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CA7160后輪制動器
摘要
汽車的制動性是汽車的主要性能之一。制動系統(tǒng)可分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、應(yīng)急制動系統(tǒng)及輔助制動系統(tǒng)等。用以使行駛中的汽車降低速度甚至停車的制動系統(tǒng)稱為行車制動系統(tǒng)；用以使已停駛的汽車駐留原地不動的制動系統(tǒng)則稱為駐車制動系統(tǒng)；在行車制動系統(tǒng)失效的情況下，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的制動系統(tǒng)稱為應(yīng)急制動系統(tǒng)；在行車過程中，輔助行車制動系統(tǒng)降低車速或保持車速穩(wěn)定，但不能將車輛緊急制停的制動系統(tǒng)稱為輔助制動系統(tǒng)。任何一套制動系統(tǒng)均由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)組成.制動器是制動系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車輛運動或運動趨勢的力的部件，本次設(shè)計是針對車型為CA7160的后輪制動器,類型為領(lǐng)從蹄式制動器，制動蹄采用浮式支撐，附裝有駐車制動機構(gòu)。
關(guān)鍵詞： 制動器 設(shè)計 摩擦
The Design of CA7160’s Brake
Abstract
The ability of automobile . Vehicular braking systems can be divided into the braking system, brake system, emergency braking systems and auxiliary braking systems. To make a moving vehicle to reduce the speed of the braking system and even parking braking system known as the road; to have been suspended so that the presence of the car to stay put while the braking system known as the parking brake system; at failure of the braking system traffic cases, to ensure that motor vehicles can slow down or stop implementation of the emergency braking system known as the braking system; in the road, the auxiliary braking system to reduce traffic speed or maintain speed and stability, but emergency vehicles can not be suspension system known as the auxiliary braking system brakes. The above-mentioned brake system, brake system and the road car braking system in each car must have the. The braking system is composed of brake and braking actuating mechanisms. Brake is the component of braking system, which is used to produce forces to block the movement of automobile or the movement trend. This design aims at the rear-wheel brake of the CA7160. The break’s type is leading trailing shoe brake. I use the floating shoe as the brake shoe. I also add the parking break in my design.
Keywords Brake Design Friction
目 錄
緒論： 1
第一章：
1.1制動系統(tǒng)概述 1
1.1.1制動系統(tǒng)的工作原理 1
1.1.2制動系設(shè)計要求 3
1.1.2 制動系設(shè)計意義 4
1.2設(shè)計準備 5
1.3制動器類型的選擇 6
第二章：
2.1 CA7160后輪制動器主要參數(shù)的確定: 8
2.4.1 主要參數(shù)的確定確定方法 8
2.4.2 CA7160后輪制動器主要參數(shù)選擇結(jié)果 11
2.2 CA7160后輪制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11
2.5.1 制動鼓 11
2.5.2 制動蹄 12
2.5.3 制動底板 13
2.5.4 制動蹄的支承 13
2.5.5 制動輪缸 14
2.5.6 摩擦襯片 14
2.5.7 CA7160后輪制動器主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果 15
2.5.8 CA7160后輪制動器蹄與鼓之間的間隙自動調(diào)整裝置 15
第三章:
3.1 CA7160后輪制動器零件強度計算 17
3.1.1強度計算準備 17
3.1.2緊固摩擦片鉚釘?shù)眉魬?yīng)力驗算 17
3.2 CA7160后輪制動器設(shè)計計算 17
3.2.1壓力沿襯片的分布規(guī)律 17
3.2.2計算蹄片上的制動力矩 19
3.2.3襯片磨損特性的計算 19
3.2.4制動因素分析計算 21
3.2.5制動輪缸直徑與工作容積 23
設(shè)計總結(jié)： 25
致謝 26
參考文獻： 27
第一章
1 緒論
汽車的制動性是汽車的主要性能之一，它為汽車安全行駛提供了重要保證。隨著高速公路的迅速發(fā)展和汽車車速的提高，設(shè)計一套可靠、穩(wěn)定的制動系統(tǒng)將給駕駛者和乘客的人身財產(chǎn)安全提供有力的保障。改善汽車制動性也始終是汽車設(shè)計制造和使用部門的重要任務(wù)。
1.1制動系統(tǒng)概述
人們?yōu)榱藵M足生活和工作的需要，希望汽車行駛速度盡量地快，但必須以保證行駛安全為前提。汽車除能高速行駛外，在即將轉(zhuǎn)向、行經(jīng)不平路面、兩車交會、遇到障礙或危險時，都須減低車速。有時需要在盡可能短的距離內(nèi)將車速降到很低，甚至為零。如果汽車不具備這—性能，高速行駛就不可能實現(xiàn)。
汽車在下長坡時，在重力作用下，有不斷加速到危險程度的趨向。此時應(yīng)當將車速限制在—定的安全值以內(nèi)，并保持穩(wěn)定。此外，對已停駛(特別是在坡道上停駛)的汽車，應(yīng)使之可靠地駐留原地不動。
使行駛中的汽車減速甚至停車，使下坡行駛的汽車的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車保持不動等作用統(tǒng)稱為制動。
對汽車起到制動作用的只能是作用在汽車上的，方向與汽車行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車上的滾動阻力、上坡阻力、空氣阻力都能對汽車起制動作用，但這些外力的大小都是隨機的、不可控制的。因此汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，通過外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。這種可控制的對汽車進行制動的外力稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即稱為制動系。
1.1.1制動系統(tǒng)的工作原理
一般制動系的工作原理可用圖1.1所示的一種簡單的液壓制動系示意圖來說明。
圖（1.1）
—個以內(nèi)圓面為工作表面的金屬的制動鼓8固定在車輪輪毅上，隨車輪一同旋轉(zhuǎn)。在固定不動的制動底板11上，有兩個支承銷12，支承著兩個弧形制動蹄10的下端。制動蹄的外圓面上又裝有一般是非金屬的摩擦片9。制動底板上還裝有液壓制動輪缸6，用油管5與裝在車架上的液壓制動主缸4相連通。主缸中的活塞3可由駕駛員通過制動踏板機構(gòu)來操縱。
制動系不工作時，制動鼓的內(nèi)圓面與制動卸摩擦片的外圓面之間保持有一定的間隙，使車輪和制動鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。要使行駛中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動踏板l，通過推桿2和主缸活塞3，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸6，并通過兩個輪缸活塞7推使兩制動蹄10繞支承銷12轉(zhuǎn)動，上端向兩邊分開而以其摩擦片9壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動蹄就對旋轉(zhuǎn)著的制動鼓作用一個摩擦力矩,其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對路面作用一個向前的作用力，同時路面也對車輪作用一個向后的反作用力，即制動力。制動力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架及車身，迫使整個汽車減速。制動力愈大，汽車減速度也愈大。當放開制動踏板時．回位彈簧13即將制動蹄拉回原位，摩擦力矩和制動力消失，制動作用即行終止。
圖1.1所示的制動系中，由制動鼓8、摩擦片9和制動蹄10所構(gòu)成的系統(tǒng)產(chǎn)生了一個制動力矩(摩擦力矩)以阻礙車輪轉(zhuǎn)動該系統(tǒng)稱為制動器。
顯然，阻礙汽車運動的制動力不僅取決于制動力矩還取決于輪胎與路面間的附著條件。如果完全喪失附著，則這種制動系事實上不可能產(chǎn)生制動汽車的效果的不過，在討論制動系的結(jié)構(gòu)問題時，一般都假定具備良好的附著條件。
上述這種用以使行駛中的汽車減低速度甚至停車的制動系稱為行車制動系，是在行車過程中經(jīng)常使用的。用來使己停駛的汽車駐留原地不動的另一套裝置則稱為駐車制動系。這兩個制動系是每一輛汽車都必須具備的。此外，許多國家還規(guī)定汽車必須具有第二制動系，其作用是在行車制動系失效的情況下保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車。經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車，若單靠行車制動系來達到下長按時穩(wěn)定車速的目的，則可能導(dǎo)致行車制動系的制動器過熱而降低制動效能，甚至完全失效，所以山區(qū)用汽車還應(yīng)具備主要在下坡時用以穩(wěn)定車速的輔助制動系。
裝設(shè)在車輛上的所有各種制動系總稱為制動裝置。
1.1.2 制動系設(shè)計要求
設(shè)計制動系時應(yīng)滿足如下主要要求：
1)足夠的制動能力。行車制動能力，用—定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標評定，詳見JB3939—85；駐坡能力是指汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度，詳見JB019—85。
2)工作可靠。行車制動至少有兩套獨立的驅(qū)動制動器的管路。當其中的一套管路失效時，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定值的30％。行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機構(gòu)各自獨立。行車制動裝置都用腳操縱，其它制動裝置多為手操縱。
3)用任何速度制動標準，汽車都不應(yīng)當喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評價詳見JB3939—85。
4)防止水和污泥進入制動器工作表面。
5)要求制動能力的熱穩(wěn)定性良好。具體要求詳見JB3935—85和JB4200—86。
6)操縱輕便．并具有良好的隨動性。
7)制動時制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。
8)作用滯后性應(yīng)盡可能短。作用滯后性是指制動反應(yīng)時間，以制動踏板開始動作至達到給定的制動效能所得的時間來評價。氣制動車輛反應(yīng)時間較長，要求不得超過0.6s，對于汽車列車不得超過0.8s。
9)摩擦襯片(塊)應(yīng)有足夠的使用壽命。
10)摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu)。
11)當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)裝有音響或光信號等報警裝置。
1.1.3設(shè)計意義
本次設(shè)計是針對車型為CA7160的后輪制動器進行的。目前世界各國針對石油等能源日益緊缺，而在國內(nèi)大力推行低排量，低能耗的汽車使用。CA7160的車型排量不大，也擁有較為合適的動力性，可以作為一般的個人用車，隨著人民生活水平日益提高，個人用車的普及，在我國這類型號排量的乘用車擁有很大的市場，當前各大汽車廠都生產(chǎn)和銷售這類車型的汽車。為該型號的汽車后輪設(shè)計制動器一方面需要考慮是否能為汽車制動提供可足夠的制動力，另一方面又需要考慮經(jīng)濟性和適用性。介于此次設(shè)計是針對普通車型的零部件，也就使得這次設(shè)計具有了廣泛性和通用性的。
1.2 設(shè)計準備:
1）在制動器設(shè)計中預(yù)定給定的主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表1.1
汽車總質(zhì)量（kg）
1030
整備質(zhì)量（kg）
1420
軸距（mm）
2475
輪距（mm）
前
1427
后
1422
輪胎
175/70R13T
車輪有效半徑（mm）
287.6
制動力分配
0.8
質(zhì)心高度
空載（mm）
520
滿載（mm）
500
軸荷分配
空載
前軸
60％
后軸
40％
滿載
前軸
56％
后軸
44％
設(shè)計零件結(jié)構(gòu)示意圖：
圖（1.2）
1-楔形調(diào)整塊 2-駐車制動推桿 3-制動蹄 4-駐車制動推桿內(nèi)彈簧
5-駐車制動推桿外彈簧6-限位彈簧座 7-駐車制動杠桿
8-制動蹄回位彈簧 9-制動輪缸 10-制動底板 11-柱塞 12-摩擦襯片
1.3制動器類型選擇:
鼓式制動器分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等幾種，見圖1.3，a—f.
圖（1.3）
由于CA7160制動器是后輪制動器，雙領(lǐng)蹄式和單向增力式一般適用于前輪，所以不采用。從經(jīng)濟性和通用性方面考慮決定仍采用較為常見的蹄式制動器：領(lǐng)從蹄式制動器。采用該制動器作為后輪制動器的經(jīng)典乘用車車型有德國大眾公司生產(chǎn)的桑塔納轎車、捷達轎車，奧迪100型以及中國第一汽車集團最新生產(chǎn)的威志1.6 MT 小轎車等等。
第二章
2.1 CA7160后輪制動器主要參數(shù)的確定
2.1.1 主要參數(shù)的確定確定方法
1）制動鼓內(nèi)徑D
輸入力一定時，制動鼓內(nèi)徑越大，制動力也越強。但增大D(圖8—7)受輪輞內(nèi)徑限制。制動鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動鼓散熱條件太差．而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動鼓矩越大，且散熱能力應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動時的溫升。制動鼓的直徑小，剛度就大．并有利于保證制動鼓的加工精度。
制動鼓直徑與輪輞直徑之比D/的范圍如下：
轎車：D/＝0.64～0.74 貨車：D/＝0.70～0.83
制動鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參照專業(yè)標準ZBT24005－89 《制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列》選取。
圖（2.1）鼓式制動器主要技術(shù)參數(shù)
2)摩擦襯片寬度b和包角β
摩擦襯片寬度尺寸b的選取對摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大．不易加工，并且增加了成本。
制動鼓半徑R確定后，襯片的摩擦面積為＝Rβb.制動器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動時所受單位面積的正壓力和能量負荷越小，從而磨損特性越好。
根據(jù)國外統(tǒng)計資料分析，單個車輪鼓式制動器的襯片面積隨汽車總質(zhì)量增大而增大，具體數(shù)據(jù)見表2.1。
表（2.1）
汽車類別
汽車總質(zhì)量
單個制動器總的襯片摩擦面積
/
乘用車
0.9～1.5
1.5～2.5
100～200
200～300
貨車及客車
1.0～1.5
1.5～2.5
2.5～3.5
3.5～7.0
7.0～12.0
12.0～17.0
120～200
150～250
（多為150～200）
250～400
300～650
550～1000
600～1500
（多為600～1200）
試驗表明，摩擦襯片包角β＝時，磨損最小，制動鼓溫度最低，且制動效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對減小單位壓力的作用不大，而且將使制動不平順，容易使制動器發(fā)生自鎖。因此，包角—般不宜大于120。
襯片寬度b較大可以減少磨損，但過大將不易保證與制動鼓全面接觸。尺寸系列見ZB T24005—89。
3)摩擦襯片起始角
摩擦襯片起始角如圖2.1所示。通常是將摩擦襯片布置在制動蹄外緣的中央，并令。有時為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對于最大壓力點對稱布置，以改善制動效能和磨損的均勻性。
4)張開力P的作用線到制動器中心的距離e
在滿足輪缸或制動凸輪能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離a(圖2.1)盡可能地大，以提高其制動效能。初步設(shè)計時可暫取e＝0.8R左右。
5)制動蹄支撐點坐標a和c
應(yīng)在保證兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能的大而c盡可能的?。▓D2.1）。初步設(shè)計時，也可暫定a=0.8R.
2.1.2 CA7160后輪制動器主要參數(shù)選擇結(jié)果
主要參數(shù)選擇結(jié)果列表如下：表（2.2）
制動鼓內(nèi)徑D
200mm
摩擦襯片
寬度b
5mm
包角β
起始角
摩擦面積
188.5
張開力P的作用線到制動器中心的距離e
80mm
制動蹄支撐點坐標
a
80mm
c
10mm
2.2 CA7160后輪制動器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2.1 制動鼓
制動鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動時其溫升不應(yīng)超過極限值。制動鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動鼓有鑄造和組合式兩種。鑄造制動鼓多選用灰鑄鐵制造具有機械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點。為防止制動鼓工作時受載變形，常公制動鼓的外圓周部分鑄有肋，用來加強剛度和增加散熱效果(圖2.3a)。精確計算制動鼓望厚既復(fù)雜又困難，所以常根據(jù)經(jīng)驗選取。轎車制動鼓壁厚取為7—12mm，貨車取為13—18mm。
圖（2.3）
2.2.2 制動蹄
轎車和輕型貨車的制動蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或用鋼板焊接制成，重型貨車的制動蹄則多用鑄鐵或鑄鋼鑄成。制動蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度。但小型汽車用鋼板制成的制動蹄腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些．其目的是襯片磨損較為均勻，并減小制動時的尖叫聲。重型汽車的制動蹄斷面有工字形、山字形和Π字形幾種。制動蹄腹板和翼緣的厚度，轎車為3～5mm．貨車約為5～8mm。
為了提高效率，增加制動蹄的使用壽命和減輕磨損，在中、重型貨車的鑄造制動蹄靠近張開凸輪一端，設(shè)置有滾輪或者鑲裝有支持張開凸輪的墊片 (圖2.3)。
制動蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，又缺點是工藝較復(fù)雜、且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。
圖（2.4）
2.2.3 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。制動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具有凸凹起伏的形狀。重型汽車則采用可鑄鐵KTH370-12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。
2.2.4 制動蹄的支承
二自由度制動蹄的支撐，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動蹄相對制動鼓自行定位。為了使具有支撐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)使支撐位置可調(diào)。例如采用偏心支撐承銷或偏心輪。支撐銷由45號鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KHT370-12）或球墨鑄鐵（QT400-18）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。
具有長支承銷的支承能可靠的保持制動蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時在制動底板上附加一壓緊裝置，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構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動腹板張開端插入，以保持制動蹄的正確位置。
2.2.5 制動輪缸
制動輪缸為液壓制動系采用的活塞式制動蹄張開機構(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HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板端部或端部接頭處。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡皮密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動輪缸有兩個等直徑活塞；少數(shù)有四個等直徑活塞；雙領(lǐng)蹄式制動器的兩蹄則各用一個單活塞制動輪缸推動。
2.2.6 摩擦襯片
摩擦襯片(襯塊)的材料應(yīng)滿足如下要求：
1)具右一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。在溫度、壓力升高扣工作速度發(fā)生變化時，摩擦因數(shù)變化盡可能小。
2)具有良好的耐磨性。不僅摩擦襯片(塊)應(yīng)有足夠的使用壽命，而且對偶摩擦副的磨耗也要求盡可能小。如盤式制動器的摩擦襯塊硬度過高．則制動盤磨損嚴重，所以這樣的襯塊并不可取。通常要求制動盤的磨耗不大于襯塊的1/10。
3)要有盡可能小的壓縮率和膨脹率。壓縮變形太大影響制動主缸的排量和踏板行程，降低制動靈敏度。熱膨脹率過大，摩擦襯塊和制動盤要產(chǎn)生拖磨，龍其對鼓式制動器襯片受熱膨脹消除間隙后，可能產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。
4)制動時不易產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境無污染。
5)應(yīng)采用對人體無害的摩擦材料。
6)有較高的耐擠壓強度和沖擊強度，以及足夠的抗剪切能力。
7)摩擦襯塊的熱傳導(dǎo)率應(yīng)控制在一定范圍。要求摩擦襯塊在300℃加熱板上作用30min
后，背板的溫度不超過。防止防塵罩、密封圈過早老化和制動液溫度迅速升高。
以前制動器摩擦襯片使用的是由增強材料(石棉及其它纖維)、粘結(jié)劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩阻材料。它有制造容易、成本低、不易刮傷對偶等優(yōu)點，因為它又有耐熱性能差，隨著溫度升高而摩擦因數(shù)降低、磨耗增高和對環(huán)境有污染，特別是石棉能致癌．所以已逐漸遭受淘汰。
由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因為沒有石棉粉塵公害．近來得到廣泛的應(yīng)用。
粉末冶金無機質(zhì)金屬摩阻材料，雖然具有耐熱性好、摩擦性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但因為它的制造工藝復(fù)雜、成本高、容易產(chǎn)生噪聲和刮傷對偶等缺點，目前應(yīng)用并不廣泛，僅用于重型貨車上。
2.2.7 CA7160后輪制動器主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果 表：2.3
制動鼓
材料
HT200
外徑
264mm
許用不平衡度
18
壁厚
7cm
制動蹄
材料
Q235
腹板厚度
5mm
制動底板
材料
Q235
厚度
5mm
制動蹄支撐
材料
QT400-18
尺寸
見設(shè)計圖紙
制動輪缸
材料
殼體為HT250 其余為Q235
結(jié)構(gòu)尺寸
見設(shè)計圖紙
摩擦襯片
材料
半金屬摩阻材料
結(jié)構(gòu)尺寸
見設(shè)計圖紙
2.2.8 CA7160后輪制動器蹄與鼓之間的間隙自動調(diào)整裝置
CA7160采用楔塊式間隙自調(diào)裝置。間隙自調(diào)裝置的楔形調(diào)節(jié)塊20夾在前制動蹄17和駐車制動推桿5之間形成的切槽中。在正常的制動間隙(0.2～0.3mm)下制動時，外彈簧4被拉伸，兩制動蹄靠到制動鼓上、施以制動。此時，由于內(nèi)彈簧3的剛度大于外彈簧4的剛度，故不被拉伸，內(nèi)彈簧3連同駐車制動推桿5與前制動蹄17一起左移靠到制動鼓上。當制功蹄磨損、制動器間隙過大并進行制動時，外彈簧8首先被拉伸到一定程度，內(nèi)彈簧11也被拉伸，使駐車制動推桿與前制動蹄間形成的切槽寬度增大．則切槽與楔形調(diào)節(jié)塊之間的間隙也就增大了，于是楔形調(diào)節(jié)塊在彈簧3的拉力作用下向下移動，從而填補了上述間隙增量，使制動蹄與制動鼓又恢復(fù)到正常制動器間隙量。這種制動器間隙自調(diào)裝置也屬一次調(diào)準式。
制動器中的過量間隙并不充全是由于摩擦副磨損所致，還有一部分是出于制動鼓熱膨脹而直徑增大所致。制動時所需活塞行程增大到超過間隙△所限定的數(shù)值．原因也不僅是制動器的過量間隙，還有鼓和蹄的彈性變形。所以，確定冷態(tài)制動器間隙自調(diào)裝置中的間隙△時，就要盡量將可能產(chǎn)生的制動蹄和制動鼓的彈性變形和熱變形考慮在內(nèi)。但是，為了不使制動踏板行程增加過多，確定△值時并沒有計入上述種種變形的最大值。因此，當出現(xiàn)過大的上述各項變形時，一次調(diào)準式自調(diào)裝置將不加區(qū)別地一律隨時加以補償．造成“調(diào)整過頭”。這樣，當制動器恢復(fù)到冷態(tài)時，即使完全放松制動踏板，制動器也不會徹底放松，而是發(fā)生“拖磨”甚至“抱死”，因為自調(diào)整裝置只能將間隙調(diào)小而不能調(diào)大。
第三章
3．1 CA7160后輪制動器零件強度計算
3.1.1強度計算準備
制動力分配系數(shù)
汽車軸距L/mm
質(zhì)心至后軸中心距離/mm
質(zhì)心高度/mm
同步附著系數(shù)
滿載
0.75
2475
1386
500
0.94
空載
1485
520
0.71
前后制動器最大制動力矩： (3.1)
代入數(shù)據(jù)計算得
3.1.2緊固摩擦片鉚釘?shù)眉魬?yīng)力驗算
已知一個制動蹄蹄片上的鉚釘數(shù)為n＝8，鉚釘直徑d＝6mm，材料采用ML15，其許用剪應(yīng)力
驗算其剪應(yīng)力：
(3.2)
所用鉚釘符合強度要求。
3.2 CA7160后輪制動器設(shè)計計算
3.2.1壓力沿襯片的分布規(guī)律
CA7160制動器制動蹄有兩個自由度，其緊蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律分析如下：
如圖所示將坐標原點取在制動鼓中心O點。坐標軸線通過蹄片瞬時轉(zhuǎn)動中心點
圖（3.1）
制動時，由于摩擦襯片變形，蹄片一面繞轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，一面順著摩擦力作用方向沿支撐面移動。結(jié)果使蹄片中心位于，因而未變形的摩擦襯片的表面輪廓（線），就沿著方向移動進入制動鼓內(nèi)。顯然，表面上所有點在這個方向上的變形是一樣的。位于半徑上的任意點的變形就是線段，其徑向變形分量是這個線段在半徑延長線上的投影，即為線段,所以同樣一些點的徑向變形為
(3.3)
考慮到和，所以對緊蹄的徑向變形和壓力為
（3.4）
式中為任意半徑和軸之間的夾角；為半徑和最大壓力線之間的夾角；為軸和最大壓力線之間的夾角。
浮式支撐蹄在任意斜支座上時，其理論壓力分布規(guī)律為正弦分布，但其最大壓力點位置難以判斷。
3.2.2計算蹄片上的制動力矩
緊蹄產(chǎn)生的制動力矩
（3.5）
由f=0.32, 得：
3.2.3襯片磨損特性的計算
CA7160汽車的單個前輪及后輪制動器的比能量耗散率分別為:
（3.6）
（3.7）
（3.8）
式中，為汽車總質(zhì)量（t）；為汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；、為制動初速度和終速度（m/s）;j為制動減速度（）;t為制動時間（s）；、為前后制動器襯片（襯塊）的摩擦面積（）；為制動力分配系數(shù)。
在緊急制動到停車的情況下，＝0，并可認為＝1，故
（3.9）
（3.10）
據(jù)有關(guān)義獻推薦，鼓式制動器的比能量耗散率以不大于為宜，計算時取減速度j＝0.6g。制動初速度：轎車用100km/h(27．8m／s)；總質(zhì)量3．5t以下的貨車用80km/h(22．2m／s)；總質(zhì)量3．5t以上的貨車用65km/h(18m／s).轎車的盤式制動器在同上的和j的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于對于最高車速低于以上規(guī)定的制動初速度的汽車，按上述條件算出的e值允許略大于。比能量耗散率過高不僅引起襯片(襯塊)的加速磨損，且有可能使制動鼓或制動盤更早發(fā)生龜裂。
CA7160轎車的＝1420kg，＝＝18850， ＝0.8，計算時取減速度j＝0.6g。制動初速度：100km/h（27.8m/s）
計算得：
計算結(jié)果， ，滿足設(shè)計要求。
另一個磨損特性指標是每單位襯片(襯塊)摩擦面積的制動器摩擦力，稱為比摩擦力越大，比摩擦力越大，則磨損將越嚴重。單個車輪制動器的比摩擦力為
（3.11）
式中，為單個制動器的制動力矩,R為制功鼓半徑(襯塊平均半徑或有效半徑)；A為單個制功器的襯片(襯塊)摩擦面積。
在j＝0.6g時，鼓式制動器的比摩擦力以不大于為宜。與之相稱的襯片與制動鼓之間的平均單位壓力 (設(shè)摩擦因數(shù)f＝0.3～0.35)。這比過去—些文獻中所推薦的許用值要小，因為磨損問題現(xiàn)在己較過去受到更大程度的重視。
CA7160后輪制動器R＝100mm，＝18850，
符合設(shè)計要求。
3.2.4制動因素分析計算
圖（3.1）浮式蹄
(a)平行支座 （b）斜支座
單個斜支座浮式領(lǐng)蹄制動蹄因素為：
（3.12）
單個斜支座浮式領(lǐng)蹄制動蹄因素為：
（3.13）
以上兩式中：
式中：——蹄片端部與支座面間的摩擦系數(shù)，如為鋼對鋼則；
a,c,o,r,,,——見圖2-8，角的正負號取值按下列規(guī)定確定：當，為正；，為負。
這樣，浮式領(lǐng)－從蹄制動器因素為
（3.14）
3.2.5制動輪缸直徑與工作容積
制動輪缸對制動蹄或制動塊的作用力P與輪缸直徑及制動輪缸中的液壓p之間有如下關(guān)系式：
（3.15）
p——考慮制動力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪崗或管路液壓。P=8MPa~12MPa.
制動管路液壓在制動時一般不超過10MPa~12MPa，對盤式制動器可再高些。壓力越高則輪缸直徑就越小，但對管路尤其是制動軟管及管接頭則提出了更高的要求，對軟管的耐壓性、強度以及的密封性的要求就更加嚴格。
CA7160后輪的制動輪缸取管路壓力P＝10MPa，
則其制動輪缸直徑為
設(shè)計總結(jié)
近一個學期的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在三個月的設(shè)計中，我學到了很多用的知識，對汽車零部件設(shè)計整個流程有了一個整體的認識。我覺得可以總結(jié)為以下幾點：
1、 詳細查閱和CA7160類似的中外車型參數(shù)，對這種普及車型的特點有了深入了解。同樣也了解到了，這種排量的車型在市場上有哪些對應(yīng)的品牌的汽車。熟悉了市場。
2、 制動器部分的設(shè)計計算相對于汽車其他部件來說是較為簡單的，由于它的結(jié)構(gòu)中沒有軸、齒輪、花鍵等機械傳統(tǒng)構(gòu)件，所以沒有太多復(fù)雜的計算。但是它的計算是極其重要的，制動性能關(guān)系到乘客駕駛員的人身安全，不能馬虎，但是限于手頭資料，有不少設(shè)計校核是沒有經(jīng)過試驗以及精確的計算得到的，很可能造成總質(zhì)量過大，材料的浪費、加工困難等等設(shè)計缺陷。這可以說是這次設(shè)計最大的有待改進的地方。
3、 繪制裝配圖和零件圖是設(shè)計中的重頭戲，它與生產(chǎn)是緊密聯(lián)系的。制動器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它采用的零件多為非標準件，一方面尺寸需要自己設(shè)計，另一方面這些尺寸是受到機械加工制約的。這就需要在滿足結(jié)構(gòu)、標準要求的，自己的設(shè)計不能脫離實際生產(chǎn)。通過閱讀對比同類車型的零件手冊，維修手冊，以及到學校的汽車實驗室觀察制動器實物結(jié)構(gòu)，雖然我沒有深入到一線生產(chǎn)去觀察研究，但是總的說來設(shè)計也是基于實際，來源于實際的。
4、 CA7160后輪領(lǐng)從蹄式制動器是傳統(tǒng)的制動器類型，由于1.6T的轎車考慮到其經(jīng)濟性、體積等，是不允許造價太高的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的其他種類的制動器。所以從結(jié)構(gòu)上的突破創(chuàng)新是受到限制的，但是遵循著前輩工程師們近乎完美的傳統(tǒng)設(shè)計進行再設(shè)計吸收的過程中，我感受到了作為一個設(shè)計者的艱辛和成就感?？删吹墓こ處焸?，是他們切實改變了人們的物質(zhì)生活。我希望也可以做一名出色的設(shè)計師。
致謝
本論文是在導(dǎo)師張廣杰和各們同學的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x。
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