汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)—盤式制動(dòng)器

1、<p>　　轎車前輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)說明書前言</p><p>　　汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地(包括在斜坡上)駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能。本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)要求只進(jìn)行轎車前輪

2、制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，后輪部分由同組同學(xué)鐘恩偉完成。</p><p><b>　　轎車主要性能參數(shù)</b></p><p><b>　　主要尺寸和參數(shù)：</b></p><p>　?。?）、軸距：L=3.05m</p><p>　　（2）、總質(zhì)量：M=2200kg</p><p>　

3、　（3）、質(zhì)心高度：1.0m</p><p>　?。?）、前軸負(fù)荷率：35%；即質(zhì)心到前后軸距離分別為</p><p>　　（5）、輪胎參數(shù)：225/60R16；即輪胎的名義斷面寬度為225mm，高寬比為60%，輪輞直徑為16英寸（406.4mm）則輪胎有效半徑為：</p><p>　　輪胎有效半徑=輪輞半徑+（名義斷面寬度×高寬比）</p>

4、<p><b>　　所以輪胎有效半徑</b></p><p>　?。?）、制動(dòng)性能要求：初速度為50KM/h時(shí)，制動(dòng)距離為15m。則滿足制動(dòng)性能要求的制動(dòng)減速度由：計(jì)算最大減速度，其中； S=15m；；。經(jīng)計(jì)算得</p><p><b>　　最大減速度</b></p><p><b>　　制動(dòng)器形式的

5、選擇</b></p><p>　　摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。因?yàn)楸P式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動(dòng)盤，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。當(dāng)制動(dòng)盤被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤上的摩擦力矩。盤式制動(dòng)器常用作轎車的車輪制動(dòng)器。而且轎車質(zhì)量較小，制動(dòng)力矩較小，這里選擇盤式制動(dòng)器為前輪制動(dòng)器。</p>

6、<p>　　盤式制動(dòng)器按摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)，分為鉗盤式和全盤式制動(dòng)器兩大類。一般轎車上大多數(shù)采用鉗盤式制動(dòng)器，這里也選用鉗盤式制動(dòng)器。</p><p>　　鉗盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動(dòng)塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動(dòng)鉗體中。兩塊制動(dòng)塊之間有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動(dòng)盤，制動(dòng)盤是用螺栓固定于輪轂上。制動(dòng)塊的摩擦襯塊與制動(dòng)盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約30&

7、#176;～50°，因此這種盤式制動(dòng)器又稱為點(diǎn)盤式制動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小，散熱性較好，借助于制動(dòng)盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。</p><p>　　鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為以下幾種：</p><p>　　(1)固定鉗式盤式制動(dòng)器 (2)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器 </p><p>　?。?）擺動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器&l

8、t;/p><p>　　因?yàn)榛瑒?dòng)鉗式盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動(dòng)器進(jìn)一步移近輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)?；瑒?dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好，另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)液溫度比用固定鉗時(shí)低30℃～50℃，氣化的可能性較小。所以這里

9、所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器形式選用：滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器</p><p>　　三, 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定</p><p><b>　　制動(dòng)盤直徑D</b></p><p>　　制動(dòng)盤直徑D希望盡可能大，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受輪輞直徑的限制。通常，制動(dòng)盤的直徑D選擇為輪輞直

10、徑的70%~79%，而總質(zhì)量大于2t的汽車應(yīng)取其上限。</p><p>　　該乘用車的輪輞直徑為16英寸（406.4mm），且總質(zhì)量：M=2200kg</p><p>　　所以制動(dòng)盤直徑取D=320mm。</p><p><b>　　2.制動(dòng)盤的厚度h</b></p><p>　　制動(dòng)盤厚度h直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)

11、的溫升。為使質(zhì)量不至于太大，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)盤厚度又不能過小。制動(dòng)盤可以制成 實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可以在制動(dòng)盤工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。</p><p>　　這里選用通風(fēng)式制動(dòng)盤，制動(dòng)盤厚度取h=25mm。</p><p>　　3.摩擦襯塊內(nèi)半徑和外半徑</p><p>　　推薦摩擦襯塊的外半徑與內(nèi)半徑的比值不大于1.5。

12、若此值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的圓周速度相差較大，其磨損就會(huì)不均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。</p><p>　　這里取外半徑；內(nèi)半徑</p><p>　　4.制動(dòng)襯塊工作面積A</p><p>　　推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積的汽車質(zhì)量1.6Kg/~3.5Kg/范圍內(nèi)選取。乘用車的總質(zhì)量：M=2200kg，前輪的載重為：，</p>

13、;<p>　　則，故取A=100。</p><p>　　5.制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的對制動(dòng)盤的壓緊力N</p><p>　　采用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞式機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。其制動(dòng)壓力由以下關(guān)系確定。制動(dòng)缸對制動(dòng)盤施加的壓緊力N與輪缸直徑d、制動(dòng)管路壓強(qiáng)P的關(guān)系為，根據(jù)制動(dòng)管路壓強(qiáng)一般在10MPa~20Mpa內(nèi)選取P=15Mpa，根據(jù)國標(biāo)HG2865——1977標(biāo)準(zhǔn)，選擇制

14、動(dòng)缸直徑=45mm，則制動(dòng)盤的壓緊力N=23800N。</p><p>　　6. 摩擦片摩擦系數(shù)f</p><p>　　選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。本盤式制動(dòng)器采用粉末冶金摩擦材料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，適用于高

15、性能轎車。該摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際可?。篺=0.3。</p><p>　　四,盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　盤式制動(dòng)器的計(jì)算用簡圖如圖所示，今假設(shè)襯塊的摩擦表面與制動(dòng)盤接觸良好，且各處的單位壓力分布均勻，則盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為</p><p>　　對于常見的扇形摩

16、擦襯塊，如果其徑向尺寸不大，制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩計(jì)算。</p><p>　　R=0.5(R1+R2)=140mm</p><p>　　Tf=2Fnr=2*0.3*23800*0.14=1999.2N·m</p><p>　　故所設(shè)計(jì)的前軸制動(dòng)器制動(dòng)力矩為2Tf=2*1999.2=3998.4 N·m</p><p>　　五,

17、盤式制動(dòng)器制器的校核計(jì)算</p><p>　　1.前輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的校核計(jì)算</p><p>　?。?）、確定同步附著系數(shù)</p><p>　　隨著道路條件的改善和汽車速度的提高，由于制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起汽車甩尾甚至掉頭所造成的車禍日益增多。值宜取大些。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)念，取</p><p>　?。?）、制動(dòng)力分配系數(shù)的確定</p>

18、<p>　　此乘用車根據(jù)確定的同步附著系數(shù)得到的制動(dòng)力分配系數(shù)為：</p><p>　　式中為前制動(dòng)器制動(dòng)力；為后制動(dòng)器制動(dòng)力。同步附著系數(shù)；質(zhì)心高度1.0m；軸距L=3.05m；后軸到質(zhì)心的距離b=1.0675m計(jì)算得</p><p>　?。?）、前制動(dòng)力矩的確定</p><p>　　為了保證汽車有良好的制動(dòng)效能，能合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。

19、先計(jì)算出前、后制動(dòng)力矩的比值，即</p><p>　　根據(jù)汽車滿載在瀝青、混泥土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出前輪制動(dòng)器的力矩</p><p>　　其中為車輪有效半徑，=0.338m</p><p>　　所以后輪制動(dòng)器的力矩為</p><p>　　則每個(gè)前輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為</p><p>　　所設(shè)計(jì)的前輪盤式

20、制動(dòng)器能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為</p><p>　　故所設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器能滿足要求。</p><p>　　經(jīng)同組同學(xué)計(jì)算后輪制動(dòng)力矩也符合要求。</p><p>　　2. 摩擦襯片(襯塊)的磨損特性計(jì)算</p><p>　　摩擦襯片(襯塊)的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能

21、是困難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。</p><p>　　汽車的制動(dòng)過程是將其機(jī)械能(動(dòng)能、勢能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯片(襯塊)的磨損愈嚴(yán)重。</p><p

22、>　　制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量，其單位為, 這里根據(jù)緊急制動(dòng)到停車情況計(jì)算所涉及轎車的單個(gè)前輪制動(dòng)器的比能量耗散率</p><p><b>　??；</b></p><p>　　其中；50km/h=13.89m/s；；；M=2200Kg；A=100 ；，計(jì)算得：

23、t=2.1s；</p><p>　　根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，在制動(dòng)時(shí)轎車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于6。因此所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器的比能量耗散率合理。</p><p>　　六, 經(jīng)過計(jì)算最終確定前輪制動(dòng)器的參數(shù)如下</p><p>　　、前輪制動(dòng)器采用液壓驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器</p><p>　?、凇⒅苿?dòng)盤直徑D=320mm</p>&l

24、t;p>　　③、制動(dòng)盤厚度取h=25mm。</p><p>　?、?、摩擦襯片外半徑；內(nèi)半徑</p><p>　　、制動(dòng)襯塊工作面積A=100</p><p><b>　　七,設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　汽車設(shè)計(jì)是我們的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)和掌握，對汽車設(shè)計(jì)有了一定的了解。通過這次設(shè)計(jì)了解到了理論上

25、和實(shí)際上的差異。</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)必須仔細(xì)認(rèn)真，多方面查閱資料。確定參數(shù)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況來定，不一定要與理論吻合的非常好。這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，一周用于設(shè)計(jì)計(jì)算，一周用于軟件制圖。設(shè)計(jì)成果為一份設(shè)計(jì)說明書和一張裝配圖。</p><p><b>　　八,設(shè)計(jì)參考資料</b></p><p>　　[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì).第四版&l