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文档简介

1、第九章第九章 制动系统设计制动系统设计9-1 概述概述9-2 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析9-3 制动器主要参数的确定制动器主要参数的确定9-4 制动器的设计与计算制动器的设计与计算9-5 制动驱动机构制动驱动机构9-6 制动力调节机构制动力调节机构9-7 制动器的主要结构元件制动器的主要结构元件29-1 9-1 概述概述 一、制动系的功用一、制动系的功用: : 使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车;使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车; 在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速;在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速; 使汽车可靠地停在原地或坡道上。使汽车可靠地停在原地或坡道上。 行车

2、制动装置行车制动装置驻车制动装置驻车制动装置应急制动装置应急制动装置辅助制动装置辅助制动装置 二、制动系的分类二、制动系的分类: :3三、制动系的设计要求:三、制动系的设计要求: 1)足够的制动效能;)足够的制动效能; 2)工作可靠;)工作可靠; 3)不应当丧失操纵性和方向稳定性;)不应当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;)防止水和污泥进入制动器工作表面; 5)热稳定性良好;)热稳定性良好; 6)操纵轻便;)操纵轻便; 7)噪声尽可能小;)噪声尽可能小; 8)作用滞后性应尽可能短;)作用滞后性应尽可能短; 9)摩擦衬片(块)应有足够的使用寿命;)摩擦衬片(块)应有足

3、够的使用寿命; 10)调整间隙工作容易;)调整间隙工作容易; 11)报警装置。)报警装置。轿车轿车货车货车踏板力(踏板力(N)500700手柄力(手柄力(N)500700踏板行程(踏板行程(mm)100150150200手柄行程手柄行程 (mm)16020049-2 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析摩擦式摩擦式液力式液力式 -缓速器缓速器 电磁式电磁式 摩擦副结构摩擦副结构 鼓式鼓式盘式盘式带式带式-中央制动器中央制动器 一、鼓式制动器一、鼓式制动器领从蹄式领从蹄式双领蹄式双领蹄式双向双领蹄式双向双领蹄式双双从从蹄蹄式式双双向向增增力力式式单单向向增增力力式式5不同形式鼓式制动器的主要

4、区别:不同形式鼓式制动器的主要区别:制动器效能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制动器效能因数在制动鼓或制动盘的作用半径在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力(上所得到摩擦力(M/R) 与输入力与输入力F F0之比之比RFMK0制动器效能的稳定性制动器效能的稳定性 效能因数效能因数K对摩擦因数对摩擦因数f的敏感性(的敏感性(dK/df)易易混混概概念念蹄片固定支点的数量和位置不同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。制动时两块蹄片之

5、间有无相互作用。61.领从蹄式领从蹄式凸轮或楔块式凸轮或楔块式张张开开装装置置活塞轮缸(液压驱动)活塞轮缸(液压驱动)平衡凸块式平衡凸块式楔块式楔块式平衡式平衡式非平衡式非平衡式7u结构特点:结构特点:每个蹄片都有固定支点每个蹄片都有固定支点两固定支点位于同一端两固定支点位于同一端u性能特点:性能特点:制动性能和效能稳定性较好制动性能和效能稳定性较好前进、倒退制动效果不变前进、倒退制动效果不变便于调整制动间隙便于调整制动间隙蹄片磨损不均匀蹄片磨损不均匀8u结构特点:结构特点:每个蹄片都有固定支点每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端两固定支点位于不同端u性能特点:性能特点:前进时制动性能和效

6、能稳定性好前进时制动性能和效能稳定性好前进、倒退制动效果不一样前进、倒退制动效果不一样便于调整制动间隙便于调整制动间隙蹄片磨损均匀蹄片磨损均匀2.双领蹄式双领蹄式93.双向双领蹄式双向双领蹄式u结构特点:结构特点:两蹄片浮动两蹄片浮动分别张开蹄片分别张开蹄片u性能特点:性能特点:制动性能和效能稳定性好制动性能和效能稳定性好结构复杂,调整间隙困难结构复杂,调整间隙困难适于双回路驱动机构适于双回路驱动机构蹄片磨损均匀蹄片磨损均匀104.双从蹄式双从蹄式u结构特点:结构特点:每个蹄片都有固定支点每个蹄片都有固定支点两固定支点位于不同端两固定支点位于不同端u性能特点:性能特点:制动效能稳定性最好制动效

7、能稳定性最好制动效能最低制动效能最低115.单向增力式单向增力式u结构特点:结构特点:两蹄片只有一个固定支点两蹄片只有一个固定支点蹄片下端经推杆相连蹄片下端经推杆相连u性能特点:性能特点:前进制动时,皆为领蹄,制动效果好前进制动时,皆为领蹄,制动效果好制动效能稳定性差制动效能稳定性差蹄片磨损不均匀蹄片磨损不均匀倒退时,制动效果差倒退时,制动效果差126.双向增力式双向增力式u结构特点结构特点:两蹄片有一个支点两蹄片有一个支点两个活塞同时张开蹄片两个活塞同时张开蹄片u性能特点:性能特点:制动性能好制动性能好前进与倒车制动效能不变前进与倒车制动效能不变制动性能稳定性较差制动性能稳定性较差蹄片磨损不

8、均匀蹄片磨损不均匀13效能因数与效能稳定性比较效能因数与效能稳定性比较14二、盘式制动器二、盘式制动器钳盘式钳盘式( (点盘式制动器点盘式制动器 ) )全盘式全盘式( (离合器式制动器离合器式制动器 ) )固定钳式固定钳式 滑动钳式滑动钳式 摆动钳式摆动钳式 浮动钳式浮动钳式 15活塞活塞制动钳体制动钳体制动块制动块车桥车桥进油口进油口制动盘制动盘1、定钳盘式制动器定钳盘式制动器J易于保证钳的刚度;易于保证钳的刚度;J容易实现从鼓式到盘式的改型;容易实现从鼓式到盘式的改型;J能适应不同回路驱动系统的要求。能适应不同回路驱动系统的要求。L至少有两个液压缸分置于制动盘两侧,必须用跨越制动至少有两个

9、液压缸分置于制动盘两侧,必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通;盘的内部油道或外部油管来连通;L径向和轴向尺寸大,增加了在汽车上的布置难度;径向和轴向尺寸大,增加了在汽车上的布置难度;L受热机会增加,使制动液温度过高而汽化;受热机会增加,使制动液温度过高而汽化;L要兼作驻车制动器时必须在主制动钳上另外附装一套供要兼作驻车制动器时必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳,或是采用盘鼓结合式制动器。驻车制动用的辅助制动钳,或是采用盘鼓结合式制动器。162、浮钳盘式制动器浮钳盘式制动器J轴向尺寸小,制动器能更进一步靠近轮毂;轴向尺寸小,制动器能更进一步靠近轮毂;J没有跨越制动盘的油道

10、或油管,加之液压缸冷却条件没有跨越制动盘的油道或油管,加之液压缸冷却条件好,所以制动液汽化可能性小;好,所以制动液汽化可能性小;J成本低;成本低;J浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。17制动时车轮、制动盘受力示意图制动时车轮、制动盘受力示意图合成载荷合成载荷F F小小可避免轮胎向钳内甩溅泥污可避免轮胎向钳内甩溅泥污18J热稳定性好热稳定性好J水稳定性好水稳定性好J制动力矩与汽车运动方向无关制动力矩与汽车运动方向无关J易于构成双回路制动系易于构成双回路制动系J尺寸小、质量小、散热良好尺寸小、质量小、散热良好J衬块磨损均匀衬块磨损均匀J更换衬块容易更换衬块容易J易于实

11、现间隙自动调整易于实现间隙自动调整L难以完全防止尘污和锈蚀难以完全防止尘污和锈蚀(封闭的多片全盘式制动器除外封闭的多片全盘式制动器除外)L兼作驻车制动器时,所需附加的手驱动机构比较复杂兼作驻车制动器时,所需附加的手驱动机构比较复杂L必须装用助力器必须装用助力器L衬块工作面积小,磨损快,使用寿命低,需用高材质的衬块衬块工作面积小,磨损快,使用寿命低,需用高材质的衬块盘式制动器的优缺点盘式制动器的优缺点199-3 制动器主要参数的确定制动器主要参数的确定一、鼓式制动器主要参数的确定一、鼓式制动器主要参数的确定1.制动鼓内径制动鼓内径D乘用车:乘用车:D/Dr=0.640.74商用车:商用车:D/D

12、r=0.700.83F主要考虑主要考虑:能产生足够的制动力矩能产生足够的制动力矩便于散热便于散热M=Ff R,R大,则大,则制动力矩大制动力矩大便于散热便于散热制约因素制约因素轮辋内径轮辋内径制动鼓厚度制动鼓厚度制动鼓刚度制动鼓刚度202.摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b和包角和包角b影响的因素:影响的因素:Fb大,磨损小,但质量大,不易加工、不易保大,磨损小,但质量大,不易加工、不易保证与制动鼓全面接触;证与制动鼓全面接触;Fb小,磨损快,寿命短。小,磨损快,寿命短。此外还影响摩擦衬片的摩擦面积:此外还影响摩擦衬片的摩擦面积:衬片的摩擦面积衬片的摩擦面积Ap=Rb,Ap大,则单位大,则单位面积正压

13、力和能量负荷小,磨损特性好面积正压力和能量负荷小,磨损特性好影响的因素:影响的因素:F大,摩擦面积大、单位压力小、衬片寿命长;大,摩擦面积大、单位压力小、衬片寿命长;F过大,散热差过大,散热差一般一般=90100213.摩擦衬片起始角摩擦衬片起始角04.制动器中心到张开力制动器中心到张开力F0作用线的距离作用线的距离ee尽可能大尽可能大制动效能制动效能初步设计,初步设计,e=0.8R5.制动蹄支承点位置坐标制动蹄支承点位置坐标a和和c使使a尽可能大而尽可能大而c尽可能小尽可能小初步设计时,取初步设计时,取a=0.8R 一般将衬片布置在制动蹄中央,即一般将衬片布置在制动蹄中央,即0=90-/22

14、2二、盘式制动器主要参数的确定二、盘式制动器主要参数的确定1.制动盘直径制动盘直径D D制动钳的夹紧力,制动钳的夹紧力,衬块的单位压力,衬块的单位压力,工作温度工作温度 受轮辋直径的限制,受轮辋直径的限制,D=(7079)Dr2.制动盘厚度制动盘厚度h 影响:制动盘质量和工作时的温升影响:制动盘质量和工作时的温升 实心:实心:h=1020mm; 通风式通风式:h=2050mm,多采用,多采用2030mm233.摩擦衬块内半径摩擦衬块内半径R1、外半径、外半径R2 R2/R11.5,比值过大,内外侧圆周速度相差过多,磨损不均,比值过大,内外侧圆周速度相差过多,磨损不均匀匀接触面积降低接触面积降低

15、制动力距降低、寿命降低制动力距降低、寿命降低4.制动衬块工作面积制动衬块工作面积A A单位压力单位压力,但散热,但散热按制动衬块单位面积占有汽车质量取按制动衬块单位面积占有汽车质量取一般一般A=1.63.5kg/cm2249-4 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计计算一、鼓式制动器的设计计算111111cosBBCB径向变形径向变形1和压力和压力p1为:为: 11max1111max11sin()sin()pp1)两个自由度的紧蹄摩擦衬片的两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形径向变形规律规律1.压力沿衬片长度方向的分布规律压力沿衬片长度方向的分布规律结论:结论:压力沿摩擦

16、衬片长度方向的压力沿摩擦衬片长度方向的分布符合正弦分布规律分布符合正弦分布规律252)一个自由度的紧蹄摩擦衬片的)一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形径向变形规律规律 dBABBCB111111111sinsin11maxsinsinRdpp 结论:结论:压力沿摩擦衬片长度的压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律分布符合正弦曲线规律26法向力法向力 制动力矩制动力矩 2. 蹄片上的制动力矩的计算蹄片上的制动力矩的计算1maxsindFpbRdpbRd 211maxsintdMdF fRpbR fd 21max(coscos)tMpbR f27制动力矩与张开力的关系制动力矩与张开力的关系 0Ff

17、RCFaF0)sinf(cosFFcosF11x1o111x01ofR)sinf(cosc hFF1111o128对于紧蹄对于紧蹄 对于松蹄对于松蹄 当当 领蹄表面的最大压力领蹄表面的最大压力 时不会自锁时不会自锁 11o11111o1tDFfR)sinf(coscfhRFM22o22222o2tDFfR)sinf(cosc fhRFM101tMF202tMFfR)sinf(cosc)cos(cosbRhRFp111211o1max 111(cossin)0cffR111cossincfRc自锁条件:自锁条件:29二、盘式制动器的设计计算二、盘式制动器的设计计算单侧制动块加于制动盘的制动力矩单

18、侧制动块加于制动盘的制动力矩 单侧衬块加于制动盘的总摩擦力单侧衬块加于制动盘的总摩擦力 有效半径有效半径 m值一般不应小于值一般不应小于0.65 30三、前、后轮制动器制动力矩的确定三、前、后轮制动器制动力矩的确定首先选定同步附着系数首先选定同步附着系数计算前、后轮制动力矩的比值计算前、后轮制动力矩的比值020gLLh201210ggLhMMLh按好路、满载,紧急制动到前轮抱死拖滑算出按好路、满载,紧急制动到前轮抱死拖滑算出M1max根据前后轮制动力矩比值算出根据前后轮制动力矩比值算出M2max31四、应急制动和驻车制动所需的制动力矩四、应急制动和驻车制动所需的制动力矩1.应急制动应急制动后轮抱死滑移后轮抱死滑移 后桥制动力矩后桥制动力矩122aBgm gLFFLh12aBeegm gLF rrLh322.驻车制动驻车制动上坡停驻时后桥附着力上坡停驻时后桥附着力 下坡停驻时后桥附着力下坡停驻时后桥附着力12(cossin)gahLFm gLL12(cossin)gahLFm gLL33汽车上坡停驻时,根据后桥上的附着力与制动力相等,即汽车上坡停驻时,根据后桥上的附着力与制动力相等,即同理,可得到汽车可能停驻的极限下坡路倾角同理,可得到汽车可能停驻的极限下坡路倾角 11arctangLLh11arctangLLh12111(

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