strive to make the brake with the target vehicle designed more matches.Keywords：drum brake; Structure; Select Design; Checking calculation; Optimization1 緒論1.1 課題的研究目的及意義我們知道汽車在確保安全行駛的條件下，為了提高運(yùn)輸效率，應(yīng)當(dāng)盡量以高速行駛，但也需要慢下來(lái)，停下來(lái)，而制動(dòng)系統(tǒng)就是確保汽車安全行駛過(guò)程中最為重要的一套系統(tǒng)?，F(xiàn)在隨著道路交通狀況的日益復(fù)雜和車流量的增加，我們?cè)谡ｑ{車行駛過(guò)程中用到制動(dòng)系統(tǒng)的次數(shù)越來(lái)越多，這就要求我們的制動(dòng)系統(tǒng)必須擁有更高的性能和更長(zhǎng)的使用壽命。設(shè)想如果在需要制動(dòng)的時(shí)候制動(dòng)系統(tǒng)不能可靠，快速的反應(yīng)將汽車減速停止，那么將會(huì)對(duì)乘員的生命安全和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的損害。如今的汽車大多數(shù)都裝配了兩套制動(dòng)裝置，它們可劃分為主要用于汽車的減速與停車的行車制動(dòng)裝置和主要用于駐車后防止汽車滑溜的駐車制動(dòng)裝置。但是由于交通事故往往都發(fā)生在汽車行駛過(guò)程中，所以行車制動(dòng)裝置就顯得格外的重要。經(jīng)過(guò)將近一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，汽車的行車制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越完善，形成各種各樣的適應(yīng)于不同環(huán)境的制動(dòng)裝置?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車使用行車制動(dòng)器主要分為盤(pán)式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器兩大類，其原理都是使用固定的元件去摩擦旋轉(zhuǎn)元件的工作表面從而產(chǎn)生比較大制動(dòng)力矩使旋轉(zhuǎn)元件停止轉(zhuǎn)動(dòng)。但在實(shí)際路況的使用過(guò)程中，這類摩擦制動(dòng)器存在的問(wèn)題還是比較多的，比如：受到路面條件和天氣情況的影響較大，摩擦受熱后制動(dòng)效能下降比較快，在汽車涉水后存在嚴(yán)重的水衰退問(wèn)題等等，并且鼓式制動(dòng)器存在的問(wèn)題相比盤(pán)式來(lái)說(shuō)更加的嚴(yán)重和復(fù)雜。但考慮到鼓式制動(dòng)器在絕大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型轎車后輪中仍被廣泛使用，因此改進(jìn)它機(jī)構(gòu)中存在的問(wèn)題，使其能夠穩(wěn)定、高效運(yùn)行的研究對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。1.2 目前的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)在汽車作為一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品登上歷史舞臺(tái)的時(shí)候，關(guān)于汽車車輛制動(dòng)系統(tǒng)的研究就未曾停止。近年來(lái)，伴隨車輛數(shù)量的井噴式增長(zhǎng)和不斷加速的車輪，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的研究發(fā)展更是進(jìn)入了一個(gè)高潮期。制動(dòng)器作為制動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，對(duì)它的研究已經(jīng)呈現(xiàn)一種白熱化的狀態(tài)。現(xiàn)階段摩擦式制動(dòng)器是一種被廣泛運(yùn)用的制動(dòng)器類型，按摩擦副旋轉(zhuǎn)元件的種類可分為鼓式和盤(pán)式。在盤(pán)式中，滑動(dòng)鉗盤(pán)是目前應(yīng)用最廣泛的一種。從可靠性和安全性上看，盤(pán)式制動(dòng)器的熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性比鼓式制動(dòng)器好很多，因而被廣泛應(yīng)用。但盤(pán)式制動(dòng)器的缺點(diǎn)也比較明顯，它的效能低，對(duì)塵污和銹蝕的防護(hù)力較差，并且需要加裝比較繁復(fù)的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)才能駐車制動(dòng)，考慮到這些問(wèn)題許多車的制動(dòng)系統(tǒng)采用前盤(pán)后鼓的形式。而對(duì)于安裝有再生制動(dòng)能力電機(jī)的電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車，它引入了一種新形式的制動(dòng)器能在回收制動(dòng)能量時(shí)制動(dòng)。作為一種全新的制動(dòng)器類型，必然會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的制動(dòng)器產(chǎn)生深刻的影響。電制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器并不是一個(gè)獨(dú)立的新型制動(dòng)器，它是在傳統(tǒng)制動(dòng)器技術(shù)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，最好的例證是它也分為盤(pán)式和鼓式兩類。但鼓式電制動(dòng)卻在很大程度上克服了傳統(tǒng)鼓式衰退性快等缺點(diǎn)，在加之其結(jié)構(gòu)和制造工藝等相對(duì)盤(pán)式更簡(jiǎn)單，所以仍有極大的發(fā)展空間。受到信息電子技術(shù)發(fā)展的影響，車輛也由傳統(tǒng)意義上的純機(jī)械裝置向著模塊化，集成化，電子化，車供能源的高壓化的發(fā)現(xiàn)發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)然也不能例外。在博世、西門(mén)子、特維斯這些巨頭汽車零部件廠商的積極推廣帶領(lǐng)下，電制動(dòng)系統(tǒng)必將是未來(lái)的主流，制動(dòng)系統(tǒng)性能也將發(fā)生跨越式的發(fā)展。1.3 本課題的主要內(nèi)容及目的本課題的任務(wù)是通過(guò)各種途徑查閱資料并聯(lián)系實(shí)際情況，根據(jù)該車型的特點(diǎn)運(yùn)用大學(xué)所學(xué)到的車輛工程專業(yè)的理論知識(shí)，對(duì)某款汽車的后輪鼓式制動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選擇，然后對(duì)具體的零部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，其內(nèi)容主要涵蓋以下方面：汽車制動(dòng)必需力的大小及其前后的分配比例；摩擦片的構(gòu)造參數(shù)并計(jì)算使用壽命；根據(jù)摩擦片壽命及輪胎尺寸所要求的空間大小來(lái)決定制動(dòng)器的形式、結(jié)構(gòu)和參數(shù)；制動(dòng)器的零件設(shè)計(jì)并衡量其部件用料、強(qiáng)度大小、使用壽命和裝配工藝是否合符要求。為了滿足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因此在滿足車輛制動(dòng)效能及安全要求的基礎(chǔ)上盡量選擇達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求的材料。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中我們掌握很多的專業(yè)知識(shí)和技巧，因此在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們能夠很好的將所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行回憶和整合，所以這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于：1. 將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行整合和深化。2. 進(jìn)一步提高自己的閱讀文獻(xiàn)和分析資料的能力。3. 鞏固自己的CAD繪圖技巧。4. 學(xué)會(huì)汽車中一些零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核方法，為從事這方面工作做好準(zhǔn)備。5. 培養(yǎng)作為一個(gè)工程師所需的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木瘛?2 鼓式制動(dòng)器的工作原理與結(jié)構(gòu)分析2.1汽車制動(dòng)系統(tǒng)的介紹汽車制動(dòng)系不僅在汽車的行駛過(guò)程中起作用，體現(xiàn)在它能夠讓駕駛員在行駛過(guò)程中隨心所欲的控制汽車的減速和使汽車停止，和使汽車在下坡時(shí)保持在一個(gè)穩(wěn)定的速度上，而且它的駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)還能夠讓汽車在停止的狀況保持長(zhǎng)時(shí)間的禁止。汽車制動(dòng)系統(tǒng)與汽車的穩(wěn)定駕駛和停車息息相關(guān)。只有制動(dòng)系統(tǒng)在任何環(huán)境路況下都能處在一個(gè)良好的工作狀況時(shí)，汽車的動(dòng)力性才能夠完全的被開(kāi)發(fā)。制動(dòng)系統(tǒng)主要包括制動(dòng)器和制動(dòng)操縱系統(tǒng)，制動(dòng)動(dòng)作的產(chǎn)生裝置即制動(dòng)器，制動(dòng)操縱系統(tǒng)是除制動(dòng)器外其它一系列裝置的總和。那種能夠產(chǎn)生阻礙汽車的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨向力的機(jī)構(gòu)，我們稱之為制動(dòng)器，其中也包括輔助制動(dòng)系統(tǒng)中的緩沖設(shè)備。制動(dòng)力矩是利用不同的機(jī)械零件工作面之間的摩擦作用產(chǎn)生的制動(dòng)器，被稱為摩擦制動(dòng)器，可以將它分為鼓式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器兩個(gè)類型。制動(dòng)操縱系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作，控制制動(dòng)效果并通過(guò)一系列的配合作用最終把能量傳到制動(dòng)器的各個(gè)部件，包括功能設(shè)備，控制設(shè)備，傳動(dòng)設(shè)備和制動(dòng)力調(diào)節(jié)設(shè)備，報(bào)警設(shè)備，壓力保護(hù)設(shè)備等。大概構(gòu)成見(jiàn)圖2.1圖2.1汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本部件 1-液壓助力制動(dòng)器 ；2-主缸和防抱死裝置 ；3-前盤(pán)式制動(dòng)器 ； 4-制動(dòng)踏板 5-駐車制動(dòng)桿 ；6-防抱死計(jì)算機(jī)；7-后盤(pán)式制動(dòng)器2.2 鼓式制動(dòng)器基本工作原理在一百年前的汽車上我們就可以見(jiàn)到鼓式制動(dòng)器的身影，但是因?yàn)樗目煽啃砸约皬?qiáng)制動(dòng)力即使應(yīng)用在現(xiàn)代的汽車上仍十分出色，所以在許多車型上仍可以見(jiàn)到鼓式剎車的身影。鼓式剎車的原理是利用制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間摩擦來(lái)使汽車減速停止，通過(guò)液壓裝置使用液壓力的作用將位于制動(dòng)鼓內(nèi)的剎車片往外推從而壓在旋轉(zhuǎn)著的制動(dòng)鼓上。鼓式剎車的剎車鼓內(nèi)面就是剎車裝置產(chǎn)生剎車力矩的位置，所以它占用的空間在產(chǎn)生同等制動(dòng)的前提下要比盤(pán)式制動(dòng)器小很多。在一些載重型的貨車上，輪圈的空間非常的有限，因此體積較小但能產(chǎn)生較大制動(dòng)力的鼓剎變成了這類車型的一個(gè)比較常見(jiàn)的選擇。 圖2.2 鼓式構(gòu)造整體圖 圖2.3鼓式構(gòu)造分解圖簡(jiǎn)單來(lái)分析一下鼓剎的模型，就是利用禁止的物體去阻礙運(yùn)動(dòng)的物體，這樣便會(huì)產(chǎn)生摩擦力而是運(yùn)動(dòng)的物體降低速度乃至停止的一個(gè)裝置。腳踩剎車踏板，剎車踏板便會(huì)推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，接而壓縮油路中的剎車油，通過(guò)液壓作用進(jìn)而會(huì)使得每個(gè)車輪中的剎車分泵的活塞往外運(yùn)動(dòng)推動(dòng)制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄便會(huì)對(duì)制動(dòng)鼓施加壓力產(chǎn)生摩擦力矩。在力矩的作用下，制動(dòng)鼓的轉(zhuǎn)速降低而達(dá)到了剎車的效果。當(dāng)中零部件的具體運(yùn)動(dòng)情況如下所述：如圖2.4所示汽車制動(dòng)時(shí)，當(dāng)制動(dòng)踏板1被駕駛者踩下的瞬間，推桿2壓動(dòng)主缸活塞3，由于受到壓迫，主缸中的油液便經(jīng)油管5淌進(jìn)制動(dòng)輪缸6從而促使活塞7頂動(dòng)兩制動(dòng)蹄10，讓其繞支承銷張起，這樣摩擦片9便被緊壓在了制動(dòng)鼓的內(nèi)表面上。因?yàn)閴毫Φ脑蛑苿?dòng)蹄產(chǎn)生了一個(gè)與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反摩擦力矩，輪胎與路面間的附著作用使得車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的地面制動(dòng)力。當(dāng)制動(dòng)力經(jīng)過(guò)車橋和懸架傳給了車架和車身時(shí)，汽車產(chǎn)生了一定的減速度，從而使汽車減速甚至停車。汽車的減速度隨著地面制動(dòng)力的增大而增大，同時(shí)制動(dòng)距離變短。所以很明顯，地面制動(dòng)力除了和摩擦力矩有關(guān)外，還受到輪胎與地面間的附著條件影響。當(dāng)制動(dòng)結(jié)束后，隨著駕駛員的收腿制動(dòng)踏板上的力也隨之消失，制動(dòng)蹄在回位彈簧13的作用下將回復(fù)到先前的位置，與此同時(shí)活塞也是如此。 圖2.4 基本結(jié)構(gòu)圖 圖2.5 制動(dòng)蹄 2.3 鼓式制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)形式鼓式制動(dòng)器主要有外束型和內(nèi)張型兩種，但外束型現(xiàn)在已經(jīng)極少使用，所以這里我們不做討論。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器中，固定元件為帶摩擦片的制動(dòng)蹄。根據(jù)促動(dòng)裝置類型的不同可劃分為：輪缸式制動(dòng)器、凸輪式制動(dòng)器和楔式制動(dòng)器。而凸輪式制動(dòng)器都用于氣動(dòng)傳動(dòng)中，大客車，貨車等經(jīng)常使用，不符合本課題的要求，所以我們選擇輪缸式制動(dòng)器。不同類型的鼓式制動(dòng)器中，在處在平衡狀況時(shí)制動(dòng)蹄施加給制動(dòng)鼓的徑向力是不同的，以此為依據(jù)可將鼓式制動(dòng)器分為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、雙從蹄式制動(dòng)器、單向自增力式制動(dòng)器、雙向自增力式制動(dòng)器，下面分別對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)介紹。2.3.1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。圖2.6 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖制動(dòng)鼓直接安裝輪轂上并跟隨車輪一起做圓周運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)底板作為制動(dòng)器的基體，上面裝著一些零件。其上部安裝的是制動(dòng)輪缸，制動(dòng)蹄的端部與輪缸活塞凹槽配合安裝固定。而下部則通過(guò)圓孔套在偏心支承軸上面。制動(dòng)底板上有螺栓孔，通過(guò)螺栓與后橋殼的凸緣鉸接在一起。如圖2.7所示的這種制動(dòng)器叫做領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。我們?cè)O(shè)汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向如箭頭所示，可見(jiàn)制動(dòng)蹄1的支承點(diǎn)3在在箭頭的方向上，因此在制動(dòng)時(shí)制動(dòng)輪缸7的活塞會(huì)將制動(dòng)蹄的后端推開(kāi)，這樣制動(dòng)蹄的旋向便與制動(dòng)鼓的旋向是一致的，具有這種屬性的制動(dòng)蹄稱為領(lǐng)蹄。與領(lǐng)蹄對(duì)稱的另一側(cè)的制動(dòng)蹄，它的支承點(diǎn)在箭頭方向的后端，活塞施加的力作用在前端，所以其旋向與制動(dòng)鼓的旋向相反，這種屬性的制動(dòng)蹄稱為從蹄。當(dāng)車輛掛上倒車檔時(shí)，制動(dòng)鼓變?yōu)榉捶较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)制動(dòng)蹄1與制動(dòng)蹄2的張開(kāi)方向與先前相反即：蹄1為從蹄，2為領(lǐng)蹄。所以在制動(dòng)鼓的正反轉(zhuǎn)動(dòng)中始終會(huì)存在一個(gè)從蹄和領(lǐng)蹄，這種類型的制動(dòng)器就被稱作領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。圖2.7 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器示意圖1-領(lǐng)蹄；2-從蹄；3、4-支點(diǎn)；5-回位彈簧；6-制動(dòng)鼓；7-制動(dòng)輪缸領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器受力情況如圖2.7所示。在制動(dòng)過(guò)程中兩邊的制動(dòng)蹄所收到的輪缸對(duì)它的張力的大小是同等的，都是，兩制動(dòng)蹄在力的推動(dòng)下繞著支承點(diǎn)向外偏轉(zhuǎn)從而壓在制動(dòng)鼓上，同時(shí)由牛頓定律可知，制動(dòng)鼓也會(huì)對(duì)兩制動(dòng)蹄施加法向反力、和相應(yīng)的切向反力、。由力矩方向的判定原則可知，、對(duì)前制動(dòng)蹄作用的力矩方向是相同的，所以在的作用下，將導(dǎo)致前制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力增大，即變得更大?！爸鷦?shì)”作用便是這樣產(chǎn)生的，前面的制動(dòng)蹄起到增大壓緊的作用被稱作助勢(shì)蹄，相反的，的作用則趨向于使制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓分離，讓變小，這種制動(dòng)蹄制起到“減勢(shì)”作用，被稱作減勢(shì)蹄。由于在制動(dòng)過(guò)程中兩制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的作用是相反的，因此就導(dǎo)致了助勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩大概是減勢(shì)蹄的2至2.5倍。如圖2.8，為一汽奧迪100型橋車的后輪制動(dòng)器。制動(dòng)蹄9的上下支承面根據(jù)工作需要被制成弧面，下端通過(guò)支承板31與制動(dòng)底板相連，支承板31用平頭銷固定。輪缸活塞的促動(dòng)力會(huì)由支承座17傳遞給制動(dòng)蹄的上端。此種支撐結(jié)構(gòu)可以使制動(dòng)蹄沿支承面有一定的浮動(dòng)量。駐車制動(dòng)杠桿26上端與后制動(dòng)蹄27用平頭銷24連接。其上部卡在駐車制動(dòng)推桿11右端的切槽里起到中間支點(diǎn)的作用，并用一根拉繩連接其下端。推桿內(nèi)彈簧12左右端分別有勾與推桿11的右彎舌和后制動(dòng)蹄27的腹板相連接，推桿外彈簧25的結(jié)構(gòu)與內(nèi)彈簧相同，但它分別與前制動(dòng)蹄15的腹板和推桿11的右彎舌相連接。在進(jìn)行駐車制動(dòng)時(shí)需要經(jīng)過(guò)一系列桿之間的運(yùn)動(dòng)與配合才能完成。先手動(dòng)將制動(dòng)桿拉到制動(dòng)位置，這時(shí)候駐車制動(dòng)桿下端受到拉力便會(huì)繞著其上端的固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。前制動(dòng)蹄15由于受到制動(dòng)推桿11的右移影響，便會(huì)向制動(dòng)鼓偏轉(zhuǎn)。但制動(dòng)蹄壓倒制動(dòng)鼓后，推桿11便停止運(yùn)動(dòng)。而制動(dòng)杠桿26的中間支點(diǎn)就成為了新支點(diǎn)繼續(xù)使其1轉(zhuǎn)動(dòng)。后制動(dòng)蹄27被制動(dòng)杠桿27推動(dòng)壓向制動(dòng)鼓，完成駐車制動(dòng)。圖2.8 一汽奧迪100型轎車后輪制動(dòng)器1-限位彈簧座；2-限位彈簧；3-限位銷釘；4-制動(dòng)底板；5-摩擦片；6-調(diào)節(jié)齒板拉簧；7-密封堵塞；8、14-鉚釘；9-制動(dòng)蹄腹板；10-調(diào)節(jié)齒板；11-駐車制動(dòng)推桿；12-駐車制動(dòng)推桿內(nèi)彈簧；13-調(diào)節(jié)支承板；15-前制動(dòng)蹄；16-密封罩；17-支承座；18-輪缸殼體；19-活塞回位彈簧；20-放氣螺釘；21支承桿；22-皮圈；23-活塞；24-平頭銷；25-駐車制動(dòng)推桿外彈簧；26-駐車制動(dòng)推桿；27-后制動(dòng)蹄；28-制動(dòng)回位彈簧；29-限位板；30-平頭銷；31-支承板2.3.2 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器為了進(jìn)一步增強(qiáng)制動(dòng)效果，可以將鼓中的兩個(gè)制動(dòng)蹄各用一個(gè)單向活塞的制動(dòng)輪缸控制并且這兩個(gè)制動(dòng)輪缸是關(guān)于制動(dòng)底板的中心對(duì)稱布置的。這樣的制動(dòng)器便稱作雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。這種制動(dòng)蹄中，前后制動(dòng)蹄、輪缸和調(diào)整凸輪等零件都是關(guān)于制動(dòng)底板中心對(duì)稱的。為保證兩輪缸的驅(qū)動(dòng)油壓相等，將兩輪缸用一根油管相連。在前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，倆個(gè)制動(dòng)蹄便都成為了助勢(shì)蹄，制動(dòng)蹄片的磨損也近似于相等。但倒車時(shí)兩蹄均為減勢(shì)蹄，制動(dòng)效能大幅下降。 圖2.9 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖2.3.3 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車向前和后退的過(guò)程中，如果兩蹄都起到助勢(shì)作用，這種類型的制動(dòng)器被稱作雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.10.車輛前進(jìn)時(shí)，兩個(gè)制動(dòng)輪缸兩端的活塞在壓力的作用下都會(huì)張開(kāi)。制動(dòng)蹄的上下兩端都會(huì)被壓住，這時(shí)兩個(gè)制動(dòng)蹄將分別壓住制動(dòng)鼓。因?yàn)閮商闩c制動(dòng)鼓之間存在摩擦力，所以兩蹄都開(kāi)始傾向于制動(dòng)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這將導(dǎo)致兩輪缸活塞中各一對(duì)稱端的活塞被壓回，直至與輪缸端面完全靠合成為剛性接觸，這時(shí)兩蹄的工作狀態(tài)便等同于雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器中的兩蹄的情況。倒車時(shí)也是如是。圖2.10 雙向雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器示意圖1-制動(dòng)蹄；2-制動(dòng)輪缸；3-制動(dòng)鼓；4-回位彈簧2.3.4 單向自增力式制動(dòng)器單向自增力式制動(dòng)器如圖2.12所示，在制動(dòng)底板上端有一支承銷，并支承著第二制動(dòng)蹄。在車輛前進(jìn)剎車時(shí)，單活塞的輪缸便會(huì)推壓第一制動(dòng)蹄，使其與制動(dòng)鼓內(nèi)表面摩擦。在摩擦力的作用下，第一制動(dòng)蹄便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，因?yàn)閮芍苿?dòng)蹄的下端被一根頂桿連接在一起，因此這個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)便會(huì)促使頂桿推動(dòng)第二制動(dòng)蹄也與制動(dòng)鼓相貼合。在這一過(guò)程中，可以看見(jiàn)兩制動(dòng)蹄均起到了助勢(shì)的作用。但與前面的制動(dòng)器不同的是，通過(guò)頂桿傳遞給第二制動(dòng)蹄的推力Q要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輪缸活塞施加在第一制動(dòng)蹄上的推力P。因此，第二制動(dòng)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩要比第一制動(dòng)蹄的制動(dòng)力矩達(dá)到2至3倍。圖2.11所示的是羅馬尼亞生產(chǎn)布切奇113N型汽車前輪用單向增力式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖，其頂桿長(zhǎng)度是可以調(diào)節(jié)的，用于調(diào)整制動(dòng)器的間隙。 圖2.11 羅馬尼亞布切奇113N型汽車的前輪制動(dòng)器 圖2.12 單向自增力式制動(dòng)器示意圖1-第一制動(dòng)蹄；2-制動(dòng)蹄回位彈簧；3-夾板； 1-第一制動(dòng)蹄；2-回位彈簧；4-支承銷；5-制動(dòng)鼓；6-第二制動(dòng)蹄；7-可調(diào)頂桿體 3-支承銷；4-制動(dòng)鼓；5-制動(dòng)輪缸8-拉緊彈簧；9-調(diào)整彈簧；10-頂桿套；11-制動(dòng)輪缸 6-第二制動(dòng)蹄；7-頂桿；8-拉緊彈簧 2.3.5 雙向自增力式制動(dòng)器在圖2.13與圖2.12的比較中可以發(fā)現(xiàn)，單向自增力式與雙向自增力式的主要區(qū)別就在制動(dòng)輪缸。在雙向自增力式中制動(dòng)輪缸為雙活塞制動(dòng)輪缸，并且兩制動(dòng)蹄合用制動(dòng)底板上端的支承銷。因此，對(duì)于雙向自增力式制動(dòng)器，它的制動(dòng)效能不會(huì)因?yàn)檐囕v前進(jìn)或后退而有所不同。但在前進(jìn)或后退時(shí)，它的第一制動(dòng)蹄則分別由前蹄和后蹄擔(dān)當(dāng)。在制動(dòng)推力方面，同樣的頂桿傳給第二制動(dòng)蹄的推力Q要遠(yuǎn)大于制動(dòng)輪缸作用于第一制動(dòng)蹄的，但是第二蹄與壓緊銷間的壓緊力只受制動(dòng)輪缸推力的影響。 圖2.13 雙向自增力式制動(dòng)器示意圖 1-前制動(dòng)蹄；2-前制動(dòng)蹄回位彈簧；3-支承銷；4-后制動(dòng)蹄回位彈簧；5-后制動(dòng)蹄 6-頂桿；7-輪缸；8-拉緊彈簧2.4 各類型鼓式制動(dòng)器特點(diǎn)的比較與選用1.領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器在車輛向前或向后行駛過(guò)程中制動(dòng)時(shí)性能不變，且其機(jī)械構(gòu)成簡(jiǎn)單，成本較為低廉，在經(jīng)稍許改造后便可安裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)。其制動(dòng)效能和穩(wěn)定性在同類制動(dòng)器中處于中等水平，所以在中、重型載貨汽車的前后輪制動(dòng)器和轎車的后輪制動(dòng)器中仍有廣泛的運(yùn)用基礎(chǔ)。2.雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是在正向制動(dòng)時(shí)擁有很高的制動(dòng)效能，但其缺點(diǎn)也很明顯，即在倒車制動(dòng)時(shí)由于雙從蹄的緣故，制動(dòng)效能下降很多。所以這種結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于中級(jí)轎車的前輪制動(dòng)器，并且由于擁有兩個(gè)成中心對(duì)稱的輪缸的緣故，很難安裝駐車制動(dòng)。3.雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在車輛前進(jìn)和倒車時(shí)能保持制動(dòng)效能不變，因此在中、輕型載貨汽車和部分轎車的后輪制動(dòng)器中被廣泛使用。在駐車制動(dòng)中需要例外安裝專門(mén)的中央制動(dòng)器。4.單向自增力式制動(dòng)器擁有極佳的正向制動(dòng)效能，但倒車制動(dòng)性確實(shí)所有鼓式制動(dòng)器中最差的。所以僅在少數(shù)車輛上面作為前輪制動(dòng)器。5.雙向自增力式制動(dòng)器作為駐車制動(dòng)器時(shí)，其正反向制動(dòng)效能都非常理想。所以經(jīng)常在大型高速轎車上被用作行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)的公用制動(dòng)器。綜合比較以上這幾種制動(dòng)器，增力式制動(dòng)器的效能最高，雙領(lǐng)蹄次之，領(lǐng)從蹄式第三，還有一種雙從蹄式效能最低，應(yīng)極少使用，故未介紹。而單從穩(wěn)定性來(lái)看，排名與效能剛好相反，領(lǐng)從蹄式最佳，增力式最差。我們本次課題設(shè)計(jì)的是一款家庭經(jīng)濟(jì)型用車后輪的鼓式制動(dòng)器，從綜合性能，技術(shù)成熟度和成本等因素方面考慮，我們選用領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。因?yàn)轭I(lǐng)從蹄式制動(dòng)器制動(dòng)效能，效能穩(wěn)定性等因素在所有類型的鼓式制動(dòng)器中居于中流水平，符合家庭經(jīng)濟(jì)型用車對(duì)性能的要求，而且它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，維修方便，附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)比較方便。3 制動(dòng)系主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算該款經(jīng)濟(jì)型轎車的主要整車參數(shù)如下： 表3.1 整車參數(shù) 軸距L（mm）：2600整車整備質(zhì)量（Kg）：1282滿載質(zhì)量（Kg）：1800滿載時(shí)質(zhì)心距前軸中心線的距離（mm）：1350滿載時(shí)質(zhì)心距后軸中心線的距離（mm）：1250空載時(shí)質(zhì)心高度（mm）：950滿載時(shí)質(zhì)心高度（mm）：850 3.1 同步附著系數(shù)當(dāng)車輛的前后制動(dòng)器的制動(dòng)力比值為固定值時(shí)，只有行駛在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上時(shí)才會(huì)發(fā)生前后車輪一起抱死的狀況。對(duì)于不同值的道路，有一下三種情形：（1）當(dāng)時(shí)：線處在曲線下方，汽車制動(dòng)時(shí)前輪先抱死，失去轉(zhuǎn)向能力，這是一種穩(wěn)定工況。（2）當(dāng)時(shí)：線處在曲線上方，汽車在制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易導(dǎo)致后輪發(fā)生側(cè)滑使汽車失去方向的穩(wěn)定。（3）當(dāng)時(shí)：汽車在制動(dòng)時(shí)前后輪會(huì)同時(shí)抱死，同時(shí)汽車失去轉(zhuǎn)向能力，這也是一種穩(wěn)定工況。汽車的最高減速度不能單純的考慮能使汽車最快停止的最高減速度，必須保證在該減速度下汽車能保持正常的行駛，具體條件就是汽車的前后輪之一快要發(fā)生抱死但尚未有四輪中的隨便哪個(gè)抱死的臨界情況。假設(shè)汽車在路面的同步附著系數(shù)等于的路面上進(jìn)行制動(dòng)并使車輛的前后輪能夠一起抱死，則這時(shí)的自動(dòng)減速度為，其中q為制動(dòng)強(qiáng)度。在汽車行駛在其它附著系數(shù)的路面時(shí)，若出現(xiàn)前后輪中的任何一個(gè)快要抱死的情況，這時(shí)q必然小于。只有在時(shí)，附著系數(shù)利用率才能達(dá)到百分之百，是一個(gè)用來(lái)衡量路面附著系數(shù)利用情況的量，可定義為： （3.1）式中：汽車總的地面制動(dòng)力； G汽車所受重力； q汽車制動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)時(shí)，利用率最高。在20世紀(jì)中葉的時(shí)候由于道路路面條件的苛刻，而且車輛也保持著有限的速度，所以即使自制動(dòng)過(guò)程中車輛發(fā)生車輪抱死的情況，也不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因此對(duì)于把值設(shè)置的較低并沒(méi)有引起太大的關(guān)注。在進(jìn)入本世紀(jì)后由于日益完善的道路條件和汽車技術(shù)的突飛猛進(jìn)，導(dǎo)致汽車的速度相比于上世紀(jì)直線上升，所以汽車后輪抱死側(cè)滑和前輪抱死失去轉(zhuǎn)向能力造成的事故越來(lái)越嚴(yán)重。因此一般轎車和貨車的設(shè)定均有一定的提高，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資料記載，在滿載情況下轎車?。回涇嚾橐?。我國(guó)GB126761999附錄制動(dòng)力在車軸（橋）之間的分配及掛車之間制動(dòng)協(xié)調(diào)性要求中等效聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定：在任意負(fù)載下，制動(dòng)強(qiáng)度在0.15至0.3時(shí)，若各軸的附著利用曲線位于公式確定的與理想附著系數(shù)利用直線平行的兩條直線之間，則認(rèn)為滿足條件要求；對(duì)于制動(dòng)強(qiáng)度，若后軸附著利用曲線能滿足公式，則認(rèn)為滿足的要求，參考見(jiàn)圖3.1。圖3.1除、外的其他類別車輛的制動(dòng)強(qiáng)度與附著系數(shù)要求參考其它同類型的車，本次設(shè)計(jì)取。3.2 制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)利用率已選定，同時(shí)已知汽車軸距mm，滿載時(shí)汽車質(zhì)心距前軸中心的距離mm，滿載時(shí)汽車質(zhì)心距后軸中心的距離mm，滿載時(shí)汽車質(zhì)心高度mm，根據(jù)公式 （3.2）求得：制動(dòng)力分配系數(shù)又根據(jù)公式： （3.3） （3.4）式中：制動(dòng)強(qiáng)度； 前軸車輪的地面制動(dòng)力； 后軸車輪的地面制動(dòng)力。當(dāng)時(shí)，故，；。 所以，符合要求。 當(dāng)時(shí)，求得：這時(shí)我們分別取=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 =2473.4、2632.8、4160.3、5860.5、7764.1、9910.1、12348 =0.062、0.149、0.236、0.332、0.440、0.562、0.7 =0.621、0.746、0.786、0.831、0.880、0.936、1可得 表3.2 數(shù)值表符合要求。當(dāng)時(shí)，求得：取=0.8可得： 表3.3 數(shù)值表=32069.8、=0.8060、=1.0075符合要求。3.3 制動(dòng)器最大的制動(dòng)力矩當(dāng)汽車獲得最大的制動(dòng)力，則汽車的附著質(zhì)量必定被完全利用，這時(shí)的制動(dòng)力必與地面對(duì)車輪的法向力，是成正比關(guān)系的。同時(shí)為了使制動(dòng)器的制動(dòng)效能在一個(gè)穩(wěn)定可靠的范圍內(nèi)波動(dòng)，必須合理的分配前后輪的制動(dòng)力矩。雙軸汽車前、后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前、后輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為： （3.5）式中：汽車質(zhì)心離前、后軸的距離； 同步附著系數(shù)； 汽車質(zhì)心高度。車輪制動(dòng)力矩的大小影響著制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，即 （3.6）式中：前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； 后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； 作用于前軸車輪上的地面法向反力； 作用于后軸車輪上的地面法向反力； 車輪的有效半徑。對(duì)于值較大的汽車，應(yīng)該在優(yōu)先保證汽車制動(dòng)穩(wěn)定性，再在這個(gè)的基礎(chǔ)上合理確定每個(gè)軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)時(shí)，因此確定前后軸的最大制動(dòng)力矩為 （3.7） （3.8）式中：該車所能遇到的最大附著系數(shù)； 制動(dòng)強(qiáng)度； 輪有效半徑。帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可得：?jiǎn)蝹€(gè)車輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩為 、的一半，即1485 N.m 和610N.m。3.4 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)3.4.1 制動(dòng)鼓直徑在設(shè)計(jì)中，我們追求更大的制動(dòng)鼓直徑。因?yàn)橹苿?dòng)鼓直徑增大的話，與空氣的接觸面積也會(huì)增大，更有利于熱量的散失，也會(huì)增大其制動(dòng)力矩。但是如果制動(dòng)鼓直徑過(guò)大的話，就會(huì)使得汽車非懸掛部分的質(zhì)量也隨之增加，使得汽車在行駛時(shí)的顛簸感增強(qiáng)。而且另外需要考慮的一方面是直徑D不是單獨(dú)存在的量，它必須和輪輞的內(nèi)部直徑向配合，過(guò)大的直徑會(huì)讓輪輞在選擇的時(shí)候面臨很大的問(wèn)題。制動(dòng)鼓與輪輞之間用來(lái)通風(fēng)散熱的間隙是影響制動(dòng)鼓直徑D的直接因素，可以通過(guò)間隙要求和輪輞的尺寸便可以很容易的計(jì)算出制動(dòng)鼓直徑D，此設(shè)計(jì)中采用16in的輪輞，所以取，輪胎規(guī)格195/60R14。3.4.2 制動(dòng)蹄摩擦片寬度、制動(dòng)蹄摩擦片的包角和單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積據(jù)QC/T309-1999工作制動(dòng)鼓直徑和制動(dòng)蹄片一系列寬度尺寸的要求，選擇了制動(dòng)蹄摩擦片寬度b=45mm;摩擦片厚度l=7mm。測(cè)得的測(cè)試中，當(dāng)摩擦襯片角為，其有最低程度的磨損，制動(dòng)鼓的最低溫度，以及最大的制動(dòng)性能。再進(jìn)一步減小雖然會(huì)更有利于熱能的散失，但會(huì)加快磨損。并且包角取值不應(yīng)該大于，因?yàn)檩^大的接觸面積只會(huì)增加散熱，并使制動(dòng)過(guò)程沖擊感增強(qiáng)，還容易發(fā)生自鎖。綜上所述選取領(lǐng)蹄，從蹄單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積： （3.9）式中：?jiǎn)蝹€(gè)制動(dòng)器摩擦面積，mm2制動(dòng)鼓內(nèi)徑，mm； 制動(dòng)蹄摩擦片寬度，mm； 分別為兩蹄的摩擦襯片包角。帶入數(shù)據(jù)可得 cm2由表3.4數(shù)據(jù)可知設(shè)計(jì)符合要求。表3.4 制動(dòng)器襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量t單個(gè)制動(dòng)器摩擦面積cm2轎車客車與貨車（多為）（多為）3.4.3 摩擦襯片起始角摩擦襯片起始角如圖3.2所示。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，并令?？傻?，領(lǐng)蹄包角，從蹄包角均為 圖3.2 鼓式制動(dòng)器的主要幾何參數(shù)3.4.4 張開(kāi)力的作用線至制動(dòng)器中心的距離在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能的增大距離(見(jiàn)圖3.2），但應(yīng)該保證制動(dòng)輪缸能置于制動(dòng)鼓內(nèi)，較大的距離有利于提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取，根據(jù)實(shí)際情況取a=95mm。3.4.5 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置與如圖3.2所示，制動(dòng)蹄支銷中心的尺寸坐標(biāo)k盡可能的小，設(shè)計(jì)中應(yīng)經(jīng)常采取k=24mm，這樣使c值在允許范圍內(nèi)盡可能取大，在設(shè)計(jì)的初期可以暫時(shí)取，根據(jù)實(shí)際情況取c=94mm。3.4.6 摩擦片摩擦系數(shù)在選擇摩擦片的時(shí)候。要考慮多個(gè)影響因素。一方面我們要選擇盡可能高的摩擦系數(shù)，另一方面還要保證它具有較高的熱穩(wěn)定性，能夠抵抗高溫和壓力的雙重影響。但不是要一味的追求很高的摩擦系數(shù)，因?yàn)樵诒敬蔚脑O(shè)計(jì)中提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的穩(wěn)定性更為重要。因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中穩(wěn)定性是一個(gè)重要的方面，包括摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的穩(wěn)定性。目前就國(guó)內(nèi)的摩擦材料而言，其穩(wěn)定性在工作溫度小于250攝氏度時(shí)，能控制摩擦系數(shù)f=0.350.40。因此，為了讓計(jì)算的理想的制動(dòng)力矩時(shí)更符合實(shí)際的情況，我們?nèi)=0.3。另外，在選擇材料時(shí)盡量采用環(huán)境友好型材料。3.5 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.5.1 制動(dòng)蹄片上的制動(dòng)力矩在對(duì)鼓式制動(dòng)蹄的力矩的計(jì)算中，在得到了制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力和所產(chǎn)生的力矩后，才可以計(jì)算一自由度的制動(dòng)蹄片上的力矩。采用微元法的思想，假設(shè)先在摩擦襯片表面取一面積接近于零的小塊，并使它處在y軸的交角a處，如圖3.3所示。設(shè)摩擦襯片的寬度為a。則面積可表示為。 制動(dòng)鼓施加給摩擦襯片單元面積上的法向力為： (3.10)而摩擦力產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為 在由至區(qū)段上積分上式，得 (3.11)當(dāng)法向壓力均勻分布時(shí)， (3.12)圖3.3 制動(dòng)力矩計(jì)算用圖上式是通過(guò)制動(dòng)鼓對(duì)蹄的壓力運(yùn)用積分的方法來(lái)計(jì)算制動(dòng)力矩，比較復(fù)雜。在實(shí)際計(jì)算中，若采用張開(kāi)力P來(lái)計(jì)算制動(dòng)力矩則更加簡(jiǎn)單。增勢(shì)蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩可表示為： (3.13)式中:單元法向力的合力；摩擦力的作用半徑(見(jiàn)圖3.4)。將制動(dòng)蹄的幾何參數(shù)和法向壓力代入到公式中即可得出蹄的制動(dòng)力矩。圖3.4 張開(kāi)力計(jì)算用圖力與張開(kāi)力的關(guān)系可通過(guò)制動(dòng)蹄上力的平衡方程來(lái)推斷出： (3.14)式中：軸與力的作用線之間的夾角；支承反力在工：軸上的投影。解得： (3.15)代入，增勢(shì)蹄制動(dòng)力矩為 (3.16)同理，減勢(shì)蹄制動(dòng)力矩表為 (3.17)接下來(lái)求解法向力N及其分量從而確定，及，。假設(shè)將(見(jiàn)圖3.3)看作在軸和軸上分量和的合力，則根據(jù)式（3.10）有： (3.18) （3.19） 因此對(duì)于領(lǐng)蹄： (3.20) =式中：。并考慮到 (3.21)則有 (3.22) =0.28對(duì)于從蹄則有 =0.136在和取值一樣的情況下，和值也近似相等。這時(shí)兩蹄施加在制動(dòng)器上的制動(dòng)力矩為兩蹄上的摩擦力矩相加，即 （3.23）由式（3.16）和式（3.17)可得=0.15=0.10在通過(guò)液力驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器中，張開(kāi)力的大小為 （3.24） 2440N.m 對(duì)蹄式制動(dòng)器來(lái)講，當(dāng)式(3.16)的分母等于零時(shí)，蹄自鎖，所以必須注意檢查制動(dòng)蹄有沒(méi)有發(fā)生自鎖： (3.25) (3.26)成立，不會(huì)自鎖。已知摩擦片總的全長(zhǎng)摩擦力矩： T=R sind=R(cos-cos) (3.27)由式(3.27)和式(3.12)可求出施加在領(lǐng)蹄表面能承受的最大壓力值： (3.28) =2.18式中：，見(jiàn)圖3.4；，見(jiàn)圖3.5；摩擦襯片寬度；摩擦系數(shù)。因此參數(shù)的選取符合本次設(shè)計(jì)的要求。3.5.2 摩擦襯片的磨損特性計(jì)算摩擦襯片磨損的程度與很多的原因有關(guān)，比如它的制造材料、表面光潔度、工作的溫度、受到的壓力和滑磨的速率等等。因此要精確計(jì)算每個(gè)因素對(duì)磨損的影響程度是十分困難的。但大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，影響最為顯著地因素是摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等。汽車制動(dòng)減速的原理是通過(guò)制動(dòng)器的摩擦將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能散到大氣中。這種摩擦通常是十分激烈的，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使制動(dòng)器快速升溫，這種轉(zhuǎn)換常常被稱作能量負(fù)荷，襯片的磨損程度大小就由它決定，即負(fù)荷越大，磨損越快。制動(dòng)器能量負(fù)荷的衡量需定義一個(gè)指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，我們稱它為比能量消散率，其單位為W/mm2。單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率為 （3.29） 式中：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 汽車總質(zhì)量； ,汽車制動(dòng)初速度與終速度，m/s，轎車取=21.8m/s； J制動(dòng)減速度，m/s2，計(jì)算時(shí)取=0.6； T制動(dòng)時(shí)間，s； A前、后制動(dòng)器襯片的摩擦面積； 制動(dòng)力分配系數(shù)。在緊急制動(dòng)到時(shí)，并可近似地認(rèn)為，則有 (3.30) 在設(shè)計(jì)中，制動(dòng)器的比能量耗散率是一個(gè)十分重要的數(shù)值。當(dāng)數(shù)值過(guò)高時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)襯片的磨損速度加快，嚴(yán)重的情況還會(huì)使制動(dòng)鼓龜裂。鼓式制動(dòng)器的比能量耗損率通常要求小于，但在特殊情況下即制動(dòng)初速度比式(3.24)所規(guī)定的值要小時(shí)，允許稍大于。 W/mm2因此，符合磨損和熱的性能指標(biāo)要求。3.5.3 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件 (3.31)式中：各制動(dòng)鼓的總質(zhì)量； 與各制動(dòng)鼓相連的受熱金屬件(如輪轂、輪輻、輪輞等)的總質(zhì)量； 制動(dòng)鼓材料的比熱容，對(duì)鑄鐵c=482 J/（kgK），對(duì)鋁合金c=880 J/（kgK）； 與制動(dòng)鼓相連的受熱金屬件的比熱容； 制動(dòng)鼓的溫升(一次由=30km/h到完全停車的強(qiáng)烈制溫升不應(yīng)超過(guò)15)； L滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)產(chǎn)生的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后軸制動(dòng)力的分配比率分配給前、后制動(dòng)器，即 (3.32)式中：滿載汽車總質(zhì)量； 汽車制動(dòng)時(shí)的初速度； 汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)。代入數(shù)據(jù)，得：鼓式制動(dòng)器：通過(guò)上面的計(jì)算比較可知與熱容量溫升的指標(biāo)相匹配。4 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 主要零件的選擇4.1.1 制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓在工作時(shí)受力復(fù)雜，應(yīng)有良好的剛性。制動(dòng)時(shí)溫度上升也應(yīng)在一定范圍內(nèi)，這就要求其應(yīng)有較大的熱容量。不同車型的制動(dòng)鼓類型也不同，體積中等載重量大的貨車和中型大巴的制動(dòng)鼓的材料通常有灰鑄鐵HT200或合金鑄鐵如圖4.1(a)；對(duì)于組合型的制動(dòng)鼓通常在小型貨車和部分轎車中可以見(jiàn)到，有輻板和鑄鐵鼓筒兩部分，它們通過(guò)鑄造的方式形成一體如圖4.1(b)；在轎車中有著廣泛應(yīng)用的是鑄鋁合金制動(dòng)鼓，這種制動(dòng)鼓得益于材質(zhì)和構(gòu)造的原因使得它不易被磨損而且溫度控制也更理想，其內(nèi)鼓筒的材質(zhì)為灰鑄鐵如圖4.1(c)，（a）鑄造制動(dòng)鼓；（b），（c）組合式制動(dòng)鼓1沖壓成形輻板；2鑄鐵鼓筒；3灰鑄鐵內(nèi)鼓；4鑄鋁臺(tái)金制動(dòng)鼓 圖4.1制動(dòng)鼓在裝配過(guò)程中需要使制動(dòng)鼓的中心與輪轂在一條線上，利用直徑為的圓柱表面的配合來(lái)達(dá)到要求。同時(shí)也要求制動(dòng)鼓的內(nèi)表面非常光滑，所以要對(duì)其進(jìn)行精加工。為保證車輪高速行駛的穩(wěn)定性，需對(duì)其進(jìn)行動(dòng)平衡。轎車的許用不平衡度在1520Ncm之間。制動(dòng)鼓的壁厚主要由剛度和強(qiáng)度兩方面考慮確定。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在壁厚從11mm增加到20mm的過(guò)程中，摩擦表面的發(fā)熱情況并沒(méi)有明顯的變化。且轎車的設(shè)計(jì)慣例一般取7mm到12mm之間，所以綜合考慮本課題壁厚選擇10mm。為了檢查制動(dòng)器間隙的方便，可以在制動(dòng)器的閉口一側(cè)開(kāi)一小孔。4.1.2 制動(dòng)蹄制動(dòng)蹄在不同的車輛類型中有著不同的要求。就制造工藝而言，轎車和輕型、微型貨車的制動(dòng)蹄采用T形型鋼輾壓或鋼板沖壓焊接而成。斷面形狀也分為多種，在重型汽車中常有工字形、山字形和字形這三種。但不管采用何種形狀，必須保證制動(dòng)蹄具有足夠的剛度來(lái)抵擋制動(dòng)時(shí)的局部變形。在小型車的鋼板制的制動(dòng)蹄腹板上通常開(kāi)有一到兩條徑向槽，這時(shí)為了在制動(dòng)時(shí)讓摩擦襯片與鼓之間的接觸壓力更加均勻，增長(zhǎng)摩擦襯片的使用壽命。轎車中摩擦襯片的厚度一般取4.5到5毫米，貨車多數(shù)在8毫米以上。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度轎車為3到5毫米，貨車為5到8毫米。襯片與制動(dòng)蹄的連接方式有兩種形式：粘接和鉚接，兩者各有優(yōu)點(diǎn)。前者允許更大的磨損厚度，后者在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的噪音更加小，可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇。因此，根據(jù)上面的要求本制動(dòng)蹄通過(guò)熱軋鋼板沖壓焊接制成，制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度分別取4mm、5mm。4.1.3 制動(dòng)底板制動(dòng)底板是除了制動(dòng)蹄外其他零件的安裝基體，并且在制動(dòng)時(shí)還要承受制動(dòng)反力矩，所以它除了必須要具有足夠的剛度外，還必須保證上面各零件安裝位置的正確。因此在加工時(shí)通常用鋼板沖壓成型并且上面成高低不平的形狀。在重型汽車因?yàn)橹苿?dòng)力矩較大的緣故，所以使用可鍛鑄鐵KTH 37012比鋼板能獲得更好的效果，只有保證制動(dòng)底板具有足夠的剛度，踏板行程大小、襯片磨損程度才能處在一個(gè)合適的值之中。本設(shè)計(jì)為輕型小轎車，故制動(dòng)底板采用熱軋鋼板沖壓成形，制動(dòng)底板的厚度取5mm。4.1.4 制動(dòng)蹄支承存在兩個(gè)自由度的制動(dòng)蹄支承最突出的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，制動(dòng)蹄能夠根據(jù)制動(dòng)鼓的位置自動(dòng)定位。支承的種類常使用偏心支承或偏心輪，因?yàn)檫@種支承能夠根據(jù)制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓的工作表面是否同軸心來(lái)自動(dòng)調(diào)整相對(duì)位置。其中偏心輪還可以保護(hù)腹板上的支承孔不會(huì)由于與其它零件的磨損而受到破壞。支承銷在材質(zhì)上使用45號(hào)鋼并需要經(jīng)過(guò)高頻淬火處理，支座使用可鍛鑄鐵(KTH 37012)或球墨鑄鐵(QT 40018)件。制動(dòng)蹄的位置在制動(dòng)底板上必須是相對(duì)固定的。在鼓式制動(dòng)器中一般會(huì)使用以下幾種方法:使用具有長(zhǎng)支承銷的支承，可以減小制動(dòng)蹄在安裝時(shí)的不必要晃動(dòng)；在制動(dòng)底板上安裝壓緊裝置來(lái)使制動(dòng)蹄的中部靠近制動(dòng)蹄；通過(guò)在制動(dòng)活塞或調(diào)整推桿端部開(kāi)槽的方式讓動(dòng)蹄腹板張開(kāi)端插入。本設(shè)計(jì)采用支承銷，這樣可以使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，。4.1.5 制動(dòng)輪缸制動(dòng)輪缸的缸體部分采用灰鑄鐵HT250，缸筒采用通孔結(jié)構(gòu)，需搪磨。張開(kāi)機(jī)構(gòu)采用活塞式，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單且在制動(dòng)器中能夠較方便的布置?；钊臄?shù)量一般為兩個(gè)，少數(shù)的為四個(gè)。但雙領(lǐng)從蹄式中使用的是一種結(jié)構(gòu)不同的單活塞式輪缸?；钊煞譃閮蓚€(gè)部分：主體部分由鋁合金制造，但在外端部分壓有鋼制的頂塊用來(lái)開(kāi)槽。為了防止油液外漏，工作腔會(huì)使用橡膠密封圈或橡膠皮碗密封。本設(shè)計(jì)為領(lǐng)從蹄式的制動(dòng)器，故缸體材料采用HT250的鑄鐵，左右各兩個(gè)活塞。4.1.6 摩擦材料制動(dòng)摩擦材料與制動(dòng)鼓直接接觸摩擦，需長(zhǎng)期處在一個(gè)高溫、高壓、劇烈磨損的環(huán)境中工作。因此其摩擦系數(shù)必須高而穩(wěn)定，但摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差，同時(shí)抗熱衰退性能要好。為了保證材料要具有一定的壽命，材料需耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能。為了應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保政策，使用的材料在制動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生過(guò)大的噪音和不良?xì)馕?。?dāng)前，制動(dòng)器中使用廣泛的是模壓材料，但必須按不同襯片的規(guī)格進(jìn)行膜壓。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)選用的聚合樹(shù)脂配料時(shí)襯片會(huì)具有不同的摩擦性能和其它性能以適應(yīng)不同的要求。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取0.30.35。4.1.7 制動(dòng)摩擦襯片對(duì)于制動(dòng)摩擦襯片，本設(shè)計(jì)選擇GB 5763-1998汽車用制動(dòng)器襯片中的第二類（微型、輕型汽車鼓式制動(dòng)器），其性能見(jiàn)表4.1表4.1 汽車制動(dòng)器摩擦襯片的摩擦性能類別項(xiàng) 目試驗(yàn)溫度1001502002503003501類摩擦系數(shù)0.300.700.250.700.200.70指定摩擦系數(shù)的允許偏差±0.10±0.12±0.12磨損率（V），107cm3/（Nm）1.002.003.002類摩擦系數(shù)0.250.65