輪邊式全封閉濕式多盤制動(dòng)器設(shè)計(jì)說明

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1、 . 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題目：輪邊式全封閉濕式多盤制動(dòng)器設(shè)計(jì) 學(xué)院：工程學(xué)院 班級(jí)： 08機(jī)械班 ： 指導(dǎo)教師：王職稱： 講師 完成日期： 201 年 06月08日 60 / 65 輪邊式全封閉濕式多盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 摘要：無軌膠輪輔助運(yùn)輸，是我國(guó)煤礦生產(chǎn)中新型的運(yùn)輸方式,由于它運(yùn)輸快捷、機(jī)動(dòng)靈活、用人少、效率高等特點(diǎn), 成為我國(guó)煤礦高產(chǎn)高效礦井輔助運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。但是為了滿足無軌膠輪車輛對(duì)制動(dòng)

2、系統(tǒng)防爆。防水等特殊要求,必須采用更加合理的制動(dòng)器。 本文通過對(duì)車輛制動(dòng)器的作用、分類、結(jié)構(gòu)以與原理的詳細(xì)介紹，分析了濕式多盤制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)與其工作原理，結(jié)合本課題無軌輔助運(yùn)輸設(shè)備所需的制動(dòng)性能，依據(jù)常規(guī)全封閉濕式多盤制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其工作原理，來設(shè)計(jì)符合無軌輔助運(yùn)動(dòng)車輛的制動(dòng)器， 關(guān)鍵字：盤式制動(dòng)器；制動(dòng)力矩；碟簧 the Design of Wheel-side fully enclosed wet multi-disc brake Abstract：The trackless assisted tr

3、ansportation, a new mode of transport in China's coal production, is high yield and efficiency direction of developmentin China coal mine auxiliary transport.becauseoftransport fast, flexible, employers, and high efficiency characteristics. But In order to meet of trackless rubber tire vehicles’ the

4、 special requirements ofthe braking system, exampleexplosion-proof, waterproof and so on , we must adopt the of a more reasonable brake. The paperdetailed introduce the function, classification, structureand working principle of Vehicle brake,Analysis of the advantages of a wet multi-disc brak

5、e and how it works.With rail auxiliary transport equipment required braking performance of the subject.According to the structural characteristics of the Practices fully enclosed wet multi-disc brake and its working principle.To design vehicle brakethe trackless supplementary motor need. Key word

6、s：Wet multi-disc brake； Braking torque； Disc spring 目錄 前言 1 第1章 汽車制動(dòng)器 2 1.1 汽車制動(dòng)器的作用 2 1.2 汽車制動(dòng)器的分類 3 1.3 塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器 4 1.4 濕式多盤式制動(dòng)器的分類與其原理 5 第2章 制動(dòng)器理論分析 7 2.1 設(shè)計(jì)原始參數(shù) 7 2.2 汽車制動(dòng)性能 7 2.3 制動(dòng)時(shí)詳細(xì)分析 8 2.3.1 制動(dòng)時(shí)受力分析 8 2.3.2 地面制動(dòng)力 8 2.3.3 制動(dòng)器制動(dòng)力Fu的分析 9 2.3

7、.4 附著系數(shù)f 9 2.3.5 制動(dòng)車輛制動(dòng)效能 10 2.3.6 制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系 11 第3章 濕式多盤式制動(dòng)器的計(jì)算 13 3.1 設(shè)計(jì)原則 13 3.2 整車制動(dòng)力矩計(jì)算 13 3.2.1 制動(dòng)減速度的計(jì)算 13 3.2.2 整車所需的最大制動(dòng)力矩的計(jì)算 14 3.2.3 前后橋制動(dòng)器的制動(dòng)力 15 3.3 彈簧的計(jì)算（后制動(dòng)器） 16 3.3.1 彈簧的選取 16 3.3.2 碟形彈簧種類 16 3.3.3 制動(dòng)器碟簧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 17 3.3.4 碟簧方案的選取 18 3.3.5 碟簧方案的校核 21 3.3.6 碟簧組設(shè)計(jì)方案有關(guān)數(shù)據(jù) 26

8、第4章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)方案 30 4.1 制動(dòng)器總體結(jié)構(gòu)： 30 4.2 局部零件設(shè)計(jì)方案 30 4.2.1 摩擦片選取與布置 30 4.2.2 動(dòng)殼零件的設(shè)計(jì) 31 4.2.3 活塞零件的設(shè)計(jì) 32 4.2.4 動(dòng)壓盤和靜壓盤零件設(shè)計(jì) 32 4.2.5 靜殼零件的設(shè)計(jì) 32 4.2.6 碟簧組分布 32 4.3 典型零件校核和加工工藝 33 4.3.1 活塞上花鍵校核（花鍵承載能力計(jì)算法）： 33 4.3.2 螺栓的校核 39 4.3.3 活塞加工工藝（見附表1） 41 第5章 總結(jié) 42 參考文獻(xiàn)： 43 致 44 外文翻譯 45 附件一 57 前言

9、 煤礦地下輔助運(yùn)輸可分為軌道輔助運(yùn)輸和無軌輔助運(yùn)輸兩種。軌道輔助運(yùn)輸以鋪設(shè)雙軌或懸吊單軌為主要特征；而無軌輔助運(yùn)輸則以膠輪或履帶為行走機(jī)構(gòu)，采用防爆柴油機(jī)、蓄電池等為牽引動(dòng)力。無軌膠輪車性能可靠，運(yùn)輸效率高，可保征煤礦的高產(chǎn)高效與安全生產(chǎn)，并獲得極佳的經(jīng)濟(jì)效益。無軌輔助車輛在我國(guó)屬新型的運(yùn)輸方式，時(shí)間雖然不長(zhǎng),但從使用后的效果來看,的確顯示出運(yùn)輸快捷、機(jī)動(dòng)靈活、用人少、效率高等特點(diǎn),是我國(guó)煤礦高產(chǎn)高效礦井輔助運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向。隨著現(xiàn)代采礦技術(shù)的發(fā)展，無軌運(yùn)輸是改變我國(guó)傳統(tǒng)、落后礦井運(yùn)輸方式的最佳選擇，是提高礦山生產(chǎn)效率的有效保障。它解決了長(zhǎng)期以來輔助運(yùn)輸制約礦山生產(chǎn)能力的瓶頸問題，為提高礦山生

10、產(chǎn)能力創(chuàng)造了條件。 無軌膠輪輔助運(yùn)輸隨著我國(guó)現(xiàn)代化礦井的建設(shè)的發(fā)展以與對(duì)輔助運(yùn)輸效率的提高，無軌輔助運(yùn)輸由于其靈活性、便捷性以與在生產(chǎn)中的強(qiáng)大功能和多種用途使其在許多超大型礦井中占有重要地位。為了使無軌輔助運(yùn)輸行駛速度和工作效率有更好的提高，人們一直都在研究并且改進(jìn)，而通過改進(jìn)制動(dòng)器就是其中一種方法，因?yàn)橹苿?dòng)性能是車輛的重要性能之一，良好的制動(dòng)性能是車輛安全行駛的重要保障。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對(duì)無軌輔助運(yùn)輸車輛的全封閉濕式多盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要運(yùn)用我們大學(xué)所學(xué)的有關(guān)機(jī)械課程中的基本理論知識(shí)以與在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，通過對(duì)制動(dòng)器受力分析和其工作原理的了解，正確地設(shè)

11、計(jì)制動(dòng)器中所需的各個(gè)零件和掌握每個(gè)零件在加工中的定位、工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，來保證每個(gè)零件的加工質(zhì)量以與保證所設(shè)計(jì)出的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)合理，原理正確。 第1章 汽車制動(dòng)器 汽車制動(dòng)器是汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置。 1.1 汽車制動(dòng)器的作用 制動(dòng)器作用是：使行駛中的汽車按駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至使其停車；使已停駛的汽車在各種道路下(包括坡道)穩(wěn)定駐車；使正下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定。而對(duì)汽車起制動(dòng)作用的只能是作用在汽車上并且方向與汽車行駛方向相反

12、的外力，而這些外力的大小都是隨意的、不可以控制的，因此汽車上就必須安裝一系列專門裝置用來實(shí)現(xiàn)上述功能。 汽車制動(dòng)器是指為了在技術(shù)上保證汽車的安全行駛，提高汽車的平均速度等，而在汽車上安裝專門制動(dòng)裝置的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。 1.2 汽車制動(dòng)器的分類 汽車制動(dòng)器一般包括行車制動(dòng)裝置和停車制動(dòng)裝置兩種獨(dú)立的裝置。其中行車制動(dòng)裝置是由駕駛員用腳來操縱的，所以又稱腳制動(dòng)裝置。停車制動(dòng)裝置是由駕駛員用手操縱的，所以又稱手制動(dòng)裝置。 行車制動(dòng)裝置的功能是使正在行駛的汽車減速或在最短的距離停車。而停車制動(dòng)裝置的功能是使已經(jīng)停在各種路面上（包括坡道）的汽車保持靜止不動(dòng)。但是，有時(shí)在緊急情況下，兩種制動(dòng)裝置可以同時(shí)

13、使用使其增加汽車制動(dòng)效果。 但是有些特殊用途的汽車和經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車，由于長(zhǎng)期而又頻繁地制動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致行車制動(dòng)裝置過熱，所以在這些汽車上往往會(huì)增加各種不同型式的輔助制動(dòng)裝置，使其在運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定車速。 制動(dòng)器還可以分為摩擦式和非摩擦式兩大類。摩擦式制動(dòng)器是靠制動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力制動(dòng)；而非摩擦式制動(dòng)器通過其結(jié)構(gòu)形式可分為磁粉制動(dòng)器（利用磁粉磁化所產(chǎn)生的剪力來制動(dòng)）、磁渦流制動(dòng)器（利用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的大小而是汽車制動(dòng)）和水渦流制動(dòng)器等。 按照制動(dòng)件所處工作狀態(tài)還可以分為常閉式制動(dòng)器（常處于緊閘狀態(tài)，需施加外力才可以解除制動(dòng)）和常開式制動(dòng)器（常處于松閘狀態(tài)，需施加外力才可以進(jìn)行

14、制動(dòng)）。 按照操縱方式可分為人力、液壓、氣壓和電磁力操縱的制動(dòng)器。 按照制動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式可以分為外抱塊式制動(dòng)器、蹄式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器以與盤式制動(dòng)器等；我們經(jīng)常見到的就是塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器 1.3 塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器 塊式制動(dòng)器也叫鼓式制動(dòng)器，是一種傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，他是通過制動(dòng)塊在制動(dòng)輪 上壓緊來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的，現(xiàn)在的鼓式制動(dòng)器主要是式，它的制動(dòng)塊位于制動(dòng)輪的側(cè)，在制動(dòng)的時(shí)候制動(dòng)塊向外開，摩擦制動(dòng)輪的側(cè)，達(dá)到制動(dòng)的目的。其結(jié)構(gòu)圖如下面1-1所示: 圖1-1 鼓式制動(dòng)器 1.制動(dòng)器定位彈簧 2.推桿 3.調(diào)整楔 4.制動(dòng)輪缸 5.制動(dòng)底板 6.制動(dòng)蹄摩擦襯片 7

15、.調(diào)整楔拉簧 8.下回位彈簧 9.上回位彈簧 10.制動(dòng)桿 11.限位彈簧 12.彈簧座 這種制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是有良好的自剎作用；而且因?yàn)樗闹圃旒夹g(shù)層次較低，也是最早使用的剎車系統(tǒng)，因此制造成本要比碟式剎車低。但是也有很多缺點(diǎn)，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效果和散熱性要差許些，它制動(dòng)力的穩(wěn)定性也不好，在不同路面上的制動(dòng)力變化很大，不容易于掌握。并且由于散熱性能差，在制動(dòng)過程中會(huì)集量的熱量。會(huì)使制動(dòng)塊和輪鼓在高溫影響下發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，使得制動(dòng)效果變差。而且鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，需要定期調(diào)整剎車蹄的空隙，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在的剎車粉；由于鼓式制動(dòng)器是

16、通過剎車來令片密封于剎車鼓，造成剎車來令片磨損后的碎削無法散去，影響剎車鼓與來令片的接觸面從而影響剎車性能。而且在下雨天沾了雨水后會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成剎車失靈的狀況。 盤式制動(dòng)器又稱為碟式制動(dòng)器，是取其形狀而得名的。它是由液壓控制，制動(dòng)盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)圖如下1-2所示： 圖1-2 盤式制動(dòng)器 盤式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，盤式制動(dòng)器沿制動(dòng)盤方向施力，制動(dòng)軸不會(huì)受彎矩，徑向尺寸小，制動(dòng)性能穩(wěn)定。但是它的成本高。 與鼓式制動(dòng)器相比，它沒有摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)器效能受摩擦

17、系數(shù)的影響較小，所以效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只需要經(jīng)一兩次制動(dòng)就可恢復(fù)正常；而且輸出制動(dòng)力矩一樣的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動(dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量也很小，它不會(huì)像制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使得制動(dòng)器的間隙明顯增加從而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程太大；它很容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其它得保養(yǎng)修理作業(yè)也非常簡(jiǎn)單。所以現(xiàn)在車輛制動(dòng)器多采用盤式制動(dòng)器。 對(duì)于那些在工程礦山使用的機(jī)械車輛來說，由于它們通常是在路面極差（坡度陡、彎道多、經(jīng)常有積水等）的煤礦井下工作,運(yùn)行環(huán)境惡劣,巷道路面崎嶇不平,巷道多粉塵和煤泥,常有積水,并含有瓦斯,所以它們使用的制動(dòng)器,除了要滿足一定的制動(dòng)力外,還必須具有防爆、防水、抗污

18、染和穩(wěn)定可靠的特性；而且車輛本身質(zhì)量和負(fù)載很大，為了追求更高的工作效率，就要使其車速提高很多，則對(duì)制動(dòng)器的性能要求就更加嚴(yán)格了。 因?yàn)橹苿?dòng)器性能的優(yōu)劣直接影響到整車的性能。而其中盤式制動(dòng)器中的全封閉式實(shí)施多盤制動(dòng)器特別適用于煤礦井下作業(yè)。與傳統(tǒng)的蹄鼓式制動(dòng)器和鉗盤式制動(dòng)器相比,全封閉多盤濕式制動(dòng)器具有以下特點(diǎn): 1.工作面積大，在較小的體積下具有較大的制動(dòng)力矩，元件承受的壓力相應(yīng)低；2.能長(zhǎng)距離連續(xù)制動(dòng),在產(chǎn)生較高溫度時(shí),不會(huì)引起失控和失爆； 3.全封閉結(jié)構(gòu),使車輛在煤礦井下泥水路面行駛時(shí),確保制動(dòng)可靠； 4.多片摩擦,使摩擦片上單位面積受壓小,熱穩(wěn)定性好；摩擦片可以浸在油中進(jìn)行冷卻，

19、散熱條件好，大大提高了它的使用壽命； 5.易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化；只需要通過簡(jiǎn)單地改變摩擦片的數(shù)目，就可以得到很多不同制動(dòng)力矩的制動(dòng)器； 6.使用維修都很方便，間隙不需要調(diào)整； 這些優(yōu)點(diǎn)使得全封閉濕式多盤制動(dòng)器替代傳統(tǒng)的蹄鼓式制動(dòng)器,它會(huì)徹底解決了井下多泥水引起的制動(dòng)失靈、失效的難題,從真正意義上實(shí)現(xiàn)了膠輪車輛制動(dòng)系統(tǒng)的防爆與安全,可以極改善車輛制動(dòng)的平穩(wěn)性和對(duì)煤礦井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。為了車輛在井下工作安全,所以多采用性能較好的全封閉式濕式多盤式制動(dòng)器。 1.4 濕式多盤式制動(dòng)器的分類與其原理 濕式多盤式制動(dòng)器按照結(jié)構(gòu)與其原理可以分為普通型濕式多盤式制動(dòng)器、濕式多盤失壓制動(dòng)器和多功

20、能濕式多盤式制動(dòng)器三種。 普通型實(shí)施多盤式制動(dòng)器是采用壓力操縱來制動(dòng)，卸壓后彈簧解除制動(dòng)。壓力又進(jìn)入制動(dòng)油腔，作用在一個(gè)與摩擦片外徑一樣大小的活塞上，從而推動(dòng)活塞來壓緊摩擦片進(jìn)行制動(dòng)。這種制動(dòng)器一般安裝在汽車的輪端，作為行車制動(dòng)，它需一個(gè)液壓系統(tǒng)操縱制動(dòng)動(dòng)作，一旦管路出現(xiàn)爆裂等故障就無法實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，會(huì)給汽車安全行使帶來不便。為了保證汽車安全行駛就必須安裝一個(gè)停車制動(dòng)器，停車制動(dòng)器一般采用失壓制動(dòng)，兩套制動(dòng)器雖然保證了汽車的安全性，但是增加了零件的數(shù)量。 濕式多盤失壓制動(dòng)器是一種安全型濕式多盤式制動(dòng)器，除了具有濕式多盤式制動(dòng)器的特點(diǎn)以為對(duì)于汽車的安全行駛也起到非常重要的作用。使用濕式多盤失壓制

21、動(dòng)器可以使液壓制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，不需要第二套制動(dòng)器，行車制動(dòng)、停車制動(dòng)和緊急制動(dòng)都可以通過此制動(dòng)器完成，不需要增加停車制動(dòng)器，給汽車總體結(jié)構(gòu)帶來方便，實(shí)施多盤失壓制動(dòng)器采用彈簧進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)管道的油壓到了一定時(shí)就會(huì)推動(dòng)活塞壓緊摩擦片解除制動(dòng)，踏下制動(dòng)板時(shí)油壓卸荷，彈簧就會(huì)推動(dòng)活塞壓緊摩擦片進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)管道由于其他原因失壓時(shí)，制動(dòng)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)以確保汽車安全行駛，但是由于此制動(dòng)器使用彈簧進(jìn)行制動(dòng)，對(duì)于那些常常使用的汽車彈簧會(huì)由于長(zhǎng)期受到疲勞載荷，對(duì)彈簧的剛度、抗疲勞強(qiáng)度都必須很高。 多功能濕式盤式制動(dòng)器是結(jié)合了以上兩種濕式制動(dòng)器的特點(diǎn)，它在結(jié)構(gòu)上運(yùn)用了兩個(gè)活塞，兩種制動(dòng)方式。行車制動(dòng)與停車

22、制動(dòng)分別有兩個(gè)不同油壓的油路操縱，行車制動(dòng)力距是通過壓力油作用在行車制動(dòng)器的活塞上來產(chǎn)生的，當(dāng)行車制動(dòng)器的活塞腔注入壓力油時(shí)，活塞會(huì)推動(dòng)動(dòng)壓板使摩擦片壓緊產(chǎn)生摩擦力，此時(shí)摩擦力形成阻力矩使車輪制動(dòng)；解除行車制動(dòng)時(shí)則需要把壓力油卸掉，行車制動(dòng)器的活塞在彈簧恢復(fù)作用下離開動(dòng)壓板從而使摩擦片松開，使得摩擦阻力消除，是汽車解除制動(dòng)。停車制動(dòng)力由壓縮彈簧產(chǎn)生，行車時(shí)，駐車活塞腔進(jìn)入壓力油并且達(dá)到一定值時(shí)壓力油作用在活塞上使它離開壓板并且壓縮彈簧，使汽車處于非停車制動(dòng)狀態(tài)，摩擦片的脫離和壓緊僅與行車制動(dòng)器活塞的動(dòng)作有關(guān)，停車制動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，壓力油卸掉，彈簧在彈力的作用下推動(dòng)活塞進(jìn)而推動(dòng)壓板，是摩

23、擦片壓緊從而產(chǎn)生摩擦力，并且形成摩擦阻力使車輪制動(dòng)，而且在制動(dòng)過程中摩擦片始終浸在液壓油中會(huì)使制動(dòng)平穩(wěn)，磨損大大減少，使的使用壽命增加。 濕式多盤失壓制動(dòng)器是一種安全型濕式多盤制動(dòng)器,它除了具有普通型濕式多盤制動(dòng)器的特點(diǎn)外,還可以使液壓系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化, 不需要第2 制動(dòng)系統(tǒng)。工作制動(dòng)、停車制動(dòng)都由此制動(dòng)器完成，無需另加停車制動(dòng)器, 給總體布置帶來方便。所以在礦井下的無軌輔助運(yùn)輸車輛的制動(dòng)器采用此制動(dòng)器。 第2章制動(dòng)器理論分析 2.1 設(shè)計(jì)原始參數(shù) 1.在水平干硬路上面上，制動(dòng)器在額定載荷下制動(dòng)時(shí)制動(dòng)初速度Vo=20km/h,制動(dòng)距離小于等于8m。 2.車輛承載1

24、.5倍載荷在規(guī)定坡道16o時(shí)保持靜止，整車最大裝載質(zhì)量4000kg,整車整備質(zhì)量3000kg。 3.車輛應(yīng)設(shè)置工作制動(dòng)，工作制動(dòng)的最大靜態(tài)制動(dòng)力應(yīng)大于整車的最大質(zhì)量的50%。 4.車輛應(yīng)設(shè)置停車制動(dòng)，停車制動(dòng)應(yīng)在車輛運(yùn)行和動(dòng)力停止運(yùn)行時(shí)均起作用。停車制動(dòng)裝置要保證車輛在規(guī)定的坡道上承載1.5倍最大載荷，在最大為16O的坡道上能保持靜止?fàn)顟B(tài)。 2.2 汽車制動(dòng)性能 汽車制動(dòng)性能好壞，是安全行車最重要的因素之一，因此也是汽車檢測(cè)診斷的重點(diǎn)。汽車具有良好的制動(dòng)性能，遇到緊急情況，可以化險(xiǎn)為夷；在正常行駛時(shí)，可以提高平均行駛速度，從而提高運(yùn)輸生產(chǎn)效率。 汽車制動(dòng)性能通常是由制動(dòng)效能、制動(dòng)效能

25、恒定性和制動(dòng)時(shí)汽車方向穩(wěn)定性這三個(gè)方面來評(píng)價(jià)的。 制動(dòng)效能是指汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力，是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。它是由制動(dòng)力、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、和制動(dòng)時(shí)間來評(píng)定；制動(dòng)距離是指車輛在規(guī)定的初速度下急踩制動(dòng)時(shí)，從腳接觸制動(dòng)踏板(或手觸動(dòng)制動(dòng)手柄)時(shí)起至車輛停住時(shí)止，車輛駛過的距離。制動(dòng)距離與踏板力以與地面的附著情況有關(guān)；制動(dòng)距離越短性能越好；制動(dòng)減速度反映了制動(dòng)時(shí)汽車速度降低的速率，與地面制動(dòng)力與制動(dòng)器制動(dòng)力有關(guān)，制動(dòng)減速度越小性能越好；制動(dòng)時(shí)間是制動(dòng)過程所經(jīng)歷的時(shí)間，時(shí)間越短性能越好。 制動(dòng)效能恒定性是指制動(dòng)器的抗熱衰退性和抗水衰退性；抗熱衰退性能是防止車輛高速制動(dòng)、短時(shí)間

26、重復(fù)制動(dòng)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器溫度上升，摩擦力矩顯著下降這些現(xiàn)象。水衰退性是指當(dāng)車輛涉水后，制動(dòng)器因?yàn)檫M(jìn)水使其短時(shí)間制動(dòng)效能降低這種現(xiàn)象，這是由于制動(dòng)器進(jìn)水后摩擦系數(shù)下降，使其制動(dòng)效能降低，不過由于制動(dòng)器工作時(shí)會(huì)散熱，就會(huì)使水迅速蒸發(fā)，使得制動(dòng)效能恢復(fù)。 制動(dòng)時(shí)汽車方向穩(wěn)定性是指制動(dòng)時(shí)汽車按給定軌跡的行駛能力，即防止汽車制動(dòng)時(shí)跑偏、側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力。但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)車速要求為20km/h,一般不會(huì)發(fā)生此類現(xiàn)象，根據(jù)設(shè)計(jì)原則故不作參考。 2.3 制動(dòng)時(shí)詳細(xì)分析 2.3.1 制動(dòng)時(shí)受力分析 圖2-1 受力分析 —車輪制動(dòng)器的摩擦力矩（N·m） —地面制動(dòng)力（N） —

27、車輪對(duì)地面的作用力（N） —車輪半徑（m） —地面對(duì)車輪的支持力（N） —車軸對(duì)車輪的作用力（N） 說明：前橋和后橋載荷分配時(shí)1:1。 根據(jù)圖2-1所示和是一對(duì)作用力和反作用力，所以有： 。 2.3.2 地面制動(dòng)力 地面制動(dòng)力是使汽車制動(dòng)減速行駛的外力，它取決于： 1.制動(dòng)器的摩擦片、制動(dòng)盤的摩擦力矩。 2.輪胎與地面之間的切向作用力，即附著力。附著力的極限值有取決于摩擦系數(shù)f。 制動(dòng)時(shí) 沒有制動(dòng)時(shí) 2.3.3 制動(dòng)器制動(dòng)力的分析 制動(dòng)器制動(dòng)力是指在輪胎周圍殼服制動(dòng)器摩擦力矩所需要的力；即。 影響制動(dòng)器的制動(dòng)力的因素是地面制動(dòng)力和制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定；它取決于制

28、動(dòng)器結(jié)構(gòu)，而制動(dòng)器的摩擦副的摩察系數(shù)與車輪半徑有關(guān)，并與制動(dòng)器踏板力FP與制動(dòng)器的液壓或氣壓成正比。 對(duì)于地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、地面附著力關(guān)系一般情況下只考慮制動(dòng)時(shí)車輪做滾動(dòng)和抱死兩種情況： 1汽車制動(dòng)車輪滾動(dòng)時(shí)：地面制動(dòng)力= 制動(dòng)器制動(dòng)力FU。 2車輪抱死拖滑是：地面制動(dòng)力為極限值你，并且小于地面附著力。 即： 所以地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、地面附著力的關(guān)系如圖所示： 圖2-2 由圖可知首先取決于，但又受附著條件限制，只有當(dāng)汽車具有足夠的制動(dòng)氣制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供較大的附著力時(shí)才能獲得足夠的地面制動(dòng)力。 2.3.4 附著系數(shù)f 附著系數(shù)是指輪胎與地面的摩擦系

29、數(shù)，一般用平均附著系數(shù)，峰值附著系數(shù)，滑動(dòng)附著系數(shù)來衡量，在水平干硬路面上的平均附著系數(shù)見下表： 表2-1 瀝青混凝路面 平均附著系數(shù) 峰值附著系數(shù) 干 0.8～0.9 0.75 濕 0.5～0.7 0.45～0.7 附著系數(shù)高的路面，車子不容易打滑，行駛安全；附著系數(shù)低的路面，車子容易打滑，比如雪地，冰面等等。附著系數(shù)取決于道路的材料，路面狀況，花紋材料，輪胎結(jié)構(gòu)以與車輛運(yùn)動(dòng)速度等。 2.3.5 制動(dòng)車輛制動(dòng)效能 1 制動(dòng)減速度: 在不同路面上制動(dòng)時(shí)，地面制動(dòng)力有所不同，但考慮到最大附著力時(shí)地面制動(dòng)力 (水平路面上) （2-1） （

30、2-2） G—重力（N） g—重力加速度9.8m/s2 故制動(dòng)減速度的極值: 一般情況下車輪不抱死制動(dòng)，所以: 2 制動(dòng)距離S(): （2-3） （2-4） —制動(dòng)初速度20km/h —消除制動(dòng)器間隙所用時(shí)間（s） —制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所用時(shí)間（s） —最大制動(dòng)減速度(m/s2) 可見決定制動(dòng)器距離的主要因素是：制動(dòng)器起作用的時(shí)間和最大制動(dòng)減速度。 2.3.6 制動(dòng)器制動(dòng)力的比例關(guān)系 1.地面對(duì)前后輪法向反作用力、決定于、，如圖所示： 圖2-3 2.力和力矩的關(guān)系 以為研究對(duì)象，力和力矩的平衡方程式： (2-5) 以為研

31、究對(duì)象，力和力矩的平衡方程式： (2-6) 聯(lián)立（2-5）、（2-6）得到 (2-7) (2-8) 考慮到極限情況（前后輪抱死制動(dòng)）： 此時(shí)：（2-9） 把（2-9）代入（2-7）、（2-8）得到： （2-10） 此時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)力取得極限值 第3章濕式多盤式制動(dòng)器的計(jì)算

32、 3.1 設(shè)計(jì)原則 1.在水平干硬路上面上，制動(dòng)器在額定載荷下制動(dòng)時(shí)制動(dòng)初速度Vo=20km/h,制動(dòng)距離小于等于8m。 2.車輛承載1.5倍載荷在規(guī)定坡道16o時(shí)保持靜止，整車最大裝載質(zhì)量4000kg,整車整備質(zhì)量3000kg，總載荷為7000kg。 3.車輛應(yīng)設(shè)置工作制動(dòng)（使車輛減速與至停止行駛的制動(dòng)情況），工作制動(dòng)的最大靜態(tài)制動(dòng)大于50%整車的最大質(zhì)量。 4.車輛應(yīng)設(shè)置停車制動(dòng)（使車輛在平路或坡道上靜止不動(dòng)的制動(dòng)情況），停車制動(dòng)應(yīng)在車輛運(yùn)行和停止運(yùn)行時(shí)都起作用，停車制動(dòng)裝置要保證在規(guī)定的坡道上承載1.5倍最大載荷，在坡度為160坡道上可以保持靜止?fàn)顩r。 5.要保證車輛可以緊急制

33、動(dòng)（使車輛在緊急狀況下迅速停止行駛的制動(dòng)情況）。 6.已知汽車輪胎的型號(hào)為11.00-20，半徑為0.519m。 3.2 整車制動(dòng)力矩計(jì)算 3.2.1 制動(dòng)減速度的計(jì)算 1.不考慮制動(dòng)延遲時(shí)的制動(dòng)減速度： (3-1) 2.考慮制動(dòng)器延遲時(shí)間時(shí)的制動(dòng)減速度： 表3-1 制動(dòng)類型延遲時(shí)間的選取 制動(dòng)類型 時(shí)間 彈簧制動(dòng) 0.5s 液壓盤式制動(dòng) 0.35s 多片制動(dòng) 0.17s 氣壓制動(dòng) 0.4～0.8s 鼓式制動(dòng) 0.75s 選取彈簧制動(dòng)由表（3-1）知延遲時(shí)間為0.5s，得到：

34、 (3-2) 此時(shí)因制動(dòng)延遲運(yùn)行的制動(dòng)距離為： (3-3) 由（3-1）、（3-2）知最大制動(dòng)減速度: (3-4) 3.2.2 整車所需的最大制動(dòng)力矩的計(jì)算 1.按制動(dòng)減速度計(jì)算整車制動(dòng)力矩: —整車工作質(zhì)量（kg） —輪胎半徑（m） —最大制動(dòng)減速度(m/s2) 所以： （3-5） 2.按整車在160的坡道上駐車制動(dòng)計(jì)算整車制動(dòng)力矩: (3-6) 選取最大整車制動(dòng)力矩： （3-7） 考慮一定的制動(dòng)扭矩設(shè)備

35、，儲(chǔ)備系數(shù)為1.2～1.4,取1.3；可得知整車最大制動(dòng)力矩為: （3-8） 按照制動(dòng)時(shí)載荷分配可知制動(dòng)前后橋所需制動(dòng)力矩為： （3-9） 3.2.3 前后橋制動(dòng)器的制動(dòng)力: 1.（3-10） —摩擦系數(shù)0.08～0.1，取0.095 —摩擦副個(gè)數(shù)4～14 —折減系數(shù) —摩擦副等效作用半徑（mm） 2.等效作用半徑: (3-11) 其中—摩擦片的外半徑 —摩擦片的半徑 式3-11求得： 3.摩擦副個(gè)數(shù)與折減系數(shù)關(guān)系: 表3-1 n 2 4 6 8 10 12

36、k 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 取摩擦副個(gè)數(shù)8，折減系數(shù)0.96。 4.制動(dòng)力： 根據(jù)式（3-10）可得： (3-12) 把（3-9）、、、、代入式（3-12）中得： 3.3 彈簧的計(jì)算（后制動(dòng)器） 3.3.1 彈簧的選取 矩形彈簧的特點(diǎn)：特性呈線性，剛度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 普通彈簧的特點(diǎn)：雖然行程夠，但是力不足。 碟形彈簧的特點(diǎn)： 1. 碟形彈簧在較小的空間承受極大的載荷。與其他類型的彈簧比較，碟形彈簧單位體積的變形量較大，具有良好的緩沖吸震能力，特別是采用疊合組

37、合時(shí)，由于表面摩擦阻力作用，吸收沖擊和消散能量的作用更顯著。 2. 碟形彈簧具有變剛度特性。改變碟片截錐高度與碟片厚度的比值，可以得到不同的彈簧特性曲線，可為直線型、漸增型、漸減型或者是他們的組合形式。此外還可以通過由不同厚度碟片組合或由不同片數(shù)疊合碟片的不同組合方式得到變剛度特性。 3. 碟形彈簧由于改變碟片數(shù)量或碟片的組合形式，可以得到不同的承載能力和特性曲線，因此每種尺寸的碟片，可以適應(yīng)很廣泛的使用圍，這就使備件的準(zhǔn)備和管理都比較容易。 4. 在承受很大載荷的組合彈簧中，每個(gè)碟片的尺寸不大，有利于制造和熱處理。當(dāng)一些碟片損壞時(shí)，只需個(gè)別更換，因而有利于維護(hù)和修理。 5. 正確設(shè)計(jì)

38、、制造的碟形彈簧，具有很長(zhǎng)的使用壽命。 6. 由于碟形彈簧是環(huán)形的，力是同心方式集中傳遞的。 設(shè)計(jì)的制動(dòng)器屬于失效安全性濕式多盤式制動(dòng)器制動(dòng)器，它是通過彈簧來只制動(dòng)的，所以需要的彈簧而且在強(qiáng)度、變形力與壽命都有很高的要求，結(jié)合以上三種彈簧的特性，碟形彈簧最符合設(shè)計(jì)要求。 3.3.2 碟形彈簧種類 碟簧的設(shè)計(jì)主要考慮的是碟簧的組數(shù)和它的組合型式。 碟形彈簧有不同類型的組合型式，常見的有疊合、對(duì)合、復(fù)合這三種型式： 1.疊合組合：由n個(gè)同方向、同規(guī)格的碟簧組成。如下圖： 圖3-1 2.對(duì)合組合:由n個(gè)相向同規(guī)格的碟簧組成。如下圖： 圖3-2 3．復(fù)合組合：有疊

39、合與對(duì)合組成。如下圖： 圖3-3 3.3.3 制動(dòng)器碟簧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 1.在所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器碟簧安裝完畢后，螺栓給碟簧施加壓力，使其壓縮然后達(dá)到制動(dòng)，一旦車輛發(fā)動(dòng)，液壓系統(tǒng)油壓達(dá)到一定值，會(huì)再次壓縮碟簧，最終解除制動(dòng)。所以說從開始制動(dòng)到接觸制動(dòng)碟簧會(huì)壓縮兩次： 第一次壓縮到時(shí)使其制動(dòng)，第二次壓縮到時(shí)使制動(dòng)解除。如下圖所示： 圖3-4 當(dāng)平壓時(shí)，存在(0.75是最大變形) （3-13） 2．軸向尺寸：一組碟簧安裝時(shí)，軸向尺寸受限制，自由高度小于某一軸向尺寸安裝高度。 碟簧自由高度+碟簧螺栓頭部高度+墊片高度=軸向高度。 3.徑向尺寸:碟簧的外徑 3.3.4 碟簧方

40、案的選取 在此設(shè)計(jì)中需要碟簧為復(fù)合類型，下表為設(shè)計(jì)的兩種方案的預(yù)選參數(shù)： 表3-2兩種方案預(yù)選參數(shù) 方案 摩擦副n 碟簧組組數(shù)m 摩擦片間隙 一 8 10 0.2 二 8 14 0.3 方案一的計(jì)算： 1.預(yù)選摩擦副，碟簧組組數(shù)，鋼片粉片間隙值，取0.2。 一組復(fù)合碟簧所需產(chǎn)生的制動(dòng)力為: (3-14) 需要疊合兩片,所以單片碟簧所需的制動(dòng)力: (3-15) 考慮磨損量取,根據(jù)碟簧變形量和彈力的線性關(guān)系取A系列彈簧，選碟簧規(guī)格為31.5，即A2-31.5，如下表所示： 表3-3系列A， 類別 D/mm d

41、/mm t/mm /mm H0/mm P/N /mm /mm 2 31.5 16.3 1.75 0.7 2.45 3900 0.53 1.92 —碟簧外徑（mm） —碟簧徑（mm） —碟簧厚度（mm） —碟簧壓平時(shí)變形量計(jì)算值（mm） —碟簧的自由高度（mm） —單個(gè)碟簧的載荷（N） —單片碟簧變形量（mm） 設(shè)對(duì)合數(shù)y。,因呈線性關(guān)系，所以有式（3-13）存在，可知、的變形量、： (3-16) 得：

42、 (3-17) 打開摩擦片所需間隙為: (3-18) 2.碟簧對(duì)合數(shù)的計(jì)算： (3-19) 將（3-17）代入上式，求得： ,所以取15對(duì)合 3.碟簧自由高度： (3-20) 4.碟簧組的軸向尺寸： （3-21） 5.碟簧組的徑向尺寸：31.5mm 方案二的計(jì)算： 1.預(yù)選摩擦副，碟簧組組數(shù)，鋼片粉片間隙值，取0.3。 一組復(fù)合碟簧所需產(chǎn)生的制動(dòng)力為:

43、 (3-22) 需要疊合兩片,所以單片碟簧所需的制動(dòng)力: (3-23) 考慮磨損量取,根據(jù)碟簧變形量和彈力的線性關(guān)系取A系列彈簧，選碟簧規(guī)格28，即A2-28，如下表所示: 表3-4 系列A， 類別 D/mm d/mm t/mm /mm H0/mm P/N /mm /mm 2 28 14.2 1.5 0.65 2.15 2850 0.49 1.66 設(shè)對(duì)合數(shù)y。,因呈線性關(guān)系，所以有式（3-13）存在，可知的變形量: (3-24) 得：

44、 (3-25) 打開摩擦片所需間隙為: (3-26) 2.碟簧對(duì)合數(shù)的計(jì)算： (3-27) 將（3-17）代入上式，求得,所以取19對(duì)合 3.碟簧自由高度： (3-28) 4.碟簧組的軸向尺寸： （3-29） 5.碟簧組的徑向尺寸：28mm 3.3.5 碟簧方案的校核 方案一的校核: 有一個(gè)由10對(duì)合、兩疊合碟簧A2-31.5 GB

45、/T 1972-2005組成的碟簧組，受預(yù)加載荷,工作載荷； 碟簧負(fù)荷： 當(dāng),即碟簧壓平時(shí)，上式化簡(jiǎn)為： (3-30) 式中—單個(gè)碟簧的載荷(N) —壓平時(shí)碟形彈簧載荷計(jì)算值（N） —碟簧厚度(mm) —碟簧外徑（mm） —單片碟簧的變形量（mm） —碟簧壓平時(shí)變形量的計(jì)算值（mm） —彈性模量（） —泊松比 折減系數(shù) 系數(shù)得值可根據(jù)從下表中查取： 表3-5 C=D/d 1.90 1.92 1.94 1.96 1.98 2.00 2.02 2.04 0.672

46、0.677 0.682 0.686 0.690 0.694 0.698 0.702 1.197 1.201 1.206 1.211 1.215 1.220 1.224 1.229 1.339 1.347 1.355 1.362 1.370 1.378 1.385 1.393 注：對(duì)于無支撐面的碟簧 由表（3-4）、表（3-6）、式（3-30）得： 因此: (3-31) 通過查看下圖單片彈簧特性曲線： 圖3-5 按不同計(jì)算的碟簧特性曲線 由上圖3-5，按照查出:

47、 故： 通過查看下圖找到疲勞破壞關(guān)鍵部位： 圖3-6 碟簧疲勞破壞關(guān)鍵部位 由上圖，按,可得疲勞破壞關(guān)鍵點(diǎn)為Ⅱ點(diǎn)：如圖3-7所示： 圖3-7 計(jì)算碟簧時(shí)的應(yīng)力點(diǎn)示意圖 Ⅱ點(diǎn)的應(yīng)力是： (3-32) 式中（3-32）中： 由表3-3、表3-5、式3-32求得： 當(dāng) 則求出碟簧計(jì)算應(yīng)力幅： 通過查看下圖3-8： 圖3-8 彈簧的極限應(yīng)力曲線 由上圖3-8中在處時(shí)，疲勞強(qiáng)度上限應(yīng)力為, 可求得疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅為： 因?yàn)?，所以滿足疲勞強(qiáng)度要求，所以此次方案滿足設(shè)計(jì)要求。 方案二的

48、校核: 有一個(gè)由14對(duì)合、兩疊合碟簧A2-28 GB/T 1972-2005組成的碟簧組，受預(yù)加載荷,工作載荷； 碟簧負(fù)荷： 當(dāng),即碟簧壓平時(shí)，上式化簡(jiǎn)為： (3-33) 由表（3-3）、表（3-4）、式（3-32）得： 因此: (3-34) 由圖3-5，按照查出： 故： 由圖3-6，按,可得疲勞破壞關(guān)鍵點(diǎn)為Ⅱ點(diǎn)：如圖3-7所示 Ⅱ點(diǎn)的應(yīng)力是： (3-35) 由表3-3、表3-5、式3-35求得：

49、 當(dāng) 則求出碟簧計(jì)算應(yīng)力幅： 通過查看圖3-8中在處時(shí)，疲勞強(qiáng)度上限應(yīng)力為, 可求得疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅為： 因?yàn)?所以不滿足疲勞強(qiáng)度要求，所以此次方案不滿足設(shè)計(jì)要求。 從這兩方案中得知第一種方案符合設(shè)計(jì)要求。 3.3.6 碟簧組設(shè)計(jì)方案有關(guān)數(shù)據(jù) 通過計(jì)算可知方案一符合設(shè)計(jì)要求，所以碟簧組所需設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)如下: 1.碟簧規(guī)格： A2-31.5 GB/T 1972-2005 2.復(fù)合碟簧形式 疊合兩片對(duì)合15片 3.單片碟簧制動(dòng)時(shí)要求所需的變形量: 得： 4.單片碟簧制動(dòng)時(shí)要求所需的變形力: 5.單片碟簧加大預(yù)加載荷的力: 6.

50、單片碟簧加大預(yù)加載荷時(shí)的變形量: 7.單片碟簧工作載荷: 8.單片碟簧工作變形量: 9.碟簧組磨損極限： 10.單片碟簧由解除制動(dòng)到制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的變形量: 11.復(fù)合碟簧組由解除制動(dòng)到制動(dòng)狀態(tài)時(shí)變形量： 12.校核： 疲勞破壞關(guān)鍵點(diǎn)在Ⅱ點(diǎn)，校核通過。 13.碟簧組自由高度: 14.碟簧組預(yù)加載荷高度 15.碟簧組工作載荷高度 16.摩擦片比壓: (3-36) 式中：—復(fù)合碟簧對(duì)合數(shù)； —復(fù)合碟簧疊合數(shù)； —摩擦片面積；

51、 (3-37) 將式（3-36）代入（3-35）得： 17.預(yù)取碟簧組數(shù): 18.預(yù)變形時(shí)，Ⅱ點(diǎn)應(yīng)力為: 19.預(yù)變形時(shí)，Ⅱ點(diǎn)應(yīng)力為: 20.碟簧的計(jì)算應(yīng)力幅: 21.碟簧的疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅： 因，故可以滿足疲勞強(qiáng)度的要求。 即碟簧組如圖3-9所示： 圖3-9 碟簧組合 第4章制動(dòng)器設(shè)計(jì)方案 4.1 制動(dòng)器總體結(jié)構(gòu)： 如下圖，4-1時(shí)設(shè)計(jì)出的制動(dòng)器的總體結(jié)構(gòu)，他有兩部分組成，一個(gè)是高壓油腔，另外一個(gè)是潤(rùn)滑油腔，它主要是由靜殼4、活塞6、靜壓盤7、鋼片8、粉片9、動(dòng)殼10、動(dòng)壓盤11、碟簧組14這些主要零件構(gòu)成的，工作原理是通過彈簧制

52、動(dòng)，液壓釋放；通過幾組碟形彈簧組14壓縮作用到壓盤，使動(dòng)壓盤11移動(dòng)，將彈簧力傳遞到摩擦片上，使得粉片8和鋼片9壓緊，就會(huì)使車輛產(chǎn)生制動(dòng)；當(dāng)活塞腔充液后，活塞6就會(huì)產(chǎn)生右移會(huì)再次壓縮碟形彈簧組14，這時(shí)鋼片8和粉片9就會(huì)逐漸脫離接觸，時(shí)車輛解除制動(dòng)。 圖4-1 設(shè)計(jì)的制動(dòng)器整體結(jié)構(gòu)方案 1.進(jìn)油口 2.法蘭3.O型圈4.靜殼 5.浮封環(huán) 6.活塞 7.靜壓盤 8.鋼片 9.粉片 10.動(dòng)殼 11動(dòng)壓盤12后輪轂螺栓 13螺栓 14.碟簧組 15.輪轂 16.O型圈 4.2局部零件設(shè)計(jì)方案 4.2.1 摩擦片選取與布置 用于制動(dòng)器的摩擦材料，通常在很高的剪力和

53、溫度條件下工作，要求這類材料能吸收動(dòng)能，并將動(dòng)能轉(zhuǎn)化熱能散發(fā)到空氣中。其工作溫度和溫升速度是影響性能的主要因素，制動(dòng)器工作時(shí)，吸收的能量越大，完成制動(dòng)時(shí)間越短，則溫升越高，摩擦材料的工作溫度如超過許用工作溫度，性能會(huì)顯著惡化，對(duì)摩擦材料的基本性能如下： 1.摩擦因數(shù)越高而穩(wěn)定，具有良好的恢復(fù)性能； 2.耐磨性好，允許壓強(qiáng)大，又不損傷對(duì)偶材料； 3.有一定的耐油、耐濕、抗腐蝕與抗膠合性能； 4.有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的制造工藝性。 在這次設(shè)計(jì)的摩擦片材料銅基粉末，許用壓強(qiáng)可達(dá)2.74-3.92MPa. 通過計(jì)算可知摩擦片共有7個(gè)，粉片9和鋼片8是相間排列的，鋼片要比粉片多一個(gè)

54、，所以粉片需要3個(gè)，鋼片需要4個(gè)，它們的排列結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-2 4.2.2 動(dòng)殼零件的設(shè)計(jì) 鋼片8外花鍵應(yīng)該和動(dòng)殼10的花鍵相配合，在制動(dòng)器安置在車輛上需要用后輪轂螺栓12把動(dòng)殼10和輪轂相連接，動(dòng)殼10和后輪轂螺栓12時(shí)采用過盈配合.為了防止?jié)櫥颓宦┯托枰趧?dòng)殼10和輪轂配合安裝O型圈16，所以在動(dòng)殼10上需要設(shè)計(jì)O型圈溝槽，通過查手冊(cè)可以知其所選O型圈16規(guī)格和其相應(yīng)的溝槽尺寸，并且在動(dòng)殼10和靜殼4接觸處也要安裝浮封環(huán)5進(jìn)行密封，通過相關(guān)資料找出所需那種型號(hào)以與其溝槽尺寸；其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-3 動(dòng)殼結(jié)構(gòu) 4.2.3 活塞零件的設(shè)計(jì) 而粉片9的花鍵應(yīng)該

55、和活塞6的外花鍵相配合，活塞花鍵邊考慮到加工應(yīng)該留有退刀槽，活塞頭部需要安裝在靜殼4的活塞腔，但是由于活塞6和靜殼4有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以活塞6頭部和靜殼4要留有一定間隙。而且碟簧組14需要安裝在活塞6的彈簧腔，為防止油從活塞6與靜殼4相接處漏出，所以在活塞需要安裝O型圈3，就要設(shè)計(jì)出其所需的溝槽尺寸，通過查手設(shè)計(jì)冊(cè)即可得出它們的尺寸；其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-4 活塞結(jié)構(gòu) 4.2.4 動(dòng)壓盤和靜壓盤零件設(shè)計(jì) 在摩擦片兩側(cè)的鋼片8要和壓盤7、11緊貼著，動(dòng)壓盤11和靜壓盤7的最大徑向尺寸和粉片9外徑相關(guān)，靜壓盤7和動(dòng)壓盤11的最小徑向尺寸要和鋼片8徑相關(guān)，靜壓盤7緊貼靜殼4并與之緊固為一體

56、，動(dòng)壓盤9和活塞6緊貼用螺栓緊固為一體。在靜壓盤7上要留有通氣口，而且要和靜殼4用螺栓緊固在一起，因?yàn)榛钊?存在軸向運(yùn)動(dòng)，所以軸向方向和活塞6之間也要留有一定間隙。 4.2.5 靜殼零件的設(shè)計(jì) 在靜殼4上有與活塞6腔相通的進(jìn)油接口和排空嘴。而且要有與靜壓盤想通的通氣孔，而且留有與法蘭2相接螺栓孔， 4.2.6 碟簧組分布 通過前面計(jì)算可知碟簧組有10組。疊在一起的碟形彈簧組14通過螺栓來連接，碟簧組13兩側(cè)分別要壓在彈簧腔底和動(dòng)壓盤9上。而且要用螺栓13來固定。則碟簧組分布可以如下圖所示： 圖 4-5 10組碟簧組分布圖 在潤(rùn)滑油腔設(shè)計(jì)進(jìn)油接口和放油塞。安裝制動(dòng)器時(shí)不僅要?jiǎng)託?/p>

57、和輪轂連接，靜殼也要與法蘭用螺栓相連接。在設(shè)計(jì)過程中所需要一些標(biāo)準(zhǔn)零件如螺栓、墊圈、O型圈等都需要我們查設(shè)計(jì)手冊(cè)來完成，而且在設(shè)計(jì)零件時(shí)還要查出它們所需的形位公差。 4.3典型零件校核和加工工藝 活塞零件： 圖4-6 活塞 4.3.1 活塞上花鍵校核（花鍵承載能力計(jì)算法）： 活塞和摩擦片的花鍵副 制動(dòng)器輸入轉(zhuǎn)矩,活塞外花鍵結(jié)合長(zhǎng)度,所選條件是45號(hào)鋼，硬度為，屈服強(qiáng)度為,抗拉強(qiáng)度. 1.載荷計(jì)算 名義切向力: （4-1） —分度圓直徑(mm) （4-2） 式4-1得： 單位載荷: （4-3） —分度圓上壓角 式4-3得 2.齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 齒

58、面壓應(yīng)力: （4-4） —工作齒高（mm） （4-5） —外花鍵大徑基本尺寸（mm） —花鍵小徑基本尺寸（mm） 式4-5得： 式4-4得 齒面許用壓應(yīng)力: （4-6） —齒面接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)，，取1.3； —使用系數(shù)，取1.25； —齒側(cè)間隙系數(shù)，取1.1； —分配系數(shù)，取1.1； —軸向偏載系數(shù)，取1.6； 式4-6得： 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度條件，安全。 3.齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 齒根彎曲應(yīng) （4-7） —全齒高(mm) （4-8） —外花鍵小徑基本尺寸（mm） 式4-8得： —花鍵齒根危險(xiǎn)截面（最大彎曲應(yīng)力處）的弦齒厚（mm） （4-

59、9） —分度圓弧齒厚（mm） —漸開線起始圓直徑（mm） （4-10） —基圓直徑（mm） 當(dāng)時(shí)，; —外花鍵作用齒厚上偏差，經(jīng)查表4-1得： 表4-1 分度圓直徑 D/mm 作用齒厚上偏差 基本偏差h 0 式4-10得：,取; 式4-9 得：; 使4-7 得： 齒根許用彎曲應(yīng)力： （4-11） —抗彎強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)，，取1.3； 式4-11得： 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度條件，安全。 4.齒根剪切強(qiáng)度計(jì)算： 齒根最大扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力 （4-12） —靠近花鍵收尾處的剪切應(yīng)力（MPa）； （4-13） —作用直徑（當(dāng)量應(yīng)力處的直徑）

60、（mm） （4-14） —確定作用直徑的轉(zhuǎn)換系數(shù)，可查下表4-2： 表4-2 類型 K值 輕系列矩形花鍵 0.5 中系列矩形花鍵 0.45 較少齒漸開線花鍵 0.3 較多齒漸開線花鍵 0.15 取得； 式4-14得： 式4-13得： —應(yīng)力集中系數(shù)； （4-15） —外花鍵齒根圓弧最小曲率半徑（mm）； 式4-15得： 式4-12得： 許用應(yīng)力: （4-16） 式4-16得： 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度條件，安全。 5.齒面磨損能力計(jì)算： 花鍵副在108循環(huán)數(shù)以下工作時(shí)耐磨損能力計(jì)算: 齒面壓應(yīng)力, 齒面磨損許用壓應(yīng)力查下表4-3： 表4-3

61、 值 值 未經(jīng)熱處理20HRC 調(diào)制處理28HRC 淬火 滲碳、滲氮淬火60HRC 未經(jīng)熱處理 0.028×布氏硬度值 40HRC 45HRC 50HRC 調(diào)制處理 0.032×布氏硬度值 淬火 0.3×布氏硬度值 95 110 135 170 185 205 滲碳滲氮淬火 0.4×布氏硬度值 得: 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度條件，安全。 花鍵副長(zhǎng)期工作無磨損時(shí)耐磨能力計(jì)算： 齒面壓應(yīng)力，齒面磨損許用壓應(yīng)力經(jīng)查表4-3得: 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度條件，安全。 5.外花鍵的扭轉(zhuǎn)與彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 外花鍵在扭轉(zhuǎn)和彎曲的作用下，將

62、產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，這兩種應(yīng)力合成當(dāng)量應(yīng)力： （4-17） 其中（4-18） —作用在花鍵副上的彎矩（） 式4-17得: 許用應(yīng)力: （4-19） 式4-19得 計(jì)算結(jié)果：滿足的強(qiáng)度要求，安全。 4.3.2 螺栓的校核 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是合理的確定螺栓的數(shù)目和布置形式，分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)分度和劃線。 一般來說，螺栓受載荷的形式不外乎是受軸向力和受橫向力，在軸向力的作用下，螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形和斷裂；而在橫向力的作用下，當(dāng)采用鉸制孔用螺栓時(shí)，螺栓桿和孔壁的貼合面上可能發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷等，

63、所以對(duì)于受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的精力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中連接的擠壓強(qiáng)度對(duì)連接的可靠性起決定性作用。 在活塞中的螺栓其工作情況時(shí)擰緊螺栓后，再加上軸向載荷，相當(dāng)于螺栓連接即受預(yù)緊力，又受橫向載荷的作用,所以螺栓的最大拉伸力為： 式中：—螺栓的剩余預(yù)緊力，見下表： 表4-4 工作情況 一般連接 變載荷 沖擊載荷 壓力容器或重要連接 值 得： 從前面計(jì)算可知

64、軸向最大載荷 得： 1.則螺栓所受最大拉應(yīng)力： 螺栓許用拉應(yīng)力: 式中：—螺栓材料屈服點(diǎn)（MPa），見表4-5： —安全系數(shù)，見表4-6： 表4-5 鋼號(hào) 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 疲勞極限 拉壓 彎曲 40 可得： 表4-6 預(yù)緊連接的螺栓安全系數(shù) 材料種類 靜載荷 動(dòng)載荷 碳鋼 合金鋼 可得： 得： 計(jì)算

65、結(jié)果滿足：，所以安全。 2.螺栓應(yīng)力幅： 式中：-相對(duì)剛度系數(shù)，見下表： 表4-7 墊片材料 金屬（無墊片） 皮革 銅皮石棉 橡膠 0.7 0.8 0.9 可得： 得： 螺栓的許用應(yīng)力幅: 式中：—尺寸因數(shù)，； —螺紋制造工藝因數(shù)，； —受力不均勻因數(shù)，； —螺栓材料的疲勞極限，見表4-5； —缺口應(yīng)力集中因數(shù)，； —安全因數(shù)，； 得： 計(jì)算結(jié)果：滿足，所以安全。 4.3.3活塞加工工藝（見附表1） 第5章 總結(jié)

66、制動(dòng)器設(shè)計(jì)參數(shù) 制動(dòng)器類型 后制動(dòng)器 載荷分布 前橋載荷：后橋載荷=1:1 最大制動(dòng)減速的 2.96 最大整車制動(dòng)力矩 后橋制動(dòng)力矩 制動(dòng)力 制動(dòng)器尺寸 制動(dòng)油壓 3.16MPa 解除制動(dòng)油壓 4.07MPa 這次制動(dòng)器的設(shè)計(jì)主要是在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使其符合礦井下輔助運(yùn)輸?shù)囊?，雖然設(shè)計(jì)順利完成，但是其中還存在著許多不足之處，如放油塞的設(shè)計(jì)位置，靜壓盤與動(dòng)壓盤的厚度設(shè)計(jì)，都需要進(jìn)一步改進(jìn)，但是由于時(shí)間有限所以只能在以后將其完善；在這次設(shè)計(jì)過程中許多方面都沒有考慮進(jìn)去，比如散熱、制動(dòng)噪音、排氣污染等問題，由于我們的學(xué)習(xí)圍有限只能將其忽略。但是在實(shí)際應(yīng)用中都必須考慮到位。 參考文獻(xiàn)： [1]戴志曄. 輕型無軌輔助運(yùn)輸車輛制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2007,28(3)：1-3. [2]王晉鳳，宋恩澤，付其等.礦用防爆膠輪車的制動(dòng)形式[J].機(jī)械管理開發(fā)，2002,67（3）:31-33. [3]高夢(mèng)熊，王聰，杜元元等.地下裝載機(jī)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[J].礦山機(jī)械，2008（08）19-22