濕式多盤制動器設(shè)計

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1、 摘 要 無軌膠輪車的設(shè)計與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域，其獨特的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等眾多指標(biāo)，也對設(shè)計提出了更高的要求。無軌膠輪車制動系統(tǒng)是無軌膠輪車行駛的一個重要主動安全系統(tǒng)，其性能的好壞對無軌膠輪車的行駛安全有著重要影響。隨著無軌膠輪車的行駛速度和路面情況復(fù)雜程度的提高，更加需要高性能、長壽命的制動系統(tǒng)。 鑒于制動系統(tǒng)的重要性，本次設(shè)計的主要內(nèi)容就是運輸車輛中的制動器，目前廣泛使用的有鼓式、盤式、帶式三種制動器。其中盤式制動器較為廣泛。而其中，濕式多盤制動器，作為無軌膠輪車制動系統(tǒng)中的重要部件，現(xiàn)在被大家廣為運用。而為了配合行車制動以滿足停車制動的性能要求，我們提出了這次的課題

2、，即濕式多盤制動器的設(shè)計。在接下來的設(shè)計中，我們主要介紹了濕式多盤停車制動器的工作原理、結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及各零部件的選取、校核。 關(guān)鍵詞：濕式；盤式；制動器；停車 ABSTRACT Design and production of the car involved in many fields，its safety，economy，comfort and other indicators，but also put forward higher requirements on the design. Automobile brake sy

3、stem is an important vehicle active safety system，has an important effect on the performance of the automobile driving safety. As the vehicle speed and road condition complexity，the braking system is more need for high performance，long life. In view of the importance of the brake system，brake is th

4、e main content of this design is to transport vehicles，which are widely used at present has drum，disc brake，belt type three. One of the disc brake more and extensively. Among them，the wet multi disc brake，as an important part of automobile brake system，is now widely used. In order to cooperate with

5、the brake to meet the performance requirements of the parking brake，we put forward this topic，namely the design of wet multi disc brake. During the design，we mainly introduced the wet multi - disc parking brake working principle，structure design and components selection，check. Key words：wet; disc

6、; brakes; parking 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 工程車輛制動器的發(fā)展方向 1 1.2 國內(nèi)外濕式多盤式制動器發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 國內(nèi)盤式制動器與鼓式制動器優(yōu)缺點 2 1.3.1鼓式制動器 2 1.3.2盤式制動器 4 1.4 本課題研究意義 5 第2章 濕式多盤制動器概述 7 2.1 濕式多盤制動器的種類及優(yōu)點 7 2.1.1 濕式多盤失壓制動器 7 2.1.2 普通型濕式多盤制動器 8 2.1.3 多功能濕式多盤制動器 9 2.2 濕式多盤制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理 9 2.3 濕式多盤制動器冷卻方式及散熱途徑 11 第3章

7、濕式多盤制動器的制動理論分析 13 3.1 制動性能概念 13 3.2 制動器分類、特點和應(yīng)用 13 3.2.1按制動器的功用分類 13 3.2.2 按制動器的制動能源分類 13 3.2.3 按照制動能量的傳輸方式分類 13 3.2.4 按工作狀態(tài)分類 13 3.2.5 按操縱方式分類 14 3.2.6 按結(jié)構(gòu)形式 14 3.3 制動性能的評價指標(biāo) 15 3.3.1制動效能 15 3.3.2制動效能恒定性 15 3.4制動時車輪的受力分析 15 3.4.2 制動器制動力 16 3.4.3 附著力 17 3.4.4 附著系數(shù) 17 3.5 制動力的分析 17 3

8、.5.1 制動器制動力的概念 17 3.5.2 影響制動器制動力的因素 18 3.5.3 地面制動力、制動器制動力與地面附著力的關(guān)系 18 3.5.4 制動車輛制動效能 19 第4章 濕式多盤制動器的制動理論分析 20 4.1濕式多盤制動器的設(shè)計原則 20 4.2 設(shè)計的原始數(shù)據(jù) 21 4.3 整車制動力矩計算 21 4.4 整車制動器所需制動力 21 22 4.5 彈簧方案的設(shè)計計算 22 碟簧形式的校核 25 第5章 濕式多盤停車制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 5.1濕式多盤停車制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹 30 5.1.1方案一 30 5.1.2 方案二 31 如圖5.2

9、所示，此方案為小碟簧的設(shè)計方案。 31 5.1.3 方案的選取 32 5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的選取 32 5.2.1 O型密封圈 32 5.2.2 軸承的選取 33 5.2.3 緊固件的選取 34 5.3 典型零件的設(shè)計 36 5.3.1 軸的設(shè)計 36 5.3.2 活塞的設(shè)計 37 5.4 摩擦材料的選擇 38 5.4.1 兩種類型的摩擦材料 38 5.4.2 結(jié)論 39 5.5 摩擦片選取與布置 39 5.6 O型圈對制動器的性能影響 40 5.6.1 O型密封圈特點 40 5.6.2 O型密封圈對制動器的影響 41 第6章 濕式多盤停車制動器的三維建模 42

10、6.1軸的建模 42 6.2套蓋的建模 42 6.3動壓殼建模 43 6.4軸承建模 44 6.5基于SolidWorks的制動器裝配 45 6.6多盤制動器的二維裝配圖 46 總 結(jié) 48 參考文獻(xiàn) 49 致 謝 50 第1章 緒論 1.1 工程車輛制動器的發(fā)展方向 目前，大型工程機械制動系統(tǒng)的設(shè)計具有兩個方面的趨勢。其一：行車制動由干式制動器向濕式封閉式全盤式制動器的方向發(fā)展。這種制動器不但防水，防塵，耐磨損，制動性能穩(wěn)定，沒有調(diào)整，壽命長，散熱效果好，摩擦副間的溫度降低顯著，而且容易實現(xiàn)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。其二：制動器的傳動裝置由氣頂液制動系統(tǒng)向

11、全液壓動力制動的方向發(fā)展。這種制動裝置的制動踏板直接操縱制動液壓閥，可以省去氣動元件，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且冬季不會因為低溫而凍結(jié)，不需放水進(jìn)行保養(yǎng)，閥體和管路不會銹蝕，提高了制動的可靠性和安全性，所以在輪式裝載機以及礦用車的制動系統(tǒng)等大型工程車中的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)在工程車輛通常使用的制動器有鼓式制動器、盤式制動器及濕式多盤式制動器。前面的兩種為干式制動器，而后面的一種為濕式制動器。目前干式制動器用于各種機動車輛，而濕式多盤式制動器則主要應(yīng)用于那些工作環(huán)境惡劣或使用條件苛刻的工程車輛，如裝載機、挖掘機、運載機、礦用無軌膠輪車、水陸兩用車以及其他特用工程車輛。在國外的工程車輛采用濕式多盤式制動器已

12、很普遍，整車如沃爾沃自卸車；專門生產(chǎn)配有濕式多盤式制動器車橋的公司有美國美弛車橋公司，德國凱賽爾車橋公司等。然而，在國內(nèi)工程車輛也是初次使用的濕式多盤制動器為制動裝置開始，山東跑專用無軌膠輪車制造公司，生力油田工程機械廠制造的運輸車和天津工程機械制造廠的石油勘探和開發(fā)中使用的整平機公路建設(shè)，又在不久的將來會是一個新的濕式多盤制動器類型的開發(fā)和生產(chǎn)安裝在廈門叉車廠制造大噸位叉車，叉車轉(zhuǎn)向液壓回路和濕式多盤制動器共享。隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我國工程車輛濕式多片制動器取代干式制動器是必然趨勢。 其獨特之處在于： (1)為完全封閉的結(jié)構(gòu)，環(huán)形工作的面積較大，并且防止了泥、水、油的浸入，從而制動

13、穩(wěn)定，在使用壽命期內(nèi)一般無需調(diào)整和維修。 (2)采用多片結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在較小的襯片壓力下獲得較大的制動力矩，而元件承受的壓力降低，摩擦片的單位面積受壓力小。 (3) 隨著摩擦材料的發(fā)展，濕態(tài)摩擦系數(shù)也會得到相應(yīng)的改善， 改變摩擦副的數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動扭矩的大小，易于實現(xiàn)摩擦偶件的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。 (4)采用單一的制動活塞推動結(jié)構(gòu)，耦合摩擦受力均勻，圓盤空間和重型長坡制動條件允許沒有凋整并準(zhǔn)許滑轉(zhuǎn)傳遞扭矩扭矩，特別適合重載且長坡制動的工況。 (5) 油循環(huán)冷卻降溫，液壓傳動，具有良好的保溫性能，減少維修，延長使用壽命。根據(jù)制動強度選擇執(zhí)行或冷卻，其冷卻的方法。，潤滑差速器和邊行星齒輪減速器

14、油的輪子之間可以直接流制動器的制動盤，以達(dá)到冷卻效果。 (6) 固定盤和制動殼通過花鍵連接，摩擦盤裝在固定盤之間，隨著車輪旋轉(zhuǎn)。制動時，固定盤壓向摩擦片，摩擦片減速，以降低車輪轉(zhuǎn)速，以達(dá)到制動的目的。 1.2 國內(nèi)外濕式多盤式制動器發(fā)展現(xiàn)狀 國外高度重視濕式多盤式制動器的研究，已經(jīng)開發(fā)出了各種形式的濕式多盤式制動器，而且應(yīng)用也越來越廣泛。國外幾大工程機械公司，已在整機設(shè)計時考慮采用濕式多盤式制動器。叉車，裝載機等，已廣泛用于濕式多盤制動器，煤礦井下的自行式車輛也開始采用濕多盤式制動系統(tǒng)。近年來，又開發(fā)了全封閉彈簧制動液壓制動盤式制動器，制動更加安全可靠，使用壽命更長，且?guī)缀醪恍枰S護(hù)?？?/p>

15、以實現(xiàn)工作制動，停車制動和緊急制動，從而大大簡化了液壓制動系統(tǒng)，以促進(jìn)整體布局。手動剎車泵，當(dāng)無軌膠輪車發(fā)生動力故障可以被其他車輛牽引，濕式多盤式制動器代替干式制動器將成為一種必然的趨勢 大多數(shù)外國非道路車輛制動系統(tǒng)都配備濕式多盤制動器，而在國內(nèi)濕式多盤式制動器的研究和開發(fā)工作才剛剛開始，應(yīng)用程序是不是很常見，沒有很成熟的技術(shù)，需要不斷的開拓。國內(nèi)應(yīng)用的濕式多盤式制動器中有自行研制的也有從國外引進(jìn)的。雖然國內(nèi)濕式多盤式制動器的應(yīng)用起步較晚，但其應(yīng)用前景十分可觀。隨著工程機械向大型化，高性能性能和自動化方向發(fā)展，人們對制動控制裝置的可操作性，穩(wěn)定性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求也越來越高，人們越來越意識

16、到：濕式多盤式制動器技術(shù)的制動性能，效率高，安全性好，不需要調(diào)整和維修，制動性能優(yōu)于干式制動。為了提高設(shè)備的性能和生產(chǎn)力，設(shè)計時候會普遍采用濕式多盤式制動器。濕式多盤式制動器代替干式制動是勢在必行。 1.3 國內(nèi)盤式制動器與鼓式制動器優(yōu)缺點 1.3.1鼓式制動器 鼓式制動也叫塊式制動，是靠制動塊在制動輪上壓緊來實現(xiàn)剎車的。鼓式制動是早期設(shè)計的制動系統(tǒng)，制動鼓設(shè)計，于1902年，已在馬車運輸中使用，直到大約1920年在無軌膠輪車行業(yè)被廣泛使用。現(xiàn)在鼓式制動器的主流是內(nèi)張式，制動塊（剎車蹄）位于制動輪內(nèi)側(cè)里面的剎車時，在剎車的時候制動塊向外張開，剎車片摩擦制動輪，達(dá)到制動的目的。相對于盤式

17、制動器，鼓式制動器的制動性能和散熱要差很多了，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，不同的道路上制動力變化很大，不容易控制。由于散熱性能差，制動過程中收集了大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫下極易發(fā)生非常復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，導(dǎo)致降低制動效能的影響，更容易出現(xiàn)高溫。此外，鼓式制動器在使用一段時間后，要定期調(diào)整制動蹄差距，甚至要把整個剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。當(dāng)然，鼓式制動器并非一無是處，它的成本比較便宜，與傳統(tǒng)的設(shè)計。四輪無軌膠輪車的制動過程中，由于前輪負(fù)載的作用慣性通常占70％-80％的所有無軌膠輪車的負(fù)載，就采用前盤后鼓的制動方式，后輪輔助制動的效果，因此無軌膠輪車制造商為了節(jié)省

18、成本，剎車前盤后鼓。然而，由于重型車輛的車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動器高，所以很多重型車輛仍使用四鼓設(shè)計。 1）鼓式制動的優(yōu)點：鼓式剎車，因為剎車由于剎車片外張，甚至與制動鼓外張的輪旋轉(zhuǎn)扭曲一個角度，剎車制動力越大，這種情況更為明顯。一般大型工程車輛還是使用鼓式剎車，除了成本較低，大型車和小型車鼓剎車，差別可能只有大型采氣動輔助，而小型車采用真空協(xié)助，以幫助剎車。成本較低：鼓式制動器制造技術(shù)水平較低，并且最早在制動系統(tǒng)中使用，所以比盤式制動器的制造成本要低。 2）鼓式剎車的缺點，由于鼓式制動器的摩擦片在制動鼓中密封，導(dǎo)致剎車片磨損碎屑不能被驅(qū)散，制動鼓及墊片，接觸面影

19、響制動性能。鼓式制動器的最大缺點是陰雨天，浸雨水會打滑，導(dǎo)致剎車失靈。這是最可怕的。 圖1.1 鼓式制動器 1.3.2盤式制動器 在盤式制動器摩擦副的旋轉(zhuǎn)組件稱為制動盤，與金屬板的兩端。它的固定部分是各種結(jié)構(gòu)類型可以分為兩類。一個是工作區(qū)的摩擦塊和金屬后剎車塊，每個制動有4到2制動塊。夾緊支架制動塊及其驅(qū)動裝置安裝在制動盤的兩側(cè)，制動卡鉗。制動盤和制動卡鉗制動稱為鉗盤式制動器的。另一個要素是固定的金屬背板與摩擦盤為圓盤形，所有制動盤的摩擦接觸面，剎車被稱為全制動。在過去的中央制動器的制動輪，但更多的無軌膠輪車和卡車使用各級鉗盤式制動器。整體式制動器的無軌膠輪車只有少數(shù)的車輪制動器。

20、鉗盤式制動器可分為兩種類型的固定夾盤和浮鉗盤式。 摩擦盤式制動器和鼓式制動器，具有以下優(yōu)點：無摩擦助勢作用，所以對制動性能的摩擦系數(shù)的影響較小，性能更加穩(wěn)定；浸水性能下降較少。只有一個或兩個制動可以恢復(fù)情況正常；對制動盤的厚度方向的熱膨脹量很小，以及制動鼓制動間隙的熱膨脹；制動相同，一般規(guī)模小、轉(zhuǎn)矩輸出結(jié)果的質(zhì)量是提高制動踏板行程過大，容易實現(xiàn)自動間隙的調(diào)整，對護(hù)理操作更加簡單的維修和保養(yǎng)。對于鉗盤式制動器，因為制動盤外露，有良好的散熱優(yōu)勢。盤式制動器的缺點是不太有效，所以驅(qū)動液壓制動系統(tǒng)管路壓力較高，一般使用的伺服裝置。 盤式制動器的主要缺點是難以完全避免污垢和鐵銹；也可以作為停車制動，

21、需要額外的停車制動傳動機構(gòu)較為復(fù)雜，因此一些無軌膠輪車前輪盤式后輪制動系統(tǒng)的使用；此外，由于自身增長動力效應(yīng)缺乏，制動效率低和中小型無軌膠輪車的使用需要增壓裝置 盤式制動器的制動性能和穩(wěn)定性而干燥，能夠承受的溫度，水和車速的影響，良好的抗衰退性能的優(yōu)點，但只有一個制動盤，摩擦小體積，高壓力下的單位面積，冷卻條件。因此，隨著社會的不斷發(fā)展，非常嚴(yán)格的施工機械設(shè)備的制動性能要求，干盤式制動器逐漸被更好的制動性能的濕式多盤制動器取代。在第二十世紀(jì)80年代中期，國外地下裝載機的技術(shù)引進(jìn)和消化吸收開始于濕式多盤制動器的研究。在第二十世紀(jì)80年代末開始發(fā)展無軌膠輪車濕式多盤制動器產(chǎn)品，開發(fā)了液壓制動，彈

22、簧制動液壓制動和彈簧制動液壓制動，多功能和非驅(qū)動橋產(chǎn)品已在車輛使用效果良好。 圖1.2 盤式制動器 1.4 本課題研究意義 濕式多盤制動器具有制動力矩大、使用壽命長、抗衰退及抗污染能力強、免維修等優(yōu)點。廣泛用于需要制動力矩大或工作環(huán)境惡劣的設(shè)備。因此，在較大型或特殊工況使用的工程車輛上，濕式多盤制動器取代其它形式制動器已成為必然趨勢。? 隨著人們對濕式多盤制動器技術(shù)的了解不斷加深，?以及基于其制動性能好、安全、效率高。制動器不需要調(diào)整和維護(hù)，維護(hù)保養(yǎng)費用低等特點，因此濕式多盤制動器的前景是非常廣闊的。除此之外，近年來，隨著用戶對濕式多盤制動器制動性能和使用壽命要求的不斷提高，我們有

23、必要對濕式多盤制動器進(jìn)行更近一步的改進(jìn)與更新，所以有關(guān)濕式多盤制動器設(shè)計原則、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及破壞機理等一系列基礎(chǔ)理論方面的研究正在逐步進(jìn)行和不斷完善。 煤炭行業(yè)在我國不斷發(fā)展的同時，也給我國人民生活水平的提高及國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)了不可磨滅的力量。眾所周知，濕式多盤制動器對于煤炭行業(yè)意味著什么，它是煤炭行業(yè)最不可缺少的。因此，研究濕式多盤制動器有著非常重要的意義。 9 第2章 濕式多盤制動器概述 2.1 濕式多盤制動器的種類及優(yōu)點 濕式多盤制動器按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為普通型濕式多盤制動器、濕式多盤失壓制動器、多功能濕式多盤制動器三種形式。 濕式多盤制動器是一種全封閉結(jié)構(gòu)

24、，它具有以下優(yōu)點： ①環(huán)形面積大，其結(jié)構(gòu)可以在較小的李寧壓力大制動轉(zhuǎn)矩分量條件下承受的壓力相應(yīng)減少，摩擦的單位壓力和摩擦材料的發(fā)展，大大提高濕摩擦系數(shù)。原來的銅的動態(tài)摩擦系數(shù)的濕式盤式制動器粉末冶金摩擦材料μ=0.06-0.1，現(xiàn)在又開發(fā)了紙基摩擦材料，其動摩擦系數(shù)μ=0.1-0.14，抗壓強度也隨之提高。 ②完全密封，徹底避免了水衰退現(xiàn)象，免受外界濕度及粉塵的影響，工作性能穩(wěn)定磨損甚微，能自動補償片間間隙，使用壽命期間一般免調(diào)整、免維護(hù)，使整機的維護(hù)成本大大降低。 ③摩擦片浸在油中進(jìn)冷卻，散熱條件好，可顯著降低工作溫度，使用壽命顯著提高。 ④改變摩擦副數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動力矩，易于實現(xiàn)系

25、列化。 2.1.1 濕式多盤失壓制動器 濕式多盤制動器的壓力損失是一種安全型濕式多盤制動器如圖2.1所示，它除了具有普通濕式多盤制動器，也可以使液壓制動系統(tǒng)大大簡化，不需要第二制動系統(tǒng)。工作制動，停車制動和緊急制動，因此沒有額外的制動，停車制動的需要，在總體布置帶來方便。濕式多盤制動器的壓力損失在結(jié)構(gòu)上采用彈簧制動時，制動管壓力達(dá)到額定值時，推動活塞壓縮彈簧鑄造制動。當(dāng)制動踏板踏，壓力油排出，與彈簧立即推動活塞按制動摩擦盤..當(dāng)剎車線無論壓力引起，制動器自動制動，保證車輛的行駛安全性。但由于制動采用彈簧制動，制動不軟彈簧長期承受疲勞載荷，所以剛度和疲勞強度要求較高。 1-法蘭 2-

26、前殼 3-殼體 4-碟簧組 5-動壓盤 6-排空嘴 7-活塞 8-透氣塞 9-進(jìn)油口 10-鋼片 11-粉片 12-軸 13-碟簧螺栓 圖2.1 濕式多盤失壓制動器 2.1.2 普通型濕式多盤制動器 普通濕式多盤制動器系統(tǒng)，如圖2.2，氣壓制動，從制動的制動彈簧釋放。壓力油進(jìn)入制動器油腔，作用在大活塞，從而推動活塞壓緊摩擦盤式制動器。這種通用型濕式盤式制動器一般安裝在各種車輛的車輪，以驅(qū)動制動。 它需要一個液壓系統(tǒng)來控制制動作用，一旦管道破裂，這是不可能實現(xiàn)的制動，并對車輛行駛安全的威脅。此外，為了停車后，確保車輛的安全性可以是安全的，也有一個停車制動器。停車

27、制動器制動總。兩套剎車，確保車輛安全，但車輛的零部件數(shù)量增加。 1-動殼 2-鋼片 3-粉片 4-靜殼 5-活塞 6-透氣塞 7-進(jìn)油口 8-彈簧 圖2.2 普通型濕式多盤制動器 2.1.3 多功能濕式多盤制動器 多功能濕式多盤制動器采用濕式多盤制動器兩種以上特征的綜合，它在結(jié)構(gòu)上與雙活塞和制動方法。制動時，制動控制壓力油，壓力油進(jìn)入制動器油室，在制動活塞，從而推動壓緊活塞摩擦制動片，由回位彈簧松開駐車制動器制動或發(fā)動機故障和爆管后卸載，制動液壓系統(tǒng)卸荷，壓縮彈簧推動壓緊活塞立即停車制動摩擦片。其制動軟的，安全的，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 2.2 濕式多盤制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理 需要完整圖紙及論文，請聯(lián)系QQ545675353，另接定做畢業(yè)設(shè)計