領(lǐng)從蹄式制動器 鼓式制動器【三維CATIA造型+說明書】【QX系列】

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論1.1制動系統(tǒng)設(shè)計的意義汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動的裝置。而制動器又是制動系中直接作用制約汽車運(yùn)動的一個關(guān)健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。本次課程設(shè)計題目為領(lǐng)從蹄鼓式制動系統(tǒng)設(shè)計。通過查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，進(jìn)行部件的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動效能以保證汽車的安全性；同時在材料的選擇上盡量采用對人體無害的材料。1.2制動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動操作,由于制動性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全,因此制動性能是車輛非常重要的性能之一,改善汽車的制動性能始終是汽車設(shè)計制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動時,由于車輛受到與行駛方向相反的外力,所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至,對這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動系統(tǒng)的分析和設(shè)計,因此制動過程受力情況分析是車輛試驗和設(shè)計的基礎(chǔ),由于這一過程較為復(fù)雜,因此一般在實(shí)際中只能建立簡化模型分析,通常人們主要從三個方面來對制動過程進(jìn)行分析和評價:1)制動效能:即制動距離與制動減速度；2)制動效能的恒定性:即抗熱衰退性；3)制動時汽車的方向穩(wěn)定性；目前,對于整車制動系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺架進(jìn)行,由于在汽車道路試驗中車輪扭矩不易測量,因此,多數(shù)有關(guān)傳動系!制動系的試驗均通過間接測量來進(jìn)行汽車在道路上行駛,其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動變化的根據(jù),在汽車道路試驗中,如果能夠方便地測量出車輪上扭矩的變化,則可為汽車整車制動系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗數(shù)據(jù)和性能評價。1.3本次制動系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)1）具有良好的制動效能2）具有良好的制動效能的穩(wěn)定性3）制動時汽車操縱穩(wěn)定性好4）制動效能的熱穩(wěn)定性好1.4本次制動系統(tǒng)設(shè)計要求制定出制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，確定計算制動系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計。利用計算機(jī)輔助設(shè)計繪制裝配圖和零件圖。最終進(jìn)行制動力分配編程，對設(shè)計出的制動系統(tǒng)的各項指標(biāo)進(jìn)行評價分析。二 領(lǐng)從蹄式制動器分析 鼓式制動器可按其制動蹄的受力情況分類，它們的制動效能，制動鼓的受力平衡狀況以及對車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿有艿挠绊懢煌?圖 2-1 鼓式制動器簡圖制動蹄按其張開時的轉(zhuǎn)動方向和制動鼓的轉(zhuǎn)動方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動蹄張開的轉(zhuǎn)動方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。如圖所示，若圖上的旋轉(zhuǎn)箭頭代表汽車前進(jìn)時的制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向（制動鼓正向旋轉(zhuǎn)），則蹄為領(lǐng)蹄，蹄為從蹄。汽車倒車時制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向改變，變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，隨之領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對調(diào)。這種當(dāng)制動鼓正，反向旋轉(zhuǎn)時總具有一個領(lǐng)蹄和一個從蹄的內(nèi)張型鼓式制動器，稱為領(lǐng)從蹄式制動器。由圖可見，領(lǐng)蹄所受的摩擦力矩使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄?！霸鰟荨弊饔檬诡I(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。圖2-2圖2-31 制動蹄；2凸輪；3制動底板；4調(diào)整臂；5凸輪支座及制動氣室；6滾輪對于兩蹄的張開力的領(lǐng)從蹄式制動器結(jié)構(gòu)，如圖所示，兩蹄壓緊制動鼓的法向反力應(yīng)相等。但當(dāng)制動鼓旋轉(zhuǎn)并制動時，領(lǐng)蹄由于摩擦力矩的“增勢”作用，使其進(jìn)一步壓緊制動鼓使其所受的法向反力加大；從蹄由于摩擦力矩的“減勢”作用而使其所受的法向反力減少。這樣，由于兩蹄所受的法向反力不等，不能相互平衡，其差值要由車輪輪轂承受。這種制動時兩蹄法向反力不能相互平衡的制動器稱為非平衡式制動器。液壓或鍥塊驅(qū)動的領(lǐng)從蹄式制動器均為非平衡式結(jié)構(gòu)，也叫簡單非平衡式制動器。非平衡式制動器對輪轂軸承造成附加徑向載荷，而且領(lǐng)蹄摩擦襯片表面的單位壓力大于從蹄的，磨損較嚴(yán)重。為使襯片壽命均勻?？蓪奶愕哪Σ烈r片包角適當(dāng)?shù)販p小。對于如圖所示具有定心凸輪張開裝置的領(lǐng)從蹄制動器，在制動時，凸輪機(jī)構(gòu)保證了兩蹄等位移，因此作用于兩蹄上的法向反力和由此產(chǎn)生的制動力矩應(yīng)分別相等，而作用于兩蹄的張開力，則不等，并且必然有。由于兩蹄的法向反力在制動鼓正，反兩個方向旋轉(zhuǎn)并制動時均成立，因此這種結(jié)構(gòu)的特性是雙向的，實(shí)際上也是平衡式的。其缺點(diǎn)是驅(qū)動凸輪的力要大而效率卻相對較低，約為。因為凸輪要求氣壓驅(qū)動，因此這種結(jié)構(gòu)僅使用于總質(zhì)量大于或等于的貨車和客車上。領(lǐng)從蹄式制動器的兩個蹄常有固定的支點(diǎn)。張開裝置有凸輪式（見圖，圖，圖），鍥塊式，曲柄式和具有兩個或四個等直徑活塞的制動輪缸式的（見圖)。后者可保證作用在兩蹄上的張開力相等并用液壓驅(qū)動，而凸輪式，鍥塊式和曲柄式等張開裝置則用氣壓驅(qū)動。當(dāng)張開裝置中的制動凸輪和制動鍥塊都是浮動的時，也能保證兩蹄張開力相等，這時的凸輪稱為平衡凸輪。也有非平衡式的制動凸輪，其中心是固定的，不能浮動，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。領(lǐng)從蹄式制動器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)和倒車時的制動性能不變，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，也便于附裝駐車制動機(jī)構(gòu)，故仍廣泛用作中，重型載貨汽車前，后輪以及轎車后輪制動器。根據(jù)支承結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法的不同，領(lǐng)從蹄鼓式液壓驅(qū)動的車輪制動器又有不同的結(jié)構(gòu)方案，如圖所示 圖 2-4領(lǐng)從蹄式制動器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動）（a） 一般形式；（b）單固定支點(diǎn)；輪缸上調(diào)整（c）雙固定支點(diǎn)；偏心軸調(diào)整； （d）浮動蹄片；支點(diǎn)端調(diào)整 三 制動系統(tǒng)設(shè)計計算3.1參數(shù)計算3.1.1相關(guān)主要技術(shù)參數(shù)整車質(zhì)量： 空載： 滿載：質(zhì)心位置： 質(zhì)心高度： 空載： 滿載：軸 距： 輪 距: 最高車速： 車輪工作半徑：輪 胎： 同步附著系數(shù)：3.1.2同步附著系數(shù)的分析(1)當(dāng)時：制動時總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；(2)當(dāng)時：制動時總是后輪先抱死，這時容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性；(3)當(dāng)時：制動時汽車前、后輪同時抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(前、后車輪同時抱死)時，其制動減速度為，即，為制動強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動時，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動強(qiáng)度這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。根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6，故取=0.63.2制動器有關(guān)計算 3.2.1確定前后軸制動力矩分配系數(shù)根據(jù)公式：得： 3.2.2制動器制動力矩的確定 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)； 制動強(qiáng)度； 車輪有效半徑； 后軸最大制動力矩； 汽車滿載質(zhì)量；汽車軸距。其中故后軸= 后輪的制動力矩為同理可以計算得到前輪的制動力矩為 3.2.3后輪制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取1、制動鼓直徑輪胎規(guī)格為 輪輞為 根據(jù)轎車在之間選取,表3-1輪輞直徑/制動鼓內(nèi)徑/轎車貨車查表得制動鼓內(nèi)徑D=2、 制動蹄摩擦襯片的包角和寬度制動蹄摩擦襯片的包角在范圍內(nèi)選取。取根據(jù)單個制動器總的襯片米廠面積取取。 式中，是以弧度為單位，可以得到 3、摩擦襯片初始角的選取根據(jù)=-（/）=4、張開力作用線至制動器中心的距離根據(jù)得：5、制動蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置6、摩擦片摩擦系數(shù)選擇摩擦片時，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動器對摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩，取可使計算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材料時，應(yīng)盡量采用減少污染和對人體無害的材料。 所以選擇摩擦系數(shù)。3.3制動器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、制動鼓制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。制動鼓相對于輪轂的對中是圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動平衡。其許用不平衡度對轎車為；對貨車為。微型轎車要求其制動鼓工作表面的圓度和同軸度公差，徑向跳動量，靜不平衡度。制動鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗表明，壁厚由增至?xí)r，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動鼓的壁厚：轎車為；中、重型載貨汽車為。制動鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動器間隙。本次設(shè)計制動鼓厚度為。2、制動蹄制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為；貨車的約為。摩擦襯片的厚度，轎車多為；貨車多為以上。襯片可鉚接或粘貼在制動蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動蹄腹板和翼緣的厚度為。3、制動底板制動底板是除制動鼓外制動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。制功底板承受著制動器工作時的制動反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵的制動底板。剛度不足會使制動力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計采用號鋼。4、制動蹄的支承 二自由度制動篩的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個自由度的制動蹄的工作表面與制動鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由號鋼制造并高頻淬火。支座為可鍛鑄鐵()或球墨鑄鐵()件。青銅偏心輪可保持制動蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。有時在制動底板上附加壓緊裝置，使制動蹄中部靠向制動底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動蹄腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。5、制動輪缸制功輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵制成。其缸簡為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插人槽中的制動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。本次設(shè)計的制動輪缸有兩個等直徑活塞。四 三維建模根據(jù)計算得倒的尺寸作圖，運(yùn)用，作圖制動蹄，制動底盤，制動鼓，液壓缸。圖 制動蹄圖 制動底盤圖 制動鼓圖 液壓缸然后進(jìn)行裝配，得到裝配圖。結(jié) 論通過對給定汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算，提升了我對汽車的制動系統(tǒng)的認(rèn)識。制動系統(tǒng)是汽車中一個重要的總成。在現(xiàn)代汽車中，盤式制動器的使用越來越廣泛，因為其具有制動效能及熱穩(wěn)定性好，對摩擦材料的熱衰退較不敏感，摩擦副的壓力分布較均勻等一系列有點(diǎn)。但是對于傳統(tǒng)的蹄鼓式制動器，可利用制動蹄的增勢效應(yīng)而達(dá)到很高的制動效能因數(shù)，并具有多種不同性能的可選結(jié)構(gòu)型式，對各種汽車的制動性能要求的適應(yīng)面廣，至今仍然在除部分轎車以外的各種車輛的制動器中占主導(dǎo)地位。并且有著極為豐富的理論研究資料和實(shí)際使用經(jīng)驗，在以后的設(shè)計和應(yīng)用中，通過大量的努力，從制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及制動器摩擦材料等方面加以研究，一定可以設(shè)計出更加優(yōu)良的鼓式制動器。參考文獻(xiàn)1 陳家瑞編著.汽車構(gòu)造（下冊）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20012 吉林工業(yè)大學(xué)王望予編.汽車設(shè)計M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200415