《制动器参数选择及其设计计算过程案例》4700字

制动器参数选择及其设计计算过程案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u27809制动器参数选择及其设计计算过程案例综述 1168641.1轻型商用车主要参数数值 235061.2制动系统的主要参数及其选择 2172811.2.1同步附着系数的选择 288201.2.3制动器最大制动力矩 4245541.3制动器制动效能因数 5179921.4制动器的结构参数与摩擦系数 6281241.4.1后轮鼓式制动器的结构参数与摩擦系数的选取 65861.4.2前轮盘式制动器的结构参数与摩擦系数的选取 845971.5制动器设计计算 9288671.5.1制动器效能因数计算 932901.5.2摩擦衬块的磨损特性计算 9105611.5.3驻车制动计算 11295571.5.4制动距离S 1187881.5.5制动器主要的零部件材料选择 12本章参照车型CA1041对本设计商用车制动器进行结构相关参数计算。根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，行车制动需要保证车轮所获得的制动力能达到所要求的制动性能要求。轻型商用车主要参数数值相关主要技术参数，如REF_Ref71530875\h表31所示。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11车型CA1041相关技术参数整车质量质心位置质心高度轴距轮距最高车速车轮工作半径轮胎同步附着系数空载2100kg0.75m3.2m1.4m90km/h370mm6.5-160.6满载4100kga=1.35mb=1.85m0.85m3.2m1.4m90km/h370mm6.5-160.6制动系统的主要参数及其选择同步附着系数的选择(1)当时：稳定的工况，前轮先抱死，制动时丧失转向能力；(2)当时：后轮先抱死，制动时失去方向稳定性且危险性高，操作不当会导致汽车处于旋转状态；(3)当时：稳定的工况，前后轮同时抱死，制动时丧失转向能力。研究分析，汽车处于上述第三种时，即前后轮同时抱死时，制动减速度，也就是，表示制动强度。处于上述第一种或第二种情况时，制动强度，所以只有在的路面上，才能完全利用地面的附着条件。现代汽车车速高，如果后轮先抱死，会引起侧滑或者甩尾，操作不当还可导致汽车不停地旋转，所以后轮先抱死是极其危险的，现代工业轿车和载货汽车的值都在有所增大。研究表明：轿车一般取；货车一般取。我国GB12676—2015附录《制动力在车轴（桥）之间的分配及挂车之间制动协调性要求》中规定了除、外其他类型的汽车制动强度的要求。制动强度在0.15～0.3的汽车，如果各轴的附着利用曲线位于确定的与理想附着系数利用直线平行的两条直线（REF_Ref71530760\h图31）之间，则表示满足上述国标要求；制动强度，若后轴附着利用曲线能满足，则表示满足上述国标要求。根据同类车型，参考相关文献资料，再结合实际情况，取。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11除M1、N1外的其他类别车辆的制动强度和附着系数要求制动强度的确定前轴和后轴制动力矩的分配系数β，根据公式计算，即：（3-1）式中：；；；。得：制动强度，根据公式计算，即：（3-2）式中：。得：，符合GB7258-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》的规定。制动器最大制动力矩对于选取值超过0.3的汽车，要想了解整车的制动安全性能，就需要确定各制动器的最大制动力矩。当时，制动强度，因此所需的后轴和前轴制动力矩分别为（3-3）（3-4）式中：；；；；；。故后轴总制动力矩后轴其中一个车轮的制动力矩为前轴总制动力矩=前轴其中一个车轮制动力矩为我们一般用最小制动距离和最大制动减速度来评价制动性能，假设汽车在水平的道路上行驶，不考虑道路变形和路面附着条件，此时，制动力是由制动器产生。制动减速度为：（3-5）式中：；，；，。计算得基于GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》要求，商用车制动减速度应在,所以符合要求。制动器制动效能因数制动效能因数被定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力比上输入力，是用来评判不同结构形式制动器的制动性能。（3-6）式中：；；；。（1）钳盘式制动器的制动器，制动块对制动盘的压紧力两侧均为P，因此，制动盘在其两侧工作面所受的摩擦力为（为制动衬块间与盘间的摩擦系数），所以钳盘式制动器的效能因数为：（3-7）（2）鼓式制动器采用的是领从蹄式的制动鼓，制动器效能因数分为领蹄因数和从蹄因数，各项参数如REF_Ref71530793\h图32所示。EQ\o\ac(○,1)领蹄制动效能因数：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12鼓式制动器受力简化图根据公式（3-6）推导得出（3-8）EQ\o\ac(○,2)从蹄制动效能因数：同理（3-9）整个制动器效能因数为（3-10）制动器的结构参数与摩擦系数后轮鼓式制动器的结构参数与摩擦系数的选取（1）制动鼓的直径D已知轮胎的规格为6.5-16所以，轮辋为16in根据GB/T12939-2015《工业车辆轮辋规格系列》轮辋直径对应制动鼓如REF_Ref71530916\h表32所示。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12轮辋直径对应制动鼓内径轮辋直径/in121314151620对应制动鼓内径/mm轿车180200240260商用车220240260300320420由REF_Ref71530916\h表32得制动鼓内径根据商用车在之间选取，按实际情况选取，取。得。制动蹄的摩擦衬片包角和宽度《制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列》，摩擦片宽度取；摩擦片厚度取。研究表明，摩擦衬片包角时磨损最小，制动鼓的温度也最低且制动效能最高。减小有利于散热，但是，单位压力变高会导致摩擦衬片加速磨损。包角也不能大于，太大不利于散热，制动作用也比较不均匀，还可能发生自锁。根据上述分析，选取领蹄包角，从蹄包角一个制动器总摩擦面积：（3-11）式中：，；，；，；（）。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s13制动器衬片摩擦面积汽车类别汽车总质量单个制动器摩擦面积轿车0.9～1.51.5～2.5100～200200～300客车与货车1.0～1.51.5～2.52.5～3.53.5～7.07.0～12.012.0～17.0120～200150～250（多为150～200）250～400300～650550～1000600～1500（多为600～1200）由根据GB/T5763-2017《汽车用制动器衬片》归纳为REF_Ref71530943\h表33数据，可知设计符合要求。（3）摩擦衬片初始角选取由领蹄的包角计算:从蹄的包角计算:（4）张开力作用线到制动器中心的距离距离要尽可能地大，制动轮缸布置总在制动鼓内，距离越大说明制动效能越好，初步设计选得：，按照实际取值取。与表示制动蹄支撑销中心的位置坐标要可能地小，设计时常取,c初步设计时，得：，按照实际取值取。（5）摩擦片摩擦系数商用车摩擦片的摩擦系数要尽量高且具有良好的热稳定性，更应选取受温度和压力的影响小的摩擦片。在摩擦系数偏离正常值的期间，对制动器响应的要求没有太大影响。根据理想状态情况，取可使计算结果更接近真实值。摩擦材料要求无污染、对人体无害。所以取摩擦系数前轮盘式制动器的结构参数与摩擦系数的选取（1）制动盘的直径制动盘直径的尺寸范围是轮辋直径的。轮辋直径等于,所以制动盘直径在到之间，为了使制动有效半径尽可能大，制动盘的直径要尽量大，但不能大于轮辋直径。本设计商用车总质量大于2t，应取上限，因此本次设计取。（2）制动盘厚度的选择基本所有实心制动盘厚度都是；厚度大一些的是通风孔道的制动盘，约为，但多采用。制动盘因为受温度影响，所以厚度尽可能选小一点，以便散热，所以，本设计选取实心制动盘，取其厚度为。（3）摩擦衬块内半径以及外半径摩擦衬块的外半径比上内半径的值最大不超过。如果比值偏大，工作时摩擦衬块内缘与外缘的圆周速度就会相差较大，磨损就不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化较大。取摩擦衬块外半径，内半径。则故摩擦衬块半径选取符合要求。（4）摩擦衬块的工作面积制动摩擦衬块单位面积占有的汽车质量取值范围为。根据推荐值取，本设计商用车质量，得到单片摩擦衬块的工作面积取值为。（5）摩擦片摩擦系数同理鼓式制动器，摩擦系数取。制动器设计计算制动器效能因数计算（1）盘式制动器效能因数由公式（3-7）计算出（2）鼓式制动器效能因数由3.4.1节得；领蹄制动蹄因数由公式（3-8）计算得：从蹄制动蹄因数由公式（3-9）计算得：整个制动器因数由公式（3-10）计算得为：摩擦衬块的磨损特性计算摩擦时的温度、压力以及摩擦系数和状态等都直接影响磨损。汽车在制动时是制动系统将机械能通过一系列复杂的过程转化为内能、热能由制动器散发至大气中，即所谓制动器的能量负荷。能量负荷与摩擦衬片（衬块）的磨损成正相关，能量负荷越大，磨损就越严重。（1）比能量耗散率单个前轮制动器比能量耗散率和单个后轮制动器的比能量耗散率计算公式如下：（3-12）（3-13）式中：，；；，，；；，；按下式计算，，；，：；，；。则==根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，盘式制动器的比能量耗散率应不大于，故符合要求。==根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，鼓式制动器的比能量耗散率应不大于，故符合要求。（2）比滑磨功比滑磨功用来衡量磨损和热，用衬片在制动时由最高制动初速度到停车完成的单位衬片面积的滑磨功表示，即比滑磨功来衡量：（3-14）式中：；==；[]，由GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》规定，取。=故符合要求。驻车制动计算（1）汽车允许停驻的极限上坡路倾斜角（3-15）式中：；；；。根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，最大停驻坡高度不小于，故符合要求。（2）汽车允许停驻的极限下坡路倾斜角（3-16）根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，最大停驻坡高度应小于，故符合要求。制动距离S在匀减速度制动时，制动距离为（3-17）式中，；；故最大制动距离为：货车取。<符合要求制动器主要的零部件材料选择（1）制动盘制动盘受到作用在制动块上的法向和切向力的影响，并在整个工作过程中承担着能量负荷。市场上的制动盘大多由珠光体灰铸铁制造而成，但也可以由添加了、等金属成分的合金铸铁制造而成，且钳式盘式制动器的制动盘被铸成双盘，中间有径向通风槽，可以增加散热面积，从而提高冷却效果。为了使制动盘的热容量合理，达到良好的散热性能，本设计确定采用HT250材料。（2）制动块制动块是块状摩擦材料，由一块背板和一块摩擦衬块组成，可以将两者直接压合镶嵌，也可以铆接或粘接在一起，为了使背板和摩擦衬块相互配合安装更加牢固，本设计采用两者直接牢固地压嵌。（3）制动钳当汽车制动时，制动钳夹住制动盘以达到制动效果，所以对制动钳的抗冲击性，塑性要求较高，可以用锻铸铁KTH370一12或球墨铸铁QT400一18制造，也可以用铝合金压铸。本设计采用的材料是具有良好焊接性和切削性，冲击韧性和塑性都较高的球墨铸铁QT400一18。（4）摩擦材料摩擦材料摩擦系数不会受其他因素影响，需具有良好的稳定性、良好的耐磨性，良好的吸水性能。抗压、抗剪强度、抗弯性能和抗冲击性能要高。制动时尽量无噪音、无异味，采用污染小且对人体无害的摩擦材料。目前，常用于制动器的模压材料虽灵活性较差。但是各种不同的聚合物树脂成分可以用来为衬片或衬块提供不同的摩擦性能。因此，在本设计摩擦材料选择模压材料。（5）制动鼓制动鼓材料最好与摩擦村块相同，这样可以使两者有更好的配合，摩损也比较均匀，同时制动鼓材料更应该具有较大的刚性和热容量，以此保证制动系统的性能要求。制动鼓配合定位非常重要，在与轮毂径向和其圆柱表面装配完成后，还需要精加工制动鼓的内表面，确保两者轴线约束重合。制动鼓壁厚越大，其热容量也大。但实验研究表明，制动鼓壁厚在llmm-20mm时，摩擦表面最高温度变化并不大。制动鼓的壁厚取值：轿车在7mm～12mm范围取值；中、重型载货汽车在13mm～18mm范围取值。为了方便检查制动器间隙，需要在制动鼓表面开