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1、原始數(shù)據(jù): 整車質(zhì)量：空載：1550kg;滿載：2000kg
質(zhì)心位置：a=Li=1.35m； b=L?=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 0 =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
能力；
(2) 當(dāng) 0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) 0時(shí)：制
2、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。
分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為 0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dudt qg 0g ,即q 0，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)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度 q ,這表明只有在
0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 0.6，故取° 0.6.
同步附著系數(shù)：0 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)力之比來表明分配的比例，稱為制動(dòng)器制動(dòng)
F
力分配系數(shù)，用表示，即： 也，F(xiàn)u Fu1 Fu2
u
3、
式中，F(xiàn)uj :前制動(dòng)器制動(dòng)力；Fu2 :后制動(dòng)器制動(dòng)力；Fu :制動(dòng)器總制動(dòng)力
得:
1.25 0.6 0.85
2.6
由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)，貝扮配系數(shù)可由下式得到:
根據(jù)公式：
L2 0 hg
L
3. 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定
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M 2
由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩:
M 2 max ~ ( L1 qhg ) re
式中：：該車所能遇到的最大附著系數(shù);
q :制動(dòng)強(qiáng)度；
re
4、 :車輪有效半徑;
M 2max :后軸最大制動(dòng)力矩;
G :汽車滿載質(zhì)量；
L :汽車軸距；
a 1.35 0.7
其中 q= = =0.66
a ( o) hg 1.35 (0.7 0.6) 0.85
故后軸 M 2max =20000 (1.35 0.66 0.85) 0.7 370=1.57 106Nmm
2.6
后輪的制動(dòng)力矩為1.57 106 /2 =0.785 106 Nmm
前軸 M 1max = Tf1max= Tf 2max =0.67/(1-0.67) 1.57 1。6=3.2 10咖口口
1
前輪的制動(dòng)力矩為3.2 106/2=1.6 106Nm
5、m
2. 浮鉗盤式制動(dòng)器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
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。輪輞直徑為 14英寸(1英寸=2.54cm)，又因?yàn)?M=2000kg取其上限。
在本設(shè)計(jì)中：D 72%Dr 72% 14 25.4 256.032,取 D=256mm
2.2制動(dòng)盤厚度h
制動(dòng)盤厚度h直接影響著
6、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；為了降低制動(dòng)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)表面之間鑄有冷卻葉片。這種結(jié)構(gòu)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 IOmm~2Omm具有通風(fēng)孔道
的制動(dòng)盤厚度取為20mm~ 50mm但多采用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R與內(nèi)半徑R
推薦摩擦襯塊外半徑R與內(nèi)半徑Ri的比值不大
7、于1.5。若比值偏大，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 R=104mm 空 1.3,則內(nèi)半徑R=80mm
Ri
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/ cm2?3.5kg/ cm2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) cm2
8、2) 2 2 7603.5mm2 A取 76 cm2。
360
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=104m，內(nèi)半 徑=80mm制動(dòng)襯塊工作面積 A=76crri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j
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(píng)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)j M總/re m
式中M總——汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。
M 總= Mu"i M u2=785+1600=2385Nm
9、
re=370mm=0.37m
m 汽車總重m=2000kg
2
代入數(shù)據(jù)得 j =(785+1600)/0.37 X 2000=6.16m/s
2
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 (t 汁 t 2/2 ) V+ V/254
式中，ti——消除制動(dòng)盤與襯塊間隙時(shí)間，取 0.1s
t 2――制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所需時(shí)間,取0.2s
V=30km/h
2
故 S=1/3.6 (0.1+ 0.2/2 ) 30+ 30 /254 X 0.7=7.2m
2
轎車的最大制動(dòng)距離為：ST
10、=0.1V+V /150
2
ST =0.1 30+30 /150=9m
S
11、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：
1 ma（v； v；）
e
2 2圳
式中：：汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí) V； 0， 1 ；
ma :汽車總質(zhì)量；
V1，V；:汽車制動(dòng)初速度與終速度（m/S）;計(jì)算時(shí)轎車V1取
27.8 m/S；
t :制動(dòng)時(shí)間，s ;按下式計(jì)算
v1 v2 27.8
t 1
j :制動(dòng)減速度，m/s， j 0.6 g 0.6 10 6m/s2 ；
A1 :前輪制動(dòng)器襯片的摩擦面積;
A =7600mm
:制動(dòng)力分配系數(shù)
4.6s
j 6
2
1 maW
2
12、 2tA
1550 27.82
2 2 4.6 7600
2
0.67=5.7 w/mm
2
轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 6.0 w/mm，故符合要求
若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 = RdRd 9 ,在這微小面積上產(chǎn)生的微 摩擦力矩為：dM=qRx dA茯qRRdO ,式中q為摩擦片與制動(dòng)盤之間的單位面積上的 壓力，卩為摩擦片的摩擦系數(shù)，則單側(cè)摩擦片作用于制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩為可由
t R2 /2 R2 d 33
下式積分求得:M'= 卩 pFdRdO = 9 卩 pR2R=i ^
13、p (R23-R“ (N.m)
R1 / 2 R1 3
則盤式制動(dòng)器的總制動(dòng)力矩為：m2 uq (R23-Ri3)
3
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：Mre
2
式中：：路面附著系數(shù)；
G:整車重量(N);
:制動(dòng)力分配系數(shù);
re :車輪有效半徑。
(2)摩擦片壓力約束：摩擦片應(yīng)達(dá)到要求的耐磨性或使用壽命，對(duì)于摩擦片最大 許用單位壓力［P］，—般按經(jīng)驗(yàn)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:
d2
1 2 2
2(R2 R1)
2
14、2
2(R2 Ri )
P<[P]
(3)比能量耗散率約束：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：
. 2
1 maW
2 2tA
2
maVi
[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。
2 2
2t(R2 Ri )
(4)制動(dòng)盤一次制動(dòng)的溫升:
△ T=GV /254CiM [ △ t]
式中M:制動(dòng)盤的質(zhì)量(Kg)M1=
D2h
4
,其中
為制動(dòng)盤的密度7900 kg /m3
C仁制動(dòng)盤的熱容量J/(Kg ?
15、 K)對(duì)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 15C即288.15K
2
(5)摩擦襯塊面積：由于摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在 1.6kg/ cm?-
2
2 2 2
60.89 cm
16、4） 1.27 R/Ri 1.63
其中：Ch：輪輞直徑（mm）；
Cg：輪轂直徑（mm）；
△ 2 :分別為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間裕量（mm）b
浮鉗盤式制動(dòng)器主要部件結(jié)構(gòu)的確定
制動(dòng)盤
盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動(dòng)表面。輪轂是安裝車輪的部位，內(nèi)
裝有軸承。制動(dòng)表面是制動(dòng)盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)，為制動(dòng)摩擦塊提 供摩擦接觸面。整個(gè)制動(dòng)盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動(dòng)盤裝車 輪的一側(cè)稱為外側(cè)，另一側(cè)朝向車輪中心，稱為內(nèi)側(cè)。
按輪轂結(jié)構(gòu)分類，制動(dòng)盤有兩種常用型式。帶轂的制動(dòng)盤有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)
中，輪轂與制動(dòng)盤的其余部分鑄成單體件。
另一種
17、型式輪轂與盤側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車論凸耳螺栓通過
輪轂，再通過制動(dòng)盤轂法蘭配裝。這種型式制動(dòng)盤稱為無轂制動(dòng)盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)
是制動(dòng)盤便宜些。制動(dòng)面磨損超過加工極限時(shí)能很容易更換。
本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。
制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加 Cr，Ni等的合金鑄鐵制成。制動(dòng)盤在工作
時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效 果，鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散
熱面積，降低溫升約20 %?30 %，但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制 動(dòng)盤，其厚度約在10m?13mm 之間。本
18、次設(shè)計(jì)采用的材料為 HT250。
制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量，兩側(cè)表面的平行度
（厚度差）及制動(dòng)盤的不平衡量。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定：制動(dòng)盤兩側(cè)表面不平行度不應(yīng) 大于0.008mm,盤的表面擺差不應(yīng)大于 0.1mm ;制動(dòng)盤表面粗糙度不應(yīng)大于
0.06mm。
制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵 KTH370 — 12或球墨鑄鐵QT400 - 18制造，也有用輕合金制造的, 例如用鋁合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口， 以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。在鉗體 中加工出制動(dòng)油缸。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將活
19、塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背 板。活塞由鑄鋁合金制造，為了提高耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。為 了解決因制動(dòng)鉗體由鋁合金制造而減少傳給制動(dòng)液的熱量的問題，應(yīng)減小活塞與制動(dòng) 塊背板的接觸面積。
制動(dòng)鉗在汽車上的安裝位置可在車軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車軸前可避免輪胎甩 出來的泥，水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車軸后則可減小制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。
制動(dòng)塊
制動(dòng)塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘接在一起。襯塊多為 扇面形，也有矩形、正方形或長(zhǎng)圓形的。活塞應(yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯 塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給 制動(dòng)鉗而引起制
20、動(dòng)液汽化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘
（或噴涂）一層隔熱減震墊。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損 較快，因此其厚度較大。許多盤式制動(dòng)器裝有襯塊磨損達(dá)極限時(shí)的警報(bào)裝置，以便及 時(shí)更換摩擦襯片。
摩擦材料
制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)
值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水 （油、制動(dòng)液）率，低的
壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率（要求摩擦襯塊在300 C的加熱板上：作用 30min后，背板的溫
度不越過190 °C ）和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購(gòu)性能和耐沖擊性
能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生
21、噪聲和不良?xì)馕叮瑧?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無害的摩擦材料。
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?0.35。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈
差。本次設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)選用 f =0.3。
一種是編織材料，它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘 合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶
上。在100 C?120 C溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù) （f 0.4以上），沖擊強(qiáng)度比模
壓材料高4?5倍。但耐熱性差，在 200 C?250 C以上即不能承受較高
22、的單位壓力， 磨損加快。因此這種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng) 器。
一種是粉末冶金摩擦材料其是以銅粉或鐵粉為主要成分 （占質(zhì)量的60 %?80 %），加上
石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退
和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù) 荷重的汽車 當(dāng)前，在制動(dòng)器上廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整 摩擦性能的填充刑（出無機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 ）勺噪聲消除別（主要成分為石 墨）等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差?故應(yīng)佐按襯片或襯塊規(guī)格 模壓。其優(yōu)
23、點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性 能及其他性能。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。
制動(dòng)器間隙及調(diào)整
制動(dòng)鼓與摩擦襯片之間或制動(dòng)盤與摩擦襯片之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作作間隙，
以保證制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤）能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般，鼓式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為 0.2?0.5mm ;盤
式制動(dòng)器的為0.1?0.3mm （單側(cè)0.05mm?0.15mm ）。此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或 手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小?？紤]到在制動(dòng)過程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變 形和熱變形，因此制動(dòng)器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。在本設(shè)計(jì)中：
盤式制動(dòng)器取間隙為0.1m。
另外，制動(dòng)器在工作
24、過程中會(huì)由于摩擦襯片或摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制 動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整裝置。當(dāng)前，盤式制動(dòng)器的間隙調(diào)整均已自動(dòng)化，鼓式制動(dòng)器 采用間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的也日益增多。
盤式制動(dòng)器工作間隙的調(diào)整，鉗盤式制動(dòng)器不僅制動(dòng)間隙小，而且制動(dòng)盤受熱膨脹后 對(duì)軸向間隙幾乎沒有影響，所以一般都采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。最簡(jiǎn)單且常用 的結(jié)構(gòu)是在缸體和活塞之間裝一個(gè)兼起復(fù)位和間隙自調(diào)作用的帶有斜角的橡膠密封 圈，制動(dòng)時(shí)密封圈的刃邊是在活塞給予的摩擦力的作用下產(chǎn)生彈性變形，與極限摩擦 力對(duì)應(yīng)的密封圈變形量即等于設(shè)定的制動(dòng)間隙。當(dāng)襯塊磨損而導(dǎo)致所需的活塞行程增 大時(shí)，在密封圈達(dá)到極限變形之后，活塞與密封圈之間這一不可恢復(fù)的相對(duì)位移便補(bǔ) 償了這一過量間隙。解除制動(dòng)后活塞在彈力作用下退回，直到密封圈的變形完全消失 為止，這時(shí)摩擦快與制動(dòng)盤之間重新回復(fù)到設(shè)定間隙。
2 2
852.5kg，所以 852.5/(3.5*4) cm
畢業(yè)設(shè)計(jì)浮鉗盤式制動(dòng)器
