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汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计论文.doc

汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计【9张图纸】【优秀】

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关键词：: 汽车自动调整调剂三维结构预装设计图纸优秀

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汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计

41页-13600字数+说明书+9张CAD图

汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计论文.doc

盖板.DWG

臂体.DWG

蜗杆.DWG

蜗轮.DWG

装配图.DWG

连接板.DWG

锥形离合器.DWG

齿条.DWG

齿轮.DWG

摘要

　　　汽车自动调整臂（简称调整臂——ASA）是汽车制动系统的必备结构之一。传统的汽车自动调整臂结构复杂使用者不便操作。而本次设计的自动调整臂在结构上做了相应的调整，使得结构相对简单，而且安装高度可调，更便于安装。

　　　本结构是应用在汽车制动系统上，利用齿条和齿轮的单向可传动控制蜗轮转动以控制凸轮轴的旋转角度。主要零部件有：蜗轮蜗杆配合，齿条齿轮配合，以及单向离合结构。通过其配合来实现对凸轮轴的调整，使得制动间隙保持在恒定最优间隙。

　　　本文对制动调整臂的开发原理，具体特点和使用方法做了相应介绍。

关键词：自动调整臂；结构；原理

1 绪论1

1.1 开发背景1

1.2 结构设计的意义4

1.3 开发者的主要工作5

1.4 论文的组织结构6

2 相关技术介绍7

2.1 自动调整臂介绍7

2.1.1自动调整臂简介7

2.1.2自动调整臂特点7

2.1.3自动调整臂的结构8

2.2 自动调整臂工作原理介绍8

3 自动调整臂的设计和实现9

3.1 自动调整臂设计10

3.1.1 自动调整臂设计任务10

3.1.2 蜗轮蜗杆配合10

3.1.3 齿轮齿条配合15

3.1.3 单向离合器结构设计18

3.1.4 臂体设计19

3.2 自动调整臂装配20

3.2.1 调整臂内部结构装配20

3.2.2 调整臂总体结构装配图21

3.3 调整臂的安装21

3.3.1 基本传动说明21

3.3.2 自动调整臂安装说明25

4 校核28

4.1 校核计划及执行情况28

4.2 核心零件校核28

4.2.1 单向离合器弹簧校核28

4.2.2 轴承校核29

4.2.3 蜗杆设计校核29

5 建模31

6 结论33

7 体会34

参考文献35

致谢36

结构设计的意义

　　　自动调整臂作为汽车制动系统的基本结构之一，在每次刹车系统的运作时，都在为制动间隙的磨损做一定的补偿，使得制动鼓与制动蹄之间的间隙永远保持在最佳间隙状态。

　　　在汽车制动系统中，用制动鼓和制动蹄的摩擦来实现制动目的。反复摩擦使得制动鼓和制动蹄之间的间隙变大，使得制动效果减弱甚至失效，传统的手动使得制动蹄与制动鼓之间的间隙变小会使得制动间隙大小不恒定，从而影响驾驶者在制动车子时的不适应，而且对汽车制动制动系统损耗较大，自动调整系统即自动调整臂解决了这一问题。如图1.1，对手动及自动调整间隙给予直观的对比。

　　　本次设计的自动调整臂，其主要目标是实现以往的汽车自动调整臂的基本调整作用即对汽车制动蹄与制动鼓的磨损间隙，通过对机车凸轮轴旋转角度的调整进而使得制动蹄与制动鼓之间的间隙减小以达到最佳间隙间隔。由于，以往的自动调整臂结构复杂，操作者不便安装，在本次设计中，对调整臂臂体做了相应调整，使得在安装过程中可调节，在内部结构中，也相对简化，以达到方便，快捷。

1.3开发者的主要工作

　　　开发者在对汽车制动调整臂的结构设计中需要进行的工作如下：

　　　制动调整臂蜗轮蜗杆传动的设计，包括蜗轮和蜗杆的传动啮合，在传动过程中的受力分析，以及其齿数模数的配合。

　　　制动调整臂的齿条齿轮配合的设计，包括齿条和齿轮的传动啮合，在传动过程中的受力分析，以及齿条的回程。

　　　制动调整臂单向离合器的设计，包括锥形离合器，矩形弹簧和齿轮，在传动过程中单向传动，以及跟蜗杆的配合。

　　　制动调整臂的结构设计及其预装配，包括制动调整臂和凸轮轴的装配问题。

　　　制动调整臂的机构和装配设计完成，并验证期正常工作。

1.4论文的组织结构

　　　本论文的组织结构如下：

　　　：介绍制动调整臂的开发背景，结构设计的意义，开发者的主要工作及论文组织结构。

　　　：介绍制动调整臂的相关技术，对传统制动调整臂的结构介绍，以及自动调整臂的工作原理，和装配介绍。

　　　第三章：介绍了制动调整臂的设计与实现，设计计算及软件设计过程。

　　　第四章：校核。

　　　第五章：结构验证。

第五章：介绍了开发者在完成制动调整臂结构设计后的心得体会

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内容简介：: 本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )题目题目：汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计汽车自动调整臂的三维结构及预装配设计系系别：别：机电信息系专专业：业：机械设计制造及其自动化班班级：级：学学生：生：学学号：号：指导教师：指导教师： 2013 年 04 月I汽车自动调整臂的三维设计及预装配设计汽车自动调整臂的三维设计及预装配设计摘摘要要汽车自动调整臂（简称调整臂ASA）是汽车制动系统的必备结构之一。传统的汽车自动调整臂结构复杂使用者不便操作。而本次设计的自动调整臂在结构上做了相应的调整，使得结构相对简单，而且安装高度可调，更便于安装。本结构是应用在汽车制动系统上，利用齿条和齿轮的单向可传动控制蜗轮转动以控制凸轮轴的旋转角度。主要零部件有：蜗轮蜗杆配合，齿条齿轮配合，以及单向离合结构。通过其配合来实现对凸轮轴的调整，使得制动间隙保持在恒定最优间隙。本文对制动调整臂的开发原理，具体特点和使用方法做了相应介绍。关键词：关键词：自动调整臂；结构；原理3D design and pre-assembled design of the car automatically adjusts the armAbstractCar adjustment arm (referred to as the adjustment arm - ASA) is one of the essential structure of the automotive braking systems. The traditional automotive automatically adjust the arm structure complex user inconvenience. The design of the automatic adjustment arm to do the appropriate adjustments in the structure, the structure is relatively simple, and the installation height adjustable, easy to install.The present structure is applied to the vehicle brake system, the unidirectional transmission control a worm wheel rotational angle of rotation of the camshaft to control the use of a rack and pinion. The main components are: worm with rack and pinion with one-way clutch structure. With the camshaft adjustment, so that the brake clearance is maintained at a constant optimum gap.Corresponding development principles, specific characteristics and use of the brake adjustment arm.Key Words: Automatic Slack Adjuster; Structure；PrincipleI目目录录1 绪论绪论.11.1 开发背景.11.2 结构设计的意义.41.3 开发者的主要工作.51.4 论文的组织结构.62 相关技术介绍相关技术介绍.72.1 自动调整臂介绍.72.1.1 自动调整臂简介.72.1.2 自动调整臂特点.72.1.3 自动调整臂的结构.82.2 自动调整臂工作原理介绍.83 自动调整臂的设计和实现自动调整臂的设计和实现.93.1 自动调整臂设计.103.1.1 自动调整臂设计任务.103.1.2 蜗轮蜗杆配合.103.1.3 齿轮齿条配合.153.1.3 单向离合器结构设计.183.1.4 臂体设计.193.2 自动调整臂装配.203.2.1 调整臂内部结构装配.203.2.2 调整臂总体结构装配图.213.3 调整臂的安装.213.3.1 基本传动说明.213.3.2 自动调整臂安装说明.254 校核校核.284.1 校核计划及执行情况.284.2 核心零件校核.284.2.1 单向离合器弹簧校核.284.2.2 轴承校核.294.2.3 蜗杆设计校核.295 建模建模.316 结论结论.33II7 体会体会.34参考文献参考文献.35致致谢谢.361 绪论01 绪论绪论1.1 开发背景开发背景21 世纪以来，随着公路建设的飞速发展，随着汽车加工制造业的发展，汽车已经成为一项普遍的代步工具，使得公路客运飞速发展。据统计，本世纪以来由于交通事故所造成的人员伤亡数量堪比二战期间的人员伤亡数量。这使得人们不得不重视汽车的制动系统，特别是高速客车的制动可靠性和安全性。因此，各种自动装置和电子装置应运而生。在制动系统，除了安装 ABS 保证车辆的安全性外，保持制动鼓（制动盘）与摩擦片（摩擦衬块）之间的间隙恒定对保证制动可靠性非常重要。因为汽车在使用过程中，由于制动器摩擦片的磨损会使制动鼓（制动盘）与摩擦衬片（摩擦衬块）之间的间隙增大，若不及时调整，会使气室推杆行程过大、制动效能降低。另外，鼓式制动器有时摩擦接触面正处在最佳状态，如果此时拆下检查调整，可能破坏原来完好的配合，反而使制动效能降低。因此，对制动系统这样的安全系统不应过分依赖于保养调整，而在设计阶段就应使其具有较高的可靠性水平和自动调整能力。制动系统是汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。制动系统作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。 a. 一般制动系的基本结构一般制动系的基本结构（1）主要由车轮制动器和液压传动、气压传动机构组成；（2）车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和调整机构组成，旋转部分是制动鼓；（3）固定部分包括制动蹄和制动底板；调整机构由偏心支承销和调整凸轮组成用于调整蹄鼓间隙；（4）液压制动传动机构主要由制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和管路组成；1 绪论1 （5）气压制动传动机构主要由制动踏板、推杆、制动总阀、空气干燥器、四回；（6）路保护阀、制动气室和管路等组成。 b. 制动工作原理制动工作原理制动系统的一般工作原理是，利用与车身（或车架）相连的非旋转元件和与车轮（或传动轴）相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。（1）制动系不工作时制动系不工作时蹄鼓间有间隙，车轮和制动鼓可自由旋转。（2）制动时制动时要汽车减速，脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动力。（3）解除制动解除制动当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位，制动力消失。 c. 制动主缸的结构及工作过程制动主缸的结构及工作过程制动主缸的作用是将自外界输入的机械能转换成液压能，从而液压能通过管路再输给制动轮缸制动主缸分单腔和双腔式两种，分别用于单、双回路液压制动系。（1）单腔式制动主缸单腔式制动主缸 1）制动系不工作时制动系不工作时不制动时，主缸活塞位于补偿孔、回油孔之间 2）制动时制动时活塞左移，油压升高，进而车轮制动 3）解除制动解除制动撤除踏板力，回位弹簧作用，活塞回位，油液回流，制动解除（2）双腔式制动主缸双腔式制动主缸 1）结构结构（如一汽奥迪 100 型轿车双回路液压制动系统中的串联式双腔制动主缸）主缸有两腔第一腔与右前、左后制动器相连；第二腔与左前、右后制动器相通每套管路和工作腔又分别通过补偿孔和回油孔与储油罐相通。第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置，使补偿孔和进油孔与缸内相通。第一活塞在左端弹簧作用下，压靠在套上，使其处于补偿孔和回油孔之间的位置。 2）工作原理工作原理制动时，第一活塞左移，油压升高，克服弹力将制动液送入右前左后制动回路；同时又推动第二活塞，使第二腔液压升高，进而两轮制动解除制动时，活塞在弹簧作用下回位，液压油自轮缸和管路中流回制动主缸。如活塞回位迅速，工作腔内容积也迅速扩大，使油压迅速降低。储液罐里的油液可经进油孔和活塞上面的小孔推开密封圈流入工作腔。当活塞完全回位毕业设计（论文）2时，补偿孔打开，工作腔内多余的油由补偿孔流回储液罐。若液压系统由于漏油，以及由于温度变化引起主缸工作腔、管路、轮缸中油液的膨胀或收缩，都可以通过补偿孔进行调节。制动轮缸的功用是将液力转变为机械推力。有单活塞和双活塞两种。奥迪100 的双活塞式轮缸体内有两活塞，两皮碗，弹簧使皮碗、活塞、制动蹄紧密接触。制动时，液压油进入两活塞间油腔，进而推动制动蹄张开，实现制动。轮缸缸体上有放气螺栓，以保证制动灵敏可靠。为了保证汽车行使安全，发挥高速行使的能力，制动系必须满足下列要求制动效能好。评价汽车制动效能的指标有：制动距离、制动减速度、制动时间；操纵轻便，制动时的方向稳定性好。制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力应基本相等，以免汽车制动时发生跑偏和侧滑；制动平顺性好。制动时应柔和、平稳；解除时应迅速、彻底；散热性好，调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强，潮湿后恢复能力快，磨损后间隙能够调整，并能够防尘、防油；带挂车时，能使挂车先于主车产生制动，后于主车解除制动；挂车自行脱挂时能自行进行制动。保证车辆制动性能良好，制动性能良好的汽车，要求在任何速度下行驶时，通过制动措施，能在很短的时间和距离内，及时迅速地降低车速或停车。良好的制动效能对于提高汽车平均速度和保证行车安全有着重要作用。提高制动效能的主要措施有：缩短制动距离，制动器在使用过程中，由于制动蹄摩擦片和制动鼓的磨损，制动器间隙将逐渐变大。制动系反应时间增加，将引起制动迟缓及制动力不足，使制动距离延长，制动效能降低。制动时，制动器产生的摩擦力大小，在很大程度上还取决于制动蹄片与制动鼓接触面积的多少，接触面积增加，制动力增长时间快，制动效能就提高，制动距离也就相应缩短。在正常情况下，当产生较大摩擦力时，制动蹄片与制动鼓的接触面积应达到 80%以上。使用中，由于制动器的磨损而使间隙增大后，必须进行检查调整。防止制动跑偏：制动时，汽车自动偏离原行驶方向，这种现象叫制动跑偏。一旦制动跑偏很容易造成撞车、下路掉沟甚至翻车等严重事故。为提高制动的稳定性，保证行车安全，在紧急制动时，不允许汽车有明显的跑偏现象。制动跑偏的原因，主要是前轮左右车轮制动力不等，制动时就形成绕重心的旋转力矩，使汽车有发生转动的趋势，因而易出现制动跑偏现象。为了避免跑偏，在使用中，应注意使左右车轮制动器间隙、制动蹄回位弹簧拉力应保持一致。在更换摩擦片时，应选用同一型号和批次产品，加工精度和接触面应符合毕业设计（论文）3要求。并防止摩擦片出现硬化层，沾有油污，制动鼓失圆或有沟槽等。而在汽车制动系统中，为了能够使得制动系统随时保持良好状态，进而产生了一种附带却必须的产品自动调整臂目前汽车制动间隙自动调整臂（简称自调臂，ASA）在全球商用车制动系统上的应用已经有几十年的历史，但在我国却还处于成长期。国际上大量使用的自调臂产品通常有 2 种结构：一种是间隙感应结构，即国内俗称的瀚德（Haldex）结构；另一种是行程感应结构，及国内俗称的（Bendix）结构。汽车自动调整臂，最早出现在我国是九十年代中期，当时只有几个专利技术，尚不成熟，后来瀚德技术公开，国内有少数几个厂家研制，但应用效果均不理想，从此，许多有识之士，开始对自动调整臂的研究，知道近期已有几十项专利，研究人员也由过去的寥寥数人发展到几十人。代表的臂型共有以下几种：瀚德一代为基础的瀚德臂型瀚德二代为基础的瀚德臂型美国臂型为基础的具有调整拐的臂型以斜齿轮传动为特点的臂型o45以上各种臂型的产品均已投放市场，但投放量远远低于主机厂需求，究其原因有以下三种：技术尚不成熟，可靠性查故障率高结构复杂，使用者不易掌握，体积大，安装不便适应性差出厂成本高，导致售价高，无法普及由于以上原因阻碍了自动调整臂的普及推广，早在多年前，国家建设部就颁文要求强制采用自动调整臂，但由于存在上述原因未得实施，去年国家再次颁布强制执行，情况仍未好转。鉴于以上，本次毕业设计在老师的指导下对汽车自动调整臂的结构设计进行优化及其预装配设计。1.2 结构设计的意义结构设计的意义自动调整臂作为汽车制动系统的基本结构之一，在每次刹车系统的运作时，都在为制动间隙的磨损做一定的补偿，使得制动鼓与制动蹄之间的间隙永远保持在最佳间隙状态。毕业设计（论文）4在汽车制动系统中，用制动鼓和制动蹄的摩擦来实现制动目的。反复摩擦使得制动鼓和制动蹄之间的间隙变大，使得制动效果减弱甚至失效，传统的手动使得制动蹄与制动鼓之间的间隙变小会使得制动间隙大小不恒定，从而影响驾驶者在制动车子时的不适应，而且对汽车制动制动系统损耗较大，自动调整系统即自动调整臂解决了这一问题。如图 1.1，对手动及自动调整间隙给予直观的对比。本次设计的自动调整臂，其主要目标是实现以往的汽车自动调整臂的基本调整作用即对汽车制动蹄与制动鼓的磨损间隙，通过对机车凸轮轴旋转角度的调整进而使得制动蹄与制动鼓之间的间隙减小以达到最佳间隙间隔。由于，以往的自动调整臂结构复杂，操作者不便安装，在本次设计中，对调整臂臂体做了相应调整，使得在安装过程中可调节，在内部结构中，也相对简化，以达到方便，快捷。1.3 开发者的主要工作开发者的主要工作开发者在对汽车制动调整臂的结构设计中需要进行的工作如下：制动调整臂蜗轮蜗杆传动的设计，包括蜗轮和蜗杆的传动啮合，在传动过程中的受力分析，以及其齿数模数的配合。制动调整臂的齿条齿轮配合的设计，包括齿条和齿轮的传动啮合，在传动过程中的受力分析，以及齿条的回程。制动调整臂单向离合器的设计，包括锥形离合器，矩形弹簧和齿轮，在传动过程中单向传动，以及跟蜗杆的配合。制动调整臂的结构设计及其预装配，包括制动调整臂和凸轮轴的装配问题。图 1.1 手动及自动调整制动间隙制动效果图图 1.1 手动及自动调整制动间隙制动效果图毕业设计（论文）5制动调整臂的机构和装配设计完成，并验证期正常工作。1.4 论文的组织论文的组织结构结构本论文的组织结构如下：第 1 章：介绍制动调整臂的开发背景，结构设计的意义，开发者的主要工作及论文组织结构。第 2 章：介绍制动调整臂的相关技术，对传统制动调整臂的结构介绍，以及自动调整臂的工作原理，和装配介绍。第三章：介绍了制动调整臂的设计与实现，设计计算及软件设计过程。第四章：校核。第五章：结构验证。第五章：介绍了开发者在完成制动调整臂结构设计后的心得体会。2 相关技术介绍62 相关技术介绍相关技术介绍2.1 自动调整臂介绍自动调整臂介绍2.1.1 自动调整臂简介自动调整臂简介刹车间隙自动调整臂，也称“自动间隙调整臂”或“自动调整臂”结构视图如图2.1。自动调整臂在国外已是成熟技术，得到了广泛的应用，近年来，欧洲、美洲等地区的载重车、客车、及挂车制造商均已将其作为整车的标准配置。根据国家产业改革中汽车制动系统结构性能和试验方法GB12676-1999 规定，从 2003 年10 月 1 日必须强制使用刹车间隙自动调整臂，考虑到目前自动调整臂在国内应用所出现的系列问题，经国家发改委会议研究，法规强制执行的时间推迟到了 2004年 10 月 1 日。目前世界上专业生产自动调整臂的最大厂家是瑞典 Haldex 公司，其全球市场占有率高达 50%，该产品经过二十多年的开发、使用和完善，已经十分成熟。国内的东风车桥有限公司使用的自动调整臂正是在瑞典 Haldex 公司产品的基础上作了部分改善而开发得来的。2.1.2 自动调整臂特点自动调整臂特点 a. 使用自动调整臂后，车辆行驶时具有如下特征：使用自动调整臂后，车辆行驶时具有如下特征：（1）确保车轮具有恒定的刹车间隙，刹车安全可靠；（2）制动分泵推杆行程短，制动迅速可靠；图 2.1 自动调整臂结构视图毕业设计（论文）7 （3）制动前制动分泵推杆始终处于初始位置，确保了最佳的刹车力矩；（4）使所有车轮的制动效果一致、稳定；（5）减少了压缩空气的消耗量，延长了空压机、制动分泵和压缩空气系统中其它部件的寿命；（6）减少材料消耗，延长了刹车部件的使用寿命；（7）安装使用方便，减少了人工维修次数，提高了经济效益；（8）调整机构被封闭在壳体之内受到很好的保护，从而避免了受潮、脏物及碰撞等。2.1.3 自动调整臂的结构自动调整臂的结构自动调整臂中重要零合件如图 2.2：壳体蜗轮、蜗杆单向离合器总成（由齿轮、方钢弹簧和内齿套组成）齿条、控制环、螺旋压缩弹簧2.2 自动调整臂工作原理介绍自动调整臂工作原理介绍自动调整臂的功能应该是精确记录由于摩擦衬片磨损引起的间隙增加量，并且精确地将刹车间隙调整至正常的工作范围。制动时调整臂的角行程可划分为三部分：间隙角度，对应于制动鼓和摩擦衬片的正常间隙；超量间隙角度，对应于因摩擦衬片磨损而增加的间隙；弹性角度，对应于由制动鼓、摩擦衬片以及制动分泵和制动系统动力传动图 2.2 自动调整臂结构爆炸图毕业设计（论文）8时引起的弹性。间隙自动调整时应尽量避开角行程中的弹性角度。若不区别超量间隙角度与弹性角度，一律随时加以补偿，将会造成调整过头，以致引起“拖磨”甚至“抱死”。开始刹车时，调整臂带动凸轮轴转过间隙角度和超量间隙角度，并精确记录产生的磨损。此时凸轮角行程处于间隙区，间隙区的特点是制动力矩变化不大。继续刹车时，凸轮角行程进入弹性变形区，制动力矩急剧上升，直至车停住。松开踏板，刹车回程，制动力矩下降，凸轮角行程回到间隙区。自动调整臂根据刹车时记录的超量间隙，内部调整机构通过蜗轮带动凸轮轴转过一定角度，从而完成一次调整。工作原理图如图 2.3。图 2.3 自动调整臂工作原理图3 自动调整臂的设计和实现93 自动调整臂的设计和实现自动调整臂的设计和实现3.1 自动调整臂设计自动调整臂设计3.1.1 自动调整臂设计任务自动调整臂设计任务 a. 自动调整臂设计重要性自动调整臂设计重要性根据国家产业改革中汽车制动系统结构性能和试验方法GB12676-1999 规定，从 2003 年 10 月 1 日必须强制使用刹车间隙自动调整臂，考虑到目前自动调整臂在国内应用所出现的系列问题，经国家发改委会议研究，法规强制执行的时间推迟到了 2004 年 10 月 1 日。目前世界上专业生产自动调整臂的最大厂家是瑞典 Haldex 公司，其全球市场占有率高达 50%，该产品经过二十多年的开发、使用和完善，已经十分成熟。国内的东风车桥有限公司使用的自动调整臂正是在瑞典 Haldex 公司产品的基础上作了部分改善而开发得来的。 b. 设计的主要内容设计的主要内容根据需要完成的部件的功能，根据要求进行原理设计，机构设计并作出相应的机构运动简图；将各完成机构转化为运动及承载执行部件，进行其结构设计，作出相应的三维结构图，建立各构成零件的三维零件图；完成调整臂整体装配图；对装配过程中的干涉进行检验。 c. 技术指标技术指标调整臂每次调节一行程、调整间隙推进 0.1mm；可实现连续正向调节；调节时无须其它增压方式，调节驱动力 20-30N。3.1.2 蜗轮蜗杆配合蜗轮蜗杆配合本小结对蜗轮蜗杆的配合和计算做进一步的计算，以及其校核。 a. 蜗轮蜗杆结构设计蜗轮蜗杆结构设计（1）蜗杆材料选用蜗杆材料选用一般不重要的蜗杆用 45 钢调质处理；高速、重载但载荷平稳时用碳钢、合金钢，表面淬火处理；高速、重载且载荷变化大时，可采用合金钢渗碳淬火处理。（2）原始数据选用原始数据选用蜗杆头数11Z蜗轮齿数302Z毕业设计（论文）10轴面齿形角oa20蜗杆直径系数10q变位啮合中心距mmaw35 （3）基本参数选择和计算基本参数选择和计算 1.蜗杆轴向模故取模数 (3.1)2tm2.蜗杆螺牙升推出 (3.2) 3.蜗杆法面模数则costnmm mmmn91. 1(3.3)4.蜗杆轴面齿形角选用其值oa205.蜗杆法面齿形角oa206.齿顶高系数1ah7.径向间隙系数2 . 0c8.非变位啮合中心距代值得 (3.4)40a9.蜗杆径向变位系数代值得 (3.5)1x （4）蜗杆几何尺寸计算蜗杆几何尺寸计算10.蜗杆分度圆直径即 (3.6)qmdt1181d11.蜗杆齿顶高代值得 (3.7)taamhh121ah 12.蜗杆齿根高代值 (3.8)tafmchh)(14 . 21fh13.蜗杆齿顶圆直径即 (3.9)1112aahdd201adqZ1tan222Zqamwt)(221ZqmatwmaaxoqZ7 .16tan11毕业设计（论文）11 14.蜗杆齿根圆直径 (3.10)152111afhdd15.蜗杆节圆半径 (3.11)16211twxmdd16.蜗杆螺牙工作长度查表 3-1-10 公式计算 (3.12)27)5 .10(11twmZL17.蜗杆轴向齿距 (3.13)2txmp18.蜗杆螺牙导程 (3.14)61xzpZp19.蜗杆分度圆轴向齿厚代值得 (3.15)14. 31xs20.蜗杆分度圆法向弦齿厚 (3.16)3cos11xnss21.蜗杆分度圆法向弦齿高 (3.17)21tanmhh （5）蜗轮几何尺寸计算蜗轮几何尺寸计算22.蜗轮分度圆（节圆）直径 (3.18)48222Zmddtw 23.蜗轮齿顶高 (3.19)3)(2taamxhh24.蜗轮齿根高 (3.20)2)(1tafmxchh25.蜗轮齿顶圆直径 (3.21)502222aahdd26.蜗轮齿根圆直径 (3.22)452222afhdd27.蜗轮外径 (3.23)505 . 122taHmdd28.蜗轮齿圈宽度 (3.24)3575. 012adb 29.蜗轮齿冠顶圆半径 ttxmxs)2(118212tfamcdR(3.25)毕业设计（论文）12 30.蜗轮齿冠半包角 (3.26)31.蜗轮分度圆弧齿厚 (3.27)32.蜗轮齿无根切最小中心距 (3.28)40)cos(5 . 0221minaZmdataa33.蜗轮齿不变尖最大中心距 (3.29) b. 蜗轮蜗杆的校核蜗轮蜗杆的校核（1）蜗轮蜗杆传动受力分析蜗轮蜗杆传动受力分析当不计摩擦力影响时，各力的大小可按下列各式计算，各力的单位均为N。 (3.30) (3.31) (3.32)aFFFtrrtan221(3.33)已知任务中需满足 2030N 的驱动力则蜗轮切向力取最大值 30NNFt302带入以上公式则可得：；NFFrr1121mmNT 7202NFFat921mmNT1801。NFn3 .33 （2）蜗杆传动强度计算蜗杆传动强度计算 (3.34)由机械设计图 11-8 查得Z6 . 2Z其中由机械设计表 11-5；取值 1.31.6；取VAKKKKAKKVKoofd50180214)tan22(22ttmxaxsaaZmdata90)18024. 064. 055. 0(5 . 021max11212dTFFat22212dTFFtacoscos2coscoscoscos221nntnanadTaFaFF32HEHaKTZZ毕业设计（论文）131.11.2，则计算可得 K 取 1.4。(3.35)由以上可知MPH52HHNHK(3.36) (3.37)946080175203 . 0360602hLjnNMPaH201 HH接触疲劳强度设计符合要求。（3）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 (3.38)可根据蜗轮当量齿数及蜗杆的变位系数查图FaY2x机械设计图 11-19 得65. 2FaY=0.88 (3.39)联立以上则MPaF2 . 7 (3.40)FNFFK (3.41) 查机械设计表 11-8 可得F联立以上故设计合理。绘制三维图如下图 3.1；图 3.2 蜗轮三维图FF21160MPaZENKHN7810YYmddKTFaF221253. 1322cosZZVoY1401NKFN6910毕业设计（论文）143.1.3 齿轮齿条配合齿轮齿条配合本小结对自动调整臂的齿轮齿条配合作进一步的设计，计算及其校核。齿轮齿条配合相当于一个 d 无穷大的外齿轮与小齿轮内啮合。由此计算齿轮齿条配合。 a. 齿轮齿条配合设计齿轮齿条配合设计（1）齿轮齿条材料选用齿轮齿条材料选用因为齿轮齿条无需过大载荷，而且传动平稳，故暂设其采用 45 钢，调质处理。（2）齿轮齿条计算齿轮齿条计算小齿轮需和蜗杆配合暂设其内径mm15内d 小轮401Z 5 . 021Pmm图 3.1 蜗杆三维图图 3.2 蜗轮三维图毕业设计（论文）15模数 (3.42) 齿形角oa20 分度圆直径 (3.43)1811mZd 齿顶圆直径 (3.44)20)(20211yhddaa 齿根圆直径 (3.45)mmmchddaf17)(211 齿高 (3.46)mmddhhfa5 . 1)(5 . 01121 分度圆弦齿厚 (3.47) mmss121 基圆直径 (3.48)mmaddb7 .18cos11 （3）齿轮齿条校核齿轮齿条校核 1）齿轮的受力分析 (3.49)112dTFt (3.50)aFFtrtan (3.51)aFFtncos 由于任务中提及驱动力为 2030N，即NFt30 则可知；。mmNT 270NFn32 2）齿根弯曲疲劳强度计算 (3.52) bmYYKFSaFatFO毕业设计（论文）16 ；查机械设计表 10-2 得；图 10-8KKKKKVAAK1AKVK；1 . 1VK查表 10-3；查表 10-4；则计算得aK1FaHaKKK09. 1, 1 . 1FHKK2 . 1K 查表 10-5SaFaYY ,65. 1,45. 2SaFaYY 5 . 0,10mb 联立以上故合格97. 0FOFOMPa 3）齿面接触疲劳强度计算 (3.53) 推导出 (3.54) 查表 10-6 可得 EZ (3.55)3 . 0u 联立以上得符合要求。设计齿轮齿条三维图如下图，齿轮条 3.4；齿轮图 3.3EcaHZpuubdKFZtEH15 . 2121188MPaZE41821HHMPa毕业设计（论文）173.1.3 单向离合器结构设计单向离合器结构设计单向离合器由离合环，矩形弹簧和离合齿轮组成。离合环内部有圆柱面和锥面，内圆柱面上有直齿，锥面上有圆锥直齿。离合齿轮内的圆锥直齿与蜗杆上的圆锥直齿啮合，当离合环带动蜗杆每转一个齿，就进行一次间隙补偿。原理图如下图 3.5。因为其要与蜗杆配合暂设其内径均为 14mm，外径暂定为 20mm。矩形弹簧外径为 15mm,内径为 14mm,厚度为 1mm。绘制单向离合器三维图如下，图 3.6 离合环，图 3.7 矩形弹簧，图 3.8 齿轮。图 3.3 齿轮三维图图 3.4 齿条三维图图 3.5 单向离合器三维爆炸图毕业设计（论文）183.1.4 臂体设计臂体设计臂体除了要保护调整臂内部结构外还须安装方便，需固定结构所以需要有螺纹孔，故暂定臂体为图 3.9。图 3.6 离合环三维图图 3.7 离合器弹簧图 3.8 离合器齿轮图 3.9 臂体三维图毕业设计（论文）193.2 自动调整臂装配自动调整臂装配3.2.1 调整臂内部结构装配调整臂内部结构装配由于调整臂结构复杂，姑且先对其内部做简单装配，如下图 3.10。图 3.10 调整臂内部结构图毕业设计（论文）203.2.2 调整臂总体结构装配图调整臂总体结构装配图自动调整臂的装配是在自动调整臂的结构设计后，对其结构装配的最重要一步，下面我们就只陈列其装配图，由于内部结构复杂，在对臂体和外部结构做透明装配，其装配图如下，图 3.11。3.3 调整臂的安装调整臂的安装3.3.1 基本传动说明基本传动说明起始位置：如图 3.12 为自动调整臂外部安装结构，连接板 25 被固定在支架上，齿条 19 与控制环 24 的槽口上端相接触。槽口的宽度决定了刹车片与制动鼓之间的设定间隙值。转过间隙角：图 3.11 调整臂装配图图 3.12 调整臂起始位置毕业设计（论文）21调整臂转过角 A。此时，齿条 19 向下运动与控制环 24 的槽口下端接触，制动蹄张开。当存在超量间隙时，刹车片与制动鼓尚末接触。图 3.13。转过超量间隙角 B：调整臂继续转动。此时，齿条 19 已和控制环 24 的槽口下端接触（控制环与固定的控制臂被铆为一体），不能继续向下运动。齿条驱动齿轮 6 旋转，单向离合器在这个方面可以相对自由转动转过角 B 后，凸轮轴带动制动蹄进一步张开，致使刹车片与制动鼓相接触。转入弹性角 C：图 3.13 转过间隙角毕业设计（论文）22当调整臂继续转动时，由于刹车片与制动鼓已经相接触，作用在凸轮轴和蜗轮上的力矩迅速增加,蜗轮 21 作用于蜗杆 9 上的力（向右）随之增大,使得蜗杆压缩弹簧 14 并向右移动，从而导致蜗杆 9 与锥形离合器 4 分离。转弹性角 C：调整臂继续转动时，齿条被控制环限制仍然不能向下运动而驱动齿轮转动。这时由于锥形离合器 4 与蜗杆 9 处于分离状态，整个单向离合器总成一起转动。向回转过弹性角 C：制动开始释放，调整臂向回转过角 C。在回位弹簧 17 和 18 的作用下，使图 3.14 转过超量间隙角 B图 3.15 转入弹性角 C毕业设计（论文）23得齿条向下紧帖控制环 24 的槽口下端。此时，锥形离合器 4 与蜗杆 9 仍处于分离状态齿条可以驱使单向离合器总成自由转动。向回转入间隙角 A：随着刹车片作用于制动鼓上压力的释放，作用于凸轮轴和蜗轮的力矩消失，蜗轮 21 向右施加给蜗杆 9 的力也消失，弹簧 14 复原，推动蜗杆向左移动，使得蜗杆与锥形离合器 4 从新啮合。向回转过间隙角 A：调整臂向回转过 A。齿条 19 向上运动，与控制环 24 的槽口的接触从下端变为上端。向回转过超量间隙角 B：调整臂继续转动回到起始位置。此时，齿条19 已与固定的控制环 24 的槽口上端相接触，受其限制不能继续向上移动。当调整臂回转时，齿条驱动齿轮 6 转图 3.16 向回转过弹性角 C图 3.17 转回超量间隙角 B毕业设计（论文）24动，这时单向离合器和锥齿离合器均处于啮合状态，使得蜗杆 9 随齿轮一起转动，蜗杆驱动蜗轮 21，蜗轮驱动凸轮轴，面对面凸轮辆的转动使得超量间隙减小。由此完成一次制动间隙自动调整。3.3.2 自动调整臂安装说明自动调整臂安装说明 a. 安装说明安装说明自动调整臂的安装：带控制臂和限位支架的刹车间隙自动调整臂的安装。安装前，确保制动气室推杆处于初始位置。将隔离衬套装到凸轮轴上，贴近气室支架凸轮轴孔端面，以保证刹车间隙自动调整臂（以下简称调整臂）与支架之间合适的间隙。将调整臂安装到凸轮轴花键部分上，应确保调整臂壳体上箭头所指方向与气室推杆前进方向一致，对花键时尽可能使调整臂接近气室推杆联接叉。顺时针旋转调整臂蜗杆的六方头，使调整臂逐渐转入联接叉内，直至联接叉销孔与调整臂上的销孔自然对正，然后将圆柱销轻松插入并通过联接叉和调整臂销孔，锁上开口销（注意：安装过程中不能改变气室推杆初始位置；联接叉销孔与调整臂上的销孔一定要自然对正）。将调整臂的控制臂向其上箭头所示方向推动，直至推不动为止，目的是为了确保刹车衬片与制动鼓之间的设定间隙。将限位支架预安装在指定位置，再将控制臂与限位支架角向可靠联接，上，最后紧固限位支架于车桥上，紧固力矩不小于 20N.m（注意：安装过程中控制臂的角向位置不能改变，并且保证控制臂的自然形状，不产生附加应力）。HALDEX 公司的改进型刹车间隙自动调整臂，可先将限位支架紧固于指定位置上，紧固力矩不小于 20N.m，然后将控制臂推到限位支架方位，再与其角向可靠联接，其它要求不变。在凸轮轴轴端装上调整垫片及开口销（或轴向限位板、弹簧垫圈及固定螺栓），确保调整臂在凸轮轴轴向有 0.52mm 的间隙，否则重新调整。用扳手顺时针旋转调整臂蜗杆的六方头，直到转不动为止，此时刹车蹄片和刹车鼓接触，然后再逆时针旋转该蜗杆的六方头 1 圈（此时转动力矩较大，有咔咔的响声），严禁使用风动或电动工具旋转调整臂蜗杆的六方头。检查制动器总成间隙，若出现下列情况之一者，则需重新装配或更换制动器零部件，并再按本条进行检查：单个制动器总成上下蹄片中部间隙值相差大于 0.3mm；左右制动器总成上下蹄中部对应点间隙值趋势不一致（如：左制动器上蹄间隙值大，下蹄间隙值小，而右制动器上蹄间隙值小，下蹄间隙值大；或左制动器上蹄小下蹄大，而右制动器上蹄大下蹄小）。不带控制臂和限位支架的刹车间隙自动调整臂的安装：安装前，拆掉气室毕业设计（论文）25自带的联接叉，确保制动气室推杆处于初始位置。将隔离衬套装到凸轮轴上，贴近气室支架凸轮轴孔端面，以保证刹车间隙自动调整臂（以下简称调整臂）与支架之间合适的间隙。将调整臂上自带的专用联接叉拆掉，将其与气室推杆联接在一起，并锁紧气室推杆上的备紧螺母，并再次确保制动气室推杆处于初始位置。将拆掉专用联接叉的调整臂安装到凸轮轴花键部分上，应确保调整臂壳体上箭头所指方向与气室推杆前进方向一致，对花键时尽可能使调整臂接近装配到气室推杆上的联接叉。用扳手旋转调整臂蜗杆的六方头（可轻按齿条，防止掉出），使调整臂逐渐转入联接叉内，直至联接叉大销孔与调整臂上手柄部分的销孔自然对正，然后将圆柱销轻松插入。再反方向旋转调整臂蜗杆的六方头（力量比上述旋转力量明显沉重，并轻按齿条），仔细地将联接叉的小销孔与调整臂上齿条的销孔自然对正，然后将小圆柱销轻松插入。将各圆柱销的平垫圈、开口销装好。检查调整臂的安装角度，应保证调整臂蜗轮中心到调整臂手柄部分销孔中心的连线与气室推杆夹角在 95105范围内，否则应重新调整。若角度大于105，应将联接叉再拧出若干圈；若小于 95，应将联接叉再拧进若干圈（拧后切记要锁紧气室推杆上的备紧螺母）。在凸轮轴轴端装上调整垫片及开口销（或轴向限位板、弹簧垫圈及固定螺栓），确保调整臂在凸轮轴轴向有 0.52mm 的间隙，否则重新调整。用扳手旋转调整臂蜗杆的六方头，直到转不动为止，此时刹车蹄片和刹车鼓接触，然后再反方向旋转该蜗杆的六方头 1 圈，严禁使用风动或电动工具旋转调整臂蜗杆的六方头。检查制动器总成间隙，若出现下列情况之一者，则需重新装配或更换制动器零部件，并再按本条进行检查：单个制动器总成上下蹄片中部间隙值相差大于 0.3mm；左右制动器总成上下蹄中部对应点间隙值趋势不一致（如：左制动器上蹄间隙值大，下蹄间隙值小，而右制动器上蹄间隙值小，下蹄间隙值大；或左制动器上蹄小下蹄大，而右制动器上蹄大下蹄小）。自动调整臂的拆卸：带控制臂和限位支架的刹车间隙自动调整臂的拆卸：拆下制动气室联接叉与调整臂联接的开口销、圆柱销。拆去控制臂与限位支架之间的联接螺柱、螺母、弹簧垫圈及平垫圈。拆去凸轮轴轴端的调整垫片及开口销（或轴向限位板、弹簧垫圈及固定螺栓）。毕业设计（论文）26用扳手逆时针方向旋转调整臂蜗杆的六方头（此时转动力矩较大，有咔咔的响声），使调整臂逐渐从联接叉中移出，最后拆掉调整臂。不带控制臂和限位支架的刹车间隙自动调整臂的拆卸：拆下专用联接叉与调整臂联接的开口销、圆柱销。拆去凸轮轴轴端的调整垫片及开口销（或轴向限位板、弹簧垫圈及固定螺栓）。用扳手旋转调整臂蜗杆的六方头，使调整臂逐渐从联接叉中移出，最后拆掉调整臂。 b. 使用过程中的注意事项使用过程中的注意事项如果在使用过程中控制板断了，必须尽快换控制板或总成；用手用力推控制板，铆合处不能转动；把扭力扳手放入六角头测蜗杆的力矩（第六步中用扭力扳手），如果力矩小于 18N.mm，调整臂已失效，应更换。如果不能及时更换,必须手动调到合理制动间隙。4 校核274 校核校核4.1 校核计划及执行情况校核计划及执行情况测试的目的应该是从复杂的结构中找出结构的安全或其他隐患并加以修改。所以，结构测试不能证明结构是完美的，它只能证明结构可以按照设计正常运作。下节再对其强度进行校核。本结构使用了白盒测试方法。白盒测试又称为结构测试，白盒测试对其初始给定数据看是否达到用户所需结果。测试项目： a. 单向连续传动测试单向连续传动测试由于结构中设计有单向离合器，当齿条带动齿轮逆时针旋转时，离合环锥面直齿和蜗杆锥面直齿啮合使其连动，当齿条带动齿轮顺时针旋转时，矩形弹簧受力伸长使得离合环与蜗杆分离，则单独转动，故可达到单向连续传动。 b. 每调整一行程，制动臂调整间隙推进每调整一行程，制动臂调整间隙推进 0.1mm 测试测试依据自动调整臂结构设计，调整臂调整一行程，需经历偏过间隙角，超间隙角，以及回转至原始状态，由于单向离合器作用，在此过程中，蜗杆传动只旋转 0.5 行程，此推进精度，由控制环缺口大小决定，如图4.1。缺口垂直距离为 L，当齿条运动2L 时蜗杆转动 0.3 圈蜗杆转过半齿，推进 0.1mm 故，此测试合格。4.2 核心零件校核核心零件校核4.2.1 单向离合器弹簧校核单向离合器弹簧校核由于蜗轮蜗杆配合以及齿轮齿条配合再设计过程中已经对其进行严格校核，并且校核合格，在本段只对单向离合器进行应力校核。单向离合器装配如图 4.2。矩形弹簧选用合金钢，SPEC 矩形弹簧材质一般选用合金。高质量铬合金图 4.1 控制环三维图毕业设计（论文）28钢材质的模具弹簧产品具有最大承载能力和加长使用寿命，材质使用联合弹簧SV9254 铬硅合金的矩形钢丝，磨平。2030N 在其载荷范围内，所以，合格。4.2.2 轴承校核轴承校核因其轴承只起到轴向滑动作用，故只受到轴向载荷力。当量载荷aFP 因其受到外界干扰故一般实际当量载荷（4.1）apFfP 由机械设计表 13-6 查得Pf1 . 1PfNFa30基本额定动载荷（4.2）查机械设计图 13-12，表 13-4，表 13-8联立以上公式可得，故轴承合理。oooPSC 4.2.3 蜗杆设计校核蜗杆设计校核由于蜗轮蜗杆之间有磨损，在磨损之后精度存在偏差，故在设计过程中，需对其有所考虑，所以在蜗杆设计过程中设计如图 4.3，可实现手动调整补偿。所以，其设计合理可行。61060htLnfPC图 4.2 单向离合器装配三维图图 4.3 调整臂手动调节端毕业设计（论文）29至此，汽车自动调整臂三维结构设计及其预装配设计完成，希望能让用户满意。5 建模305 建模建模在毕业设计和生产中，为了能直观有效的把自己的产品推荐给客户，我们必须有图纸给客户阅览，而传统的二维图形在图纸上相对复杂的线条让客户很难客观的领会产品的真谛，所以，我们对自己设计的零件用三维图形表达以达到更有效，更简洁的效果。在三维图中客观的把产品零件体现出，以达到让客户能更清楚的了解产品，并且在结构设计中，能够快速便捷的使得零件之间完成装配，更有效的完成了在设计中的难题。由于，在上述过程中已对校核零件做了三维视图，故在此只对其他非标准件做出三维视图。注油嘴：因其，在传动工程中无需承载过重载荷，只起到密封作用，故其采用 45 钢，视图如右图 5.1。通孔端盖：其在传动过程中也无需过大载荷，故采用 45 钢视图如图 5.2。轴套：采用 45 钢，三维视图如图 5.3。闷盖：选用材料 45 钢，其三维视图如图 5.4。止推垫圈：图 5.1 注油嘴图 5.2 通孔端盖图 5.3 轴套毕业设计（冷文）31在传动过程中，其受到止推弹簧的轴向推力，但其载荷，很小，故材料仍为 45 钢。其三维视图如图 5.5。纸垫：在自动调整臂在装配过程中为了防止其渗油，和保证其密封性，故在装配中采用纸垫，采用牛皮纸材料，如图 5.6。图 5.4 闷盖图 5.5 止推垫圈图 5.6 纸垫6 结论326 结论结论汽车制动间隙自动调整臂的设计，主要在汽车制动系统。本结构设计的主要原理，是通推杆对自动调整臂施力，使得调整臂内部齿轮齿条的单向传动，从而，带动蜗轮蜗杆的传动，使得凸轮轴转动相应单位角，从而，达到间隙补偿结果。自动调整臂结构，作为汽车制动系统的必备结构之一，其主要目的是对刹车制动间隙的调整，但在以往的设计

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