CPC叉车制动系统设计

1、CPC20叉车制动系统设计题目： CPC20叉车制动系统设计 本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名（亲笔）： 年 月 日-本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间毕业设计（论文）工作的知识产权单位属重庆交通大学，同意学校保留并向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权重庆交通大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文）。 作者签名（亲笔）： 年 月 日导师签名（亲笔）： 年 月 日摘 要制动系统是车辆上最重要的系统之一，也是车辆驾驶者最应重视的方面。因为车辆制动系统是车辆正常工作所必须具备的系统，其质量好坏与车辆的安全性有着密不可分的关系。制动方式多种多样，但车辆绝大部分用的是摩擦式的制动器，车辆的制动器可分为盘式制动和鼓式制动。本次设计参考叉车设计规范等资料，完成了CPC20叉车制动系统的设计。首先对相关类型制动器

3、的进行比较，选用了盘式制动器；然后通过对制动器的结构分析，设计了摩擦盘的的结构，摩擦衬块的结构，并根据要求设计了其相关安装要求。最后在通过对盘式制动器制动原理的分析和原始资料的基础上，参照汽车相关设计并对比叉车与汽车的不同，确定了制动力矩，摩擦盘尺寸，踏板操纵力及踏板操纵行程等制动器基本参数。在设计计算完成后，应用软件Catia绘制制动器主要装配的三维模型，将其具体展现出来,然后再用Autodesk绘制主要零件和装配。本次设计的叉车制动系统符合制动设计的理论要求，能保证叉车在行驶中制动及紧急制动，并保证在坡道上安全制动，达到了制动器能保证驾驶员的行车安全的目的。关键词：叉车制动系统;盘式制动器

4、设计;三维建模Design of Brake System for CPC20 Forklift TruckAbstract The braking system is one of the most important vehicle systems, but also the vehicle driver should pay attention to the most aspects. Because the vehicle braking system is a system must have the normal work of the vehicle, its quality a

5、nd safety of vehicles have the inseparable relations. The braking means is varied, but the vehicle most use the brake friction type, vehicle brake can be divided into disc brake and drum brake.By reference forklift design specifications and other information, I complete the CPC20 forklift brake syst

6、em design. Firstly, by relating types of brake, the brake disc is chosen in this design. Then, through the analysis of the structure of the brake, the structure of the friction disc and the structure of the friction pad are designed. The relevant installation requirements are designed according to t

7、he requirements. Finally, based on the analysis and original data of the brake on the disc brakes, refer to the car-related design and compare the difference between the forklift and the car, the basic parameters of brake such as brake torque, friction plate size, pedal operation force and pedal ope

8、ration stroke are determined. After completing the design, I use Catia to draw the main assembly of the three-dimensional model of the brake, to show it, and then use Autodesk to draw the main parts and assembly of the two-dimensional map.Disc brake of this design meets the requirements of brake des

9、ign theory, it can guarantee in the running process of the automobile braking and emergency braking, and ensure the safe braking ramp, achieves the purpose of the brake can guarantee the drivers safety. Key Words：Forklift Brake System; Disc Brake Design; Three-dimensional Modeling- VI -重庆交通大学2017届机械

10、设计制造及其自动化专业毕业设计目 录摘 要IIIAbstractIV1 绪论31.1 研究的目的及意义31.2 叉车制动器的现状及趋势41.3 研究的主要内容52 CPC20叉车制动系统方案选择62.1 制动系统概述62.1.1制动系统功用62.1.2制动系统的组成62.1.3制动系统的功能62.1.4对制动系统的要求72.2 制动器的选型82.3 制动驱动机构的结构型式选择103 前制动器的设计计算143.1 制动器材料的选择143.1.1 制动盘143.1.2制动块153.1.3摩擦材料153.1.4 制动轮缸163.2 制动力矩的计算163.3 盘式制动器主要参数的确定173.3.2制动

11、盘直径D183.3.3制动盘厚度h183.3.4摩擦衬块内半径R与外半径R193.3.5摩擦衬块工作面积A 193.4 盘式制动器摩擦衬块的磨损特性计算193.4.1比能量耗散率193.4.2 比滑磨功203.5 盘式制动器制动力矩的计算213.6 制动性能分析233.6.1 制动性能评价指标233.6.2 制动效能234 液压制动驱动机构的设计计算254.1制动轮缸直径与工作容积254.2 制动主缸直径与工作容积264.3 制动踏板力与踏板行程275 驻车制动系统285.1 驻车制动系统简述285.2 驻车制动系统设计计算286 制动器三维模型306.1 CATIA的简介306.2 制动器三

12、维建模30设计总结36致 谢37参 考 文 献381 绪论1.1 研究的目的及意义 在当前物流经济迅速发展的情况下，叉车（图1.1）发挥着越来越重要的作用。而叉车制动器制动器又是叉车制动系中直接作用制约运动的一个关键装置，是叉车上最重要的安全件。叉车在装卸货物的时候要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，因此改进制动系统的机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。图1.1 叉车 叉车制动器是叉车制动系统中最主要的一个部件，是制动系统中用以产生阻碍运动或运动趋势从而使车辆停止或者减速的部件，研究制动器同时也是整个制动系统设计里

13、最重要的板块，所以本次设计要确定制动器的形式，并进行合理的设计计算和结构设计。 在当前日益激烈的环境下，制动系统的设计也更加数字化。随着计算机技术不断发展，我们也要应用CAD等技术来进行制动系统的设计，这样才能将设计周期缩短，系统的可靠性及质量才能得以保证。 本次设计运用基础理论和专业知识，对叉车制动系统进行其工作原理及工作过程的分析，完成该型号叉车制动系统方案设计。保证制动系统具有良好的制动效能以及良好的操纵稳定性，对保证制动系统工作可靠具有理论与实际意义。这次设计利用三维软件进行绘图，可以让理论和实际结合起来，加深对所学知识的印象，也会让我们更加熟悉三维软件的操作以及机械设计的流程。1.2

14、 叉车制动器的现状及趋势 目前，世界上广泛运用的制动器还是摩擦式制动器。按摩擦副元件的形状不同可将叉车制动器分类为带式、盘式和蹄式三大类。带式制动器在车辆上的应用非常少，只是偶尔用作中央制动器。盘式制动器的制动力矩非常平稳，而且维修方便、寿命长。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，其造价较高，而且布置上比较困难。所以，在中小吨位的车上并没有使用，通常被采用在大吨位的叉车上。蹄式制动器制动效能高，摩擦系数大，制动稳定，造价低。所以应用比较广泛，不但会用作车轮制动器，也广泛用作中央制动器。 摩擦材料以前都是用的灰铸铁，但其不容易控制。随着时代的发展，以树脂或橡胶与纤维及不同种类、百分比含

15、量的矿物和有机填料结合成的复合材料和合成材料逐渐取代了灰铸铁成为当今摩擦材料的主要材料。 利用手绘图纸对制动器进行设计，这样不仅操作麻烦，而且在需要对某些地方进行修改的时候往往需要改动整个图纸，操作十分不便。随着计算机技术不断的进步，CAD技术普及到工程机械设计的方方面面。对叉车制动器的设计和研究现在可以利用计算机的功能，还能对叉车制动器进行测试和试验。设计师可以通过CAD软件来进行自己对制动器的构思和模拟，再根据实际需求，进行图纸的绘制，这样就可以把相对复杂的零件图形以及巨大的计算量都交给计算机来完成，大大的缩短了项目的完成时间。这样不仅更方便设计，还更加利于修改和交流。1.3 研究的主要内

16、容此次对CPC20叉车制动系统的设计，首先需要分析制动系统工作原理及工作过程，确定该型号叉车制动系统方案。然后在查阅资料之后，进行制动系各主要部件如制动盘、制动踏板力及行程等参数的设计与计算并进行校核。最后利用Autodesk和Catia绘制装配图和主要零件图。表1.1 设计参数整车自重发动机额定功率最大扭矩轮胎规格（前轮/后轮）轮胎直径（前轮/后轮）轮距（前轮/后轮）轴距额定转速3305kg32.4 kw142 N.m2-7.00-12-12PR/2-6.00-9-10PR676/540mm970/970mm1600mm2400r/min2 CPC20叉车制动系统方案选择2.1 制动系统概述

17、2.1.1制动系统功用使车辆强制减速或停止的过程称为制动。其实质是利用制动器的摩擦来消耗车辆的动能，使其转化为热量从而散发掉，使车辆的行驶速度降低；当车辆停止后，则利用制动器的摩擦力矩使车辆不会因为外力的作用而自行运动。制动性能是指使行驶中的车辆按要求迅速减速以致停止的能力。制动性能的好坏，对车辆完成作业任务，提高生产率及保证行驶的安全起着很重要的作用。2.1.2制动系统的组成（1）供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件； （2）控制装置：产生制动动作和控制制动效果各种部件，如制动踏板； （3）传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件如制动主缸、轮缸； （4）

18、制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件 制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。2.1.3制动系统的功能制动系统是车辆安全行驶的重要装置。它必须具备如下基本功能：（1）在车辆行驶过程中，能以适当的减速度使车辆降速行驶直至停车。（2）在车辆下坡时，为避免车辆在本身重力分力作用下不断加速，应进行制动，使之保持适当的稳定车速。（3）车辆停放时，使车辆在原地可靠地停住。为此，车辆一般均具有两套制动系统：一套为行车制动系统，他用以实现前两项功能。由驾驶员通过制动踏板来操纵，当踏下制动系统时起制动作用，松开制动踏板后，制动作用即行消失，故也称为脚制动系统，此类制动器亦可兼作驻车制动之用。另一

19、套为停车制动系统，它主要用来实现第三项功能，并有助于车辆在坡道上起步，以防止车辆向下滑溜。这套制动系统通常用制动手柄操纵，并锁止在制动位置上，当驾驶员离开车辆后仍能可靠地保持在制动状态，故也称为手制动系统。2.1.4对制动系统的要求为保证行驶安全，制动系统应满足如下要求：（1）工作可靠，制动器产生的制动力矩应满足车辆对制动性能的要求。叉车空载，车速20km/h,要求制动距离不大于6m。（2）制动平稳，制动力与操纵力成正比，制动时左右制动轮上的制动力矩应平稳增加，且保持相等，放松制动踏板时，制动作用应迅速消失。制动器不自行制动，不抱死，不失灵，制动效果不随温度等环境因素变化。（3）操作轻便，脚踏

20、板力不应超过500-700N，行程不得大于150mm。维修、调整应便利，特别是摩擦副磨损后，最好能实现自动调整。（4）制动作用滞后时间尽可能短，即从踩下制动踏板到制动器起作用的空行程时间越短越好。由于叉车前、后行驶的时间接近，故要求制动系统保证前行与后行的制动效能基本相同。叉车相对于汽车而言，速度慢、档位少，有快慢档和倒档。同时，叉车是以行走驾驶为基础，目的是搬运和上下货物。因此，上下、倾斜操纵杆的使用与叉车的前进，后退配合是叉车驾驶与汽车驾驶的主要区别。叉车向前行驶和倒车的使用几率差不多。 一般叉车前轮驱动，后轮转向。图2.1 制动系统组成1-前轮盘式制动器；2-制动总泵；3-真空助力器；4

21、-制动踏板机构；5-制动组合阀；6-制动警示灯2.2 制动器的选型 制动器主要有液力式、摩擦式和电磁式等几种形式。电磁式制动器具有易于连接、接头可靠以及滞后性好等优点，但制造成本比较高，只在一些总质量比较大的商用车上用作缓速器和车轮制动器；液力式制动器一般只作缓速器。目前广泛使用是摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式，盘式和带式三种。带式制动器只用作中央制动器，鼓式和盘式制动器的结构形式有多种。本次设计采用的是盘式制动器。盘式制动器（图2.2）的制动盘有两个主要部分：轮毂和制动表面。轮毂是安装车轮的部位，内装有轴承。制动表面是制动盘两侧的加工表面，被加工得很仔细，这为制动

22、摩擦块提供了摩擦接触面。制动盘装车轮的一侧为外侧，另一侧朝向车轮中心，称为内侧。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧表面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器一般用于大吨位叉车上。制动盘制动表面的大小由制动盘的直径决定。大型车需要较多制动功能，它的制动直径达12英寸或者更大；而相对较小较轻的车辆用较小的制动盘。通常，在保证制动性能良好的情况下，尽可能的将零件做更小、更轻。按照轮毂结构分，制动盘有两种常用型式。带毂的制动盘有个整体式毂。在这种结构中，轮毂与制动盘的其余

23、部分被分别铸成单体件。另一种型式轮毂与盘侧制成两个独立件。轮毂用轴承装到车轴上，车轮凸耳螺栓首先通过轮毂，再通过制动盘毂法兰进行配装。这种型式制动盘称为无毂制动盘。这种型式的优点是成本低，而且制动面磨损超过加工极限时能轻易更换。制动盘有普通盘式和通风盘式,如图2.3所示。普通盘式就是实心、整体式的制动盘。通风盘式制动盘的两个制动表面之间有冷却叶片，这种结构增加了冷却面积。在车轮转动的时候，盘内的扇形叶片旋转，增加了空气循环，可以进行有效的冷却制动。盘式制动器具有重量轻、构造简单、散热快、调整方便等优点。特别是在高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，不怕泥水侵袭，盘式制动比鼓式制动具有更短的制动时

24、间。虽然盘式制动器的制动盘与空气接触面非常大，但是很多时候其散热效果还是无法让人满意，于是有的制动盘上又被开了许多小孔，通过加速通风散热来提高制动效率，这就是通风盘式制动器。一般来说，制动盘散热效率随着制动盘的尺寸增大而升高，然而通风盘则要比实体盘的散热效率高。图2.2 盘式制动器结构图图2.3 通风盘式2.3 制动驱动机构的结构型式选择 根据制动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动，动力制动及伺服制动三大类型，而力的传递方式又有机械式，液压式，气压式和气压-液压式的区别，如表2.1。表2.1 制动驱动机构的结构形式制动力源力的传递方式用途型式制动力源工作介质型式工作介质简单制动系（人力制动

25、系）司机体力机械式杆系或钢丝绳仅用于驻车制动液压式制动液部分微型汽车的行车制动动力制动系气压动力制动系发动机动力空气气压式空气中、重型汽车的行车制动气压-液压式空气，制动液液压动力制动系制动液液压式制动液伺服制动系真空伺服制动系司机体力与发动机动力空气液压式制动液轿车、微、轻、中型汽车的行车制动气压伺服制动系空气液压伺服制动系制动液 （1）简单制动系简单制动系即人力制动系，利用驾驶员作用于手柄上或制动踏板上的力作为制动力源。力的传递方式又有机械式和液压式两种。机械式靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率低，故仅用于中、小吨位叉车的驻车制动装置中。液压式简单制动系通常简称

26、为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短，工作压力高，轮缸尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄张开机构或制动块压紧机构，使之结构简单、紧凑、质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，会使得制动效能降低甚至失效。（2）动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的液压或气压势能作为汽车制动的全部力源来进行制动，驾驶员作用于手柄上或制动踏板上的力仅对制动回路中控制元件进行操控。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。气压制动系是动力制动系最常见的型式

27、，因为可以获得较大的驱动力，而且主车与被拖的挂车、汽车与列车之间制动驱动系统的联接装置结构简单、联接和断开都很方便，所以广泛用于总质量为8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用制动阀、空气压缩机、贮气罐等装置，其结构复杂、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长，因此在制动阀到制动气室和贮气罐的距离较远时有必要加设气动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀；管路工作压力较低，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，再通过杆件及凸轮或楔块驱动制动蹄，使非簧载质量增大；另外，制动气室排气时也有较大噪声。气顶液式制动系是动力制动系的

28、另一种型式，即利用气压系统作为普通的液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动的主要优点。由于气压系统的管路短，作用滞后时间也较短。显然，其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于大吨位叉车上。全液压动力制动系是用发动机驱动油泵产生的液压作为制动力源。有开式(常流式)和闭式(常压式)两种。开式(常流式)系统在不制动时，制动液在无负荷状况下由油泵经制动阀到贮液罐不断地循环流动，制动时则借助于阀的节流而产生所需的液压进入轮缸。闭式回路因平时保持着高液压，故又称常压式。它对制动操纵的反应比开式的快，但对回路的密封要求较高。在油泵出故障时，开式的将立即不起制动作用，而闭式的还有

29、可能利用回路中的蓄能器的液压继续进行若干次制动。全液压动力制动系除具有一般液压制动系统的优点外，还具有操纵轻便、制动能力强、易于采用制动力调节装置和防滑移装置等优点。但结构复杂、精密件多，对系统的密封性要求也较高，故并未得到广泛应用。（3）伺服制动系伺服制动系是在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使得人力与动力可兼用，即间用人力和发动机动力作为制动能源的制动系。在正常情况下，其输出工作压力主要由动力伺服系统产生，而在动力伺服系统失效时，仍可全由人力驱动液压系统产生一定程度的制动力（即由伺服制动转变为人力制动）。按伺服系统能源的不同，可分为气压伺服制动系、真空伺服制动系、液压伺服制动

30、系，其伺服能源分别为气压能、真空能（负气压能）、液压能。真空伺服制动系是利用发动机进气管中节气门后的真空度(负压，一般可达0.050.07)作动力源，一般的柴油车若采用真空伺服制动系时，则需有专门的真空源由发动机驱动的真空泵或喷吸器构成。气压伺服制动系是由发动机驱动的空气压缩机提供压缩空气作为动力源，伺服气压一般可达0.60.7。故在输出力相等时，气压伺服气室直径比真空伺服气室直径小得多。且在双回路制动系中，如果伺服系统也是分立式的，则气压伺服比真空伺服更适宜，因此后者难于使各回路真空度均衡。但气压伺服系统的其他组成部分却较真空伺服系统复杂得多。液压伺服制动系一般是由发动机驱动高压油泵产生高压

31、油液，供伺服制动系和动力转向系共同使用。本次设计采用的是液压伺服制动系。3 前制动器的设计计算3.1 制动器材料的选择 3.1.1 制动盘 制动盘一般用珠光体铸铁制成，或用合金铸铁制成。其结构形状有平板形和礼帽形。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。为了改善冷却效果，盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘，这样可大大地增加散热面积，降低温升约20%-30%，但盘的整体厚度较厚。 制动盘的工作表面应光洁平整，制造时应严格控制表面的跳动量，两侧表面的平行度（厚度差）及制动盘的不平衡量。 根据有关文献规定：制动盘两侧表面不平行度不应大于0.008mm,盘

32、的表面摆差不应大于0.1mm；制动盘表面粗糙度不应大于0.06mm。本次设计采用的材料为合金铸铁，结构形状为礼帽形通风盘。图3.1 礼帽形通风盘3.1.2制动块 制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或粘接在一起。衬块多为扇形，也有矩形，正方形或圆形的。活塞应能压住尽量多的制动块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。为了避免制动时产生的热量传给制动钳而引起制动液汽化和减小制动噪声，可在摩擦衬块与背板之间或在背板后粘（或喷涂）一层隔热减震垫（胶）。由于单位压力大和工作温度高等原因，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。许多盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，

33、以便及时更换摩擦衬片。本次设计取衬块厚度14mm。3.1.3摩擦材料 制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。以往车轮制动器采用广泛应用的模压材料，它是以石棉纤维为主并与树脂粘结剂、调整摩擦性能的填充剂(由无机粉粒及橡胶、聚合树脂等配成)与噪声消除剂(主要成分为石墨)等混合后，在高温下模压成型的。模压材料的挠性较差，故应按衬片或衬块规格模压，其优点是可以选用各种不同的聚合树脂配料，使衬片或衬块具有不同的摩擦性能和其

34、他性能。如表3.1所示为各种摩擦材料性能的对比【1】。表3.1 摩擦材料性能对比材料性能有 机 类无 机 类制法编制物石棉模压半金属模压金属烧结金属陶瓷烧结硬度软硬硬极硬极硬密度小小中大大承受负荷轻中中-重中-重重摩擦系数中-高低-高低-高低-中低-高摩擦系数稳定性差良良良-优优常温下的耐磨性良良良中中高温下的耐磨性差良良良-优优机械强度中-高低-中低-中高高热传导率低-中低中高高抗振鸣优良中-良差差抗颤振-中-良中-对偶性优良中-良差差价格中-高低-中中-良高高 本次设计综合考虑各种材料，采用性能更好、环保效果更好的半金属材料。3.1.4 制动轮缸制动轮缸为液压制动系，采用的活塞式制动蹄张开

35、结构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。本次设计制动轮缸的缸体采用灰铸铁HT250材料。其缸筒为通孔，需镗磨；活塞由铝合金制造。轮缸的工作腔装载活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处的橡胶皮碗密封。3.2 制动力矩的计算1.要求标准（法规）【2】：空载，叉车以20km/h的车速行驶，制动距离应不大于6m；满载，车速10km/h，制动距离3m。2.制动减速度 由 ，求出制动减速度，可得，则： （3.1）3.制动力 由F=Ma,根据前面叉车自重M=3305kg,可求出制动力F。 可得 F=33052.572=8500.46N4.制动力矩 由,由选定的车轮半径可求出制动力矩。 =8500.460.5

36、0.6760.97=2786.96N.m由于存在驾驶员反应以及叉车制动等产生的滞后时间，和摩擦片的磨损、温度变化等情况，需要留出一定余量，实际制动力矩应该大于上述计算值。而根据设计手册【3】得： （3.2）其中，G为空载叉车自重力（N）； 为制动车轮（对叉车也就是驱动车轮）的滚动半径（m）。 故取。3.3 盘式制动器主要参数的确定 叉车制动时，如果忽略路面对车轮的滚动阻力矩和叉车回转质量的惯性力矩，则任一角速度的车轮，其力矩平衡方程为： （3.3）式中：制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反； 地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称为地面制动

37、力，其方向与汽车行驶方向相反； 车轮有效半径。3.3.1 制动器因数 制动器因数BF表示制动器的效能，因此又被称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评价不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即 （3.4）式中：制动器的摩擦力矩； R制动鼓或制动盘的作用半径； P输入力，一般取加于两制动蹄的张开力(或加于两制动块的压紧力)的平均值为输入力。 对于钳盘式制动器，两侧制动块对制动盘的压紧力均为P，则制动盘在其两侧工作面的作用半径上所受的摩擦力为2P（为盘与制动衬块间的摩擦系数），于是钳盘式制

38、动器的制动器因数为： （3.5） 在本叉车制动系统设计中，取=0.45，则BF=0.9。3.3.2制动盘直径D 制动盘直径D应尽可能取大些，这可以使制动盘的有效半径得到增大，同时也可以减小制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的工作温度和单位压力。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为7079，而总质量大于总质量大于2t的车辆应取上限。 在本设计中：因轮辋直径为12英寸，即D=1225.4=304.8mm；则制动盘直径D=0.79304.8=240.792mm。 查手册【4】，取D=242mm。3.3.3制动盘厚度h 制动盘的厚度h影响着制动盘质量和制动盘工作时的温升。为了使质量不致太大，制动盘厚度又

39、不宜过小。制动盘虽然可以制成实心的，但是为了通风散热，又需要在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。 通常，实心制动盘厚度可取10mm-20mm；而通风盘厚度可取为20mm-50mm,但多采用20mm-30mm。 在本设计中：制动器采用通风盘，取厚度h=25mm。3.3.4摩擦衬块内半径R与外半径R摩擦衬块外半径R与内半径的比值应不大于1.5。若比值过大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多，会导致磨损不均匀，接触面积减小，最终将使得制动力矩变化大。 制动盘半径R=D/2=121mm，所以摩擦衬块外直径R取120mm。所以1201.5=80mm。在本设计中：取R=80mm，R=120mm。3.3

40、.5摩擦衬块工作面积A 钳盘式制动器的摩擦材料要求有较高的耐磨，耐温，耐压的性能。衬块面积推荐根据制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在1.6kg/cm23.5kg/cm2范围内选取。摩擦衬块的工作面积：取，则。3.4 盘式制动器摩擦衬块的磨损特性计算摩擦衬片(衬块)的磨损，与摩擦副的材质、表面加工情况、温度、压力以及相对滑磨速度等多种因素都有关系，因此在理论上如果要精确计算磨损性能是比较困难的。但是试验表明，摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。叉车的制动过程是一个将其机械能(动能、势能)的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了

41、耗散叉车全部动力的任务。此时因为在短时间内热量来不及逸散到大气中，会导致制动器温度升高。这就是所谓的制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则衬片(衬块)的磨损愈严重。3.4.1比能量耗散率评价制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为指标。比能量耗散率又被称为能量负荷或单位功负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，单位为。【5】=比能量耗散率式中：叉车回转质量换算系数； 汽车总质量； 叉车车制动初速度，；计算时取=19km/h； 制动减速度，计算时取j=a=； 制动时间，； 前制动器衬片(衬块)的摩擦面积；在紧急制动到时，并可近似地认为。 比能量耗散率过高会引起衬片（衬块）的急剧磨损，还可能引起

42、制动鼓或制动盘产生龟裂。叉车盘式制动器的比能量耗散率以不大于为宜。符合要求。3.4.2 比滑磨功磨损和热的性能指标也可用衬块在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬块面积的滑磨功，即比滑磨功来衡量： （3.6） 式中：叉车总质量，kg； 叉车最高制动车速，m/s； 车轮制动器各衬块的总摩擦面积，； 许用比滑磨功，对叉车取600-800J/cm。可求得：，满足设计要求。3.5 盘式制动器制动力矩的计算盘式制动器的计算用简图如图3.1所示，假设摩擦衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，而且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为： （3.7） 式中：摩擦系数，取值0.45；N单侧制动块对

43、制动盘的压紧力；R作用半径。图3.2 盘式制动器的计算用简图设计采用常见的扇形摩擦衬块，其径向尺寸不大，取R平均半径或有效半径已足够精确。如图所示，平均半径为：图3.3 钳盘式制动器的作用半径计算用图式中：，扇形摩擦衬块的内半径和外半径。（）在任一单元面积上的摩擦力对制动盘中心的力矩为，式中q为衬块与制动盘之间的单位面积上的压力，则单侧制动块作用于制动盘上的制动力矩为 （3.8）单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为可以得到有效半径为令，则有： 因，故。当，。但是当m过小时，即扇形的径向宽度过大时，摩擦衬块摩擦表面在不同半径处的滑磨速度相差较大，磨损会不均匀，因而单位压力分布不均匀，则上述计算方法失效

44、。本次设计取有效半径为102mm。由上述可求得单侧制动块压紧力为：3.6 制动性能分析叉车的制动性是指叉车在行驶过程利用外力强制地降低车速直至车辆停止或下长坡时能保持一定车速的能力。3.6.1 制动性能评价指标叉车制动性能主要由以下三个方面来评价：1）制动效能，即制动距离和制动减速度；2）制动效能的稳定性，即抗衰退性能；3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力的性能。3.6.2 制动效能制动效能是指在良好路面行驶的情况下，叉车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时叉车的减速度。制动效能是制动性能评价中最基本的指标。制动距离越小，制动减速度越大，叉车的制动效能

45、就越好。（1）制动减速度假设叉车在水平的、坚硬的道路上行驶，在不考虑路面附着条件的情况下，制动力是由制动器产生。【6】此时： （3.9） 其中汽车最大制动力矩 车轮有效半径 m汽车满载质量求得a=2.95m/s2.57m/s所以符合要求。（2）制动距离S制动距离直接影响着汽车的行驶安全，由下式决定： （3.10） 式中：制动机构滞后时间，即踩下制动踏板克服回位弹簧力并消除制动蹄片制动鼓间的间隙所需时间； 制动器制动力增长过程所需时间； 制动器的作用时间，一般在0.2-0.9s之间； 制动初速度，。取20km/小时。4 液压制动驱动机构的设计计算4.1制动轮缸直径与工作容积制动轮缸对制动块或者制

46、动蹄的作用力F与制动轮缸中的液压以及轮缸直径有如下关系： （4.1） 式中：在考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压的情况下，= 812MPa，对盘式制动器可再高些。本次设计制动轮缸液压取p=12Mpa。 对于P因为 ，另外由T。经受力分析可知单侧制动块对制动盘的压紧力N应等于制动轮缸对制动块的作用力。求得=5991.29N则d=25.22mm。制动管路液压在制动时一般不会超过1012MPa，对盘式制动器要求可再高些。压力愈高轮缸直径就愈小，但对管路特别是制动软管及管接头则提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度及接头的密封性的要求就更加严格。根据GB7524-87轮缸直径应在标准规定的尺寸系

47、列中选取，轮缸直径的尺寸系列为：14.5，16，17.5，19，22，24，26，28，30，32，35，38，40，45，50，56mm。故在本设计中轮缸直径选为26mm。反算得：p=11.3Mpa一个轮缸的工作容积： （4.2） 式中：d一个轮缸活塞的直径； n轮缸的活塞数目； 一个轮缸活塞在完全制动时的行程：在初步设计时，对盘式制动器可取=22.5mm。（取盘式制动器=2mm） 消除制动蹄(制动块)与制动鼓(制动盘)间的间隙所需的轮缸活塞行程，对鼓式制动器约等于相应制动蹄中部与制动鼓之间的间隙的2倍； 因摩擦衬片(衬块)变形而引起的轮缸活塞行程，可根据衬片(衬块)的厚度、材料弹性模量及单

48、位压力计算； ，鼓式制动器的蹄与鼓之变形而引起的轮缸活塞行程，试验确定。全部轮缸的总工作容积： （4.3） 式中：m轮缸数目。在本设计中m=2。求得 全部轮缸的工作容积：V=V=2122.64mm4.2 制动主缸直径与工作容积主缸的直径应符合系列尺寸，GB 7524-87主缸直径的系列尺寸为：14.5，16，17，19，20.5，22，26，28，32，35，38，42，46mm。制动主缸应有的工作容积： （4.4） 式中：制动软管在液压下变形而引起的容积增量； 全部轮缸的总工作容积。在初步设计时，考虑到软管变形的情况下，货车取V；轿车制动主缸的工作容积可取V；叉车取V。将V=V=2122.6

49、4mm代入得：V 主缸活塞直径和活塞行程可由下式确定： （4.5） 一般=（0.81.2） ，取=代入上式得：=14.16mm。在确定主缸容积的时候，应考虑到制动器零件的弹性变形、热变形以及制动衬片或衬块的正常磨损量等，还应考虑到用于制动驱动系统信号指示的制动液体积。查制动主缸直径标准，在本设计中取=14.5mm，=14.5mm。4.3 制动踏板力与踏板行程制动踏板力的验算公式： （4.6） 式中： 主缸活塞直径；制动管路的液压；踏板机构传动比，一般为25；（在本设计中取4）踏板机构及制动主缸的机械效率， 0.850.95，本次设计取0.95。根据上式得： =564.62km/h）所能爬上的长

50、为规定的最陡坡道的坡度值。本次设计最大爬坡度为18%，采用实心盘，盘厚为15mm，直径240mm。如图所示，当叉车停在斜坡上时，应有沿坡道牵引力F=mgsina。则F=53059.8sina=9358.02N图5.1 叉车在斜坡受力分析若想让叉车停止在此坡道上，则制动器所能提供的制动力矩应能克服其重力沿坡道向下分力所产生的力矩。应有T=Fr。其中r为车轮有效半径，则T=9358.020.3380.97=3068.12N.m因此安装在减速器末端的中央盘式制动器所需产生的力矩为：标准规定：手制动为驻坡。 （5.1）手制动力矩：因为460322.76，即计算制动力矩大于规定制动力矩。所以，设计符合要求。中央盘式制动器的制动原理跟行车盘式制动系统的设计过程大体一样，都是先计算制动力矩，然后根据制动力矩确定作用在盘上的压紧力，再根据压紧力设置合理的省力装置，直至达到要求。不同点就是制动力矩所满足的条件不同，行车制动系统需满足叉车空载以20km/h的速度行驶，制动距离小于6m；停车制动系统要求其处在最大爬坡度时能可靠停住。6 制动器三维模型6