课件PPT吉林大学 汽车设计基础PPT自测题8

1,第八章制动系设计,第一节概述第二节制动器的结构方案分析第三节制动器主要参数的确定第四节制动器的设计与计算第五节制动驱动机构的设计与计算,2,第一节概述一、功用1、使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；2、在下坡行驶时使汽车保持有适当的稳定车速；3、使汽车可靠地停在原地或坡道上。二、组成制动系至少应具有两套独立的制动装置：行车制动装置和驻车制动装置。汽车还设有应急制动、辅助制动和自动制动装置。任何一套制动装置都由制动器和制动驱动机构两部分组成。,3,三、设计要求1.具有足够的制动效能；制动减速度和制动距离，驻坡能力2.工作可靠；独立双管路，30%3.不应丧失操纵性和方向稳定性；4.防止水和污泥进入制动器工作表面；5.制动能力的热稳定性良好；6.操纵轻便，并具有良好的随动性；7.制动时产生的噪声尽可能小，减少公害；,4,三、设计要求（续）8.作用滞后性应尽可能好；以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价9.摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命；10.能够进行间隙调整，最好设置自动调整间隙机构；11.任何制动元件发生故障时，应有音响等报警提示。,5,第二节制动器的结构方案分析,制动器的分类,6,一、鼓式制动器,鼓式制动器的各种结构形式,7,一、鼓式制动器不同结构方案的区别,主要区别蹄片固定支点的数量和位置不同；张开装置的形式与数量不同；制动时两块蹄片之间有无相互作用。,8,一、鼓式制动器制动器评价指标,制动器效能：制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。制动器效能因数K：在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（M/R）与输入力F0之比。制动器效能的稳定性：效能因数K对摩擦因数f的敏感性(dK/df)。,9,一、鼓式制动器方案分析,10,二、盘式制动器分类,全盘式钳盘式固定钳式浮动钳式滑动钳式摆动钳式,11,二、盘式制动器钳盘式制动器方案分析,12,二、盘式制动器制动钳的安装位置,制动钳位于轴前，可避免轮胎向钳内甩溅泥污；制动钳位于轴后，能使制动时轮毂轴承的合成载荷F减小。,13,二、盘式制动器与鼓式制动器比较,14,二、盘式制动器与鼓式制动器比较（续）,15,第三节制动器主要参数的确定,一、鼓式制动器主要参数的确定包括制动鼓内径D、摩擦衬片宽度b、包角和起始角0、尺寸参数e、a和c。,16,一、鼓式制动器主要参数的确定1.制动鼓内径D,17,一、鼓式制动器主要参数的确定,制动鼓内径D的选取制动鼓内径尺寸应参照专业标准QC/T309-1999制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列选取。,18,一、鼓式制动器主要参数的确定,2.摩擦衬片宽度b制动衬片宽度尺寸系列见QC/T3091999。,19,一、鼓式制动器主要参数的确定,3.摩擦衬片包角试验表明，摩擦衬片包角=90100时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。过大容易使制动器发生自锁。包角一般不宜大于120。,20,一、鼓式制动器主要参数的确定,4.摩擦衬片起始角0对称布置：将衬片布置在制动蹄的中央，即0=90-/2。衬片相对于最大压力点对称布置：为了适应单位压力的分布，以改善磨损均匀性和制动效能。,21,一、鼓式制动器主要参数的确定,5.制动器中心到张开力Fo作用线的距离e在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离e尽可能大，以提高制动效能。初步设计时可暂定e=0.8R左右。,22,一、鼓式制动器主要参数的确定,6.制动蹄支承点位置坐标a和c应在保证两蹄支承端毛面不致互相干涉的条件下，使a尽可能大而c尽可能小。初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。,23,二、盘式制动器主要参数的确定,1、制动盘直径D制动盘直径D大，则制动盘的有效半径增加；可以降低制动钳的夹紧力；减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70%79%。总质量大于两吨的汽车应取上限。,24,二、盘式制动器主要参数的确定,2、制动盘厚度h制动盘厚度h大，则制动时温升减少；但质量增大。不同结构形式制动盘的厚度：实心制动盘1020mm；通风式制动盘2030mm，最大可达50mm。,25,二、盘式制动器主要参数的确定,3、摩擦衬块外半径R2与内半径R1半径比R2/R1偏大,则工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多；磨损不均匀，接触面积减少；最终导致制动力矩变化大。推荐摩擦衬块的半径比R2/R1不大于1.5。4、制动衬块面积A推荐制动衬块单位面积占有的汽车质量在1.63.5kg/cm2范围内选用。,26,第四节制动器的设计与计算,一、鼓式制动器的设计计算1、压力沿衬片长度方向的分布规律只考虑摩擦衬片的径向变形；忽略制动鼓、蹄片和支承的变形。,27,1、压力沿衬片长度方向的分布规律,两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律坐标系坐标原点取在制动鼓中心O点；y1坐标轴线通过蹄片的瞬时转动中心A1点。,28,1、压力沿衬片长度方向的分布规律两自由度紧蹄,制动时，蹄片中心位于O1点；摩擦衬片的表面轮廓（E1E1线），就沿OO1方向平移进入制动鼓内。对于表面上任一点B1，其径向变形为而则有,29,1、压力沿衬片长度方向的分布规律单自由度紧蹄,制动时，蹄片绕支承销A1转动角d；衬片表面任意点B1的变形为B1点的径向变形为考虑到得所以,30,1、压力沿衬片长度方向的分布规律总结,可见，蹄片压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律；沿衬片长度方向压力分布的不均匀程度，可用不均匀系数评价式中，pf为在同一制动力矩作用下，假想压力分布均匀时的平均压力；pmax为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力。,31,2、计算蹄片上的制动力矩,为了计算鼓式制动器产生的制动力矩，必须明确蹄压紧到制动鼓上的力与产生制动力矩之间的关系。,对于一个自由度的蹄片，在摩擦衬片表面取一微元bRd。由鼓作用在微元面积上的法向力为,32,2、计算蹄片上的制动力矩（续）,摩擦力fdF1产生的制动力矩为衬片全部摩擦面积上的制动力矩法向压力均匀分布时可以计算出不均匀系数,33,2、计算蹄片上的制动力矩,建立制动力矩与张开力Fo的关系紧蹄产生的制动力矩式中，R1为摩擦力fF1的作用半径。,34,2、计算蹄片上的制动力矩制动力矩与张开力的关系,列出蹄上的力平衡方程式式中，1为x1轴和力F1的作用线之间的夹角。解得,35,2、计算蹄片上的制动力矩,制动力矩与张开力的关系紧蹄的制动力矩同样的，对于松蹄，有,36,2、计算蹄片上的制动力矩,确定R1.2和1.2将衬片上的微元法向力dF(1.2)向x、y轴投影并在整个衬片弧长上积分则,37,2、计算蹄片上的制动力矩确定R1.2和1.2,将代入并与消去pmax，得到显然，蹄片的R1.2和1.2的值只取决于角度和。,38,制动鼓受到的制动力矩等于两蹄的摩擦力矩之和对于等促动力式制动器，有F01=F02，则对于等位移式制动器，两蹄产生的制动力矩相同，则,3、制动鼓上的制动力矩,39,制动蹄上的自锁条件D1的分母小于等于零时，紧蹄将自锁，即为防止蹄片自锁，应有最后，可以计算出领蹄表面的最大压力,3、制动鼓上的制动力矩,40,假设衬块的摩擦表面全部与制动盘接触；各处单位压力分布均匀。制动器的制动力矩作用半径R可以用平均半径Rm代替,二、盘式制动器的设计计算,41,若m=R1/R2过小，则扇形的径向宽度过大；衬块内、外半径圆周处的滑磨速度相差很大；磨损不均匀。因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不适用。m值一般不应小于0.65。,二、盘式制动器的设计计算,42,制动盘的材料和工艺要求采用牌号不低于HT250的珠光体灰铸铁，摩擦性能良好，有足够的强度和耐磨性能；工作面加工精度：平面度允差为0.012mm；表面粗糙度为0.71.3m；两表面平行度不应大于0.05mm；制动盘的端面圆跳动不应大于0.03mm。,二、盘式制动器的设计计算,43,摩擦衬片（衬块）磨损的影响因素：温度摩擦力滑磨速度制动鼓（制动盘）的材质及加工情况衬片（衬块）本身材质试验表明，影响磨损的最重要因素是摩擦表面的温度和摩擦力。,三、衬片磨损特性的计算,44,制动器的能量负荷汽车制动时，动能转化成的热量的大部分被制动器所吸收，致使制动器温度升高。能量负荷越大，则衬片（衬块）磨损将越严重。单位面积上的能量负荷越高，则表面温度也越高，磨损更严重。,三、衬片磨损特性的计算,45,比能量耗散率单位时间内衬片（衬块）单位摩擦面积耗散的能量；计量单位为W/mm2；比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。比能量耗散率的选取鼓式制动器的比能量耗散率不应大于1.8W/mm2；乘用车的盘式制动器比能量耗散率应不大于6.0W/mm2。比能量耗散率过高不仅引起衬片（衬块）的加速磨损，且有可能使制动鼓或制动盘更早发生龟裂。,三、衬片磨损特性的计算,46,比摩擦力f0衬片（衬块）单位摩擦面积的制动器摩擦力。比摩擦力越大，则磨损将越严重。单个车轮制动器的比摩擦力在j=0.6g时，鼓式制动器的比摩擦力f0以不大于0.48N/mm2为宜。,三、衬片磨损特性的计算,47,为了保证汽车有良好的制动效能，要求合理地确定前、后轮制动器的制动力矩。选定同步附着系数，并计算前、后轮制动力矩的比值根据汽车满载在实际路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算前轮制动器的最大制动力矩M1max；根据前面已确定的前、后轮制动力矩的比值，计算出后轮制动器的最大制动力矩M2max。,四、前后轮制动器制动力矩的确定,48,应急制动时，一般后轮都将抱死滑移后桥制动力应为此时所需的后桥制动力矩为如用后轮制动器作为应急制动器，则单个后轮制动器应急制动力矩为FB2re/2。若用中央制动器进行应急制动，则制动力矩应为FB2re/i0。,五、应急制动和驻车制动所需的制动力矩,49,驻车制动汽车在上坡路上停驻时，后桥附着力为汽车在下坡路上停驻时的后桥附着力为,五、应急制动和驻车制动所需的制动力矩,50,驻车制动汽车在坡路上可靠停驻所需的制动力FB2与后桥所能提供的附着力F2的关系如图所示。汽车可能停驻的极限上/下坡路倾角,五、应急制动和驻车制动所需的制动力矩,设计驻车制动器时，制动力矩极限值由极限上坡倾角确定。,51,第五节制动驱动机构的设计与计算,一、制动驱动机构的形式制动驱动机构将来自驾驶员或其它力源的力传给制动器，使之产生制动力矩。简单制动（人力制动）机械式液压式动力制动气压制动气顶液制动全液压动力制动伺服制动真空伺服制动空气伺服制动液压伺服制动,52,二、分路系统,一轴对一轴（II）型交叉（X）型一轴半对半轴（HI）型半轴一轮对半轴一轮（LL）型双半轴对双半轴（HH）型,53,二、分路系统,一轴对一轴（II）型若后制动回路失效，一旦前轮抱死，极易丧失转弯制动能力。对于前轮驱动的乘用车，当前制动回路失效而单用后桥制动时，制动力将严重不足。若后桥负荷小于前轴，则踏板力过大时易使后桥车轮抱死而汽车侧滑。管路布置简单，成本较低，商用车使用广泛。,54,二、分路系统,交叉（X）型直行制动