【《某牵引车制动系统制动器的设计计算过程案例》3700字】

某牵引车制动系统制动器的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u18665某牵引车制动系统制动器的设计计算过程案例 1327301.1制动蹄片上的制动力矩 1297731.2摩擦元件磨损特性的计算 4253641.3研究说明驻车制动力 5108941.4制动器的主要零部件的结构设计 7287071.4.1制动鼓 712921.4.2制动蹄 8103121.4.3制动底板 881541.4.4制动蹄的支承 8163171.4.5凸轮式张开机构 933251.4.6摩擦材料 972881.4.7制动摩擦衬片 9200991.4.8制动器间隙的调整方法及相应机构 101.1制动蹄片上的制动力矩图4-1制动力矩计算用图以上图4-1作为参考，当制动鼓正常工作时，在该状态下摩擦衬片形成的扭矩可以表达成如下所示的公式：如果将垂直方向上均匀的将压力施加到制动鼓上，因此就能够得出：通常情况下增势蹄所施加的扭矩值可表示为：以上公式中，；表示通过以上内容获得的摩擦力的半径尺寸。图4-2张开力计算用图如果制动蹄处于工作状态时，就会有：上式中，和轴两者之间的角度用表示；在轴上的映射值用表示。从上图所示的图形中，很容易发现：当在正常工作状态下，增、减势蹄形成的扭矩值可以借助于如下所示的公式进行计算获得：将以上内容中的分析进行综合后，可以将领蹄对应的关系表达成如下所示的公式：=≈以上公式中。将通过计算已经获取的数据信息带入到上面的公式中，通过计算获得：≈0.127此时对应的关系可以表示为：大于0.3，所以不会自锁。除此之外，依据上图4-2所示，可得。表示的是衬片的宽度；。依据以上内容的计算与分析，并与实际要求相结合，选取的与鼓式制动器相关的参数，需要符合本课题设计的要求。1.2摩擦元件磨损特性的计算当汽车处于运行状态下，很多种因素都会干扰制动器造成的磨损，通过查找相关资料，很容易发现，如果想要精确的计算和评估磨损是很难实现的，而且也没有相应的公式作为参考。如果汽车在正常运行状态下，当对制动功能进行激发时，汽车的前轮和后轮相应的能源消耗的公式，分别可以用下列公式进行表示：（1.16）在上式中，当汽车处于正常运行时，发生制动时相应的重量系数值用表示；整体上汽车的重量作用表示；当汽车正常运行时，将制动功能激活时，相应的初始状态下的速度值用表示，结束之后的速度值用表示，通过以上内容进行的分析，最终选取；在汽车处于制动状态下，加速度的取值为，开始该值为；在汽车整个的制动状态下，所有需要耗费的时间和为，以上述内容中已知的参数作为依据，可得：。当汽车处于制动状态时，相应的表达式为：（1.17）通过以上内容的分析，本课题选择的相关数据以及进行的设计，都能够满足磨损释放热量等参数的预期要求。1.3研究说明驻车制动力如下图所示，为汽车在上坡过程中承受的作用力的简图：当汽车处于上坡状态时，汽车后侧轮胎承受的附着力的计算公式为：当汽车处于下坡状态时，汽车后侧轮胎承受的附着力的计算公式为：图4-3车辆在斜面静止时的受力分析图当汽车处于上坡状态时，下坡的度数的极限值的计算公式如下式所示：（1.20）当汽车处于下坡状态时，下坡的度数的极限值的计算公式如下式所示：参照以上公式，并和本课题的设计相结合有：如果当前车辆的负载为满时，当汽车上坡或者下坡时，分别为：如果当前车辆的负载为零时，当汽车上坡或者下坡时，分别为：如果当前车辆的负载为满时，当汽车上坡或者下坡时，相应的计算车辆的后侧位置的车轴能够承受的附着力的公式为：如果当前车辆的负载为零时，当汽车上坡或者下坡时，相应的计算车辆的后侧位置的车轴能够承受的附着力的公式为：1.4制动器的主要零部件的结构设计1.4.1制动鼓通常制动鼓需要的热容量以及刚性都比较好，当汽车处于制动状态时，其温升应该不能超过极限值。选择制作制动鼓的材料，需要和摩擦衬片相配合，从而保障摩擦系数足够，而且工作的表面形成均匀的磨损。常见的制动鼓的类型包括下图4-4中几种：①铸铁铸造制动鼓：多采用在中大型商用车；②组合式制动鼓又分为辐板与铸铁鼓筒一体式和灰铸铁内鼓筒铸铁合金组合式，前者在部分轿车或轻型商用车采用，后者普遍运用于轿车。图4-4制动鼓如上图4-4所示，借助于与圆柱的表面相互配合完成制动鼓与轮毂相对位置的固定，为了达到完美匹配，完成组合相互固定之后，需要进一步的深入加工将制动鼓内表面的正常工作进行优化改善，从而保证制动鼓与轮毂的轴线相互重合。再将两个机构装配组合之后还要完成动平衡，对于轿车来说，许用不平衡度范围为15~20N·cm；对于货车而言，许用的不平衡度范围为30~40N·cm。在选择制动鼓内壁厚度时，不仅需要将硬度考虑在内，还需要考虑材料的高度。如果选择的内壁厚度较大时，有助于热空间的扩大，然而通过实验证明，最初内壁的厚度为11毫米时，经过增长之后变为20毫米时，摩擦表面产生的最高温度的平均值并没有出现较大的改变。通常在设计中，对于轿车而言，铸造的制动鼓的内壁厚度的范围为7~12毫米；而对于中型或者重型运载货物的车辆来说，其范围则为13~18毫米。对于此次牵引车设计取壁厚15毫米。1.4.2制动蹄制动蹄的内部结构整体尺寸及其制动断面的整体形状一般能够有效保证它的制动刚度好才符合要求，一般重型货车的制动蹄的材料多采用铸铁、铸钢或铸铝合金，重型汽车制动蹄的结构类型分别有山字形、工字形以及=2\*ROMANII字形。通常货车的制动蹄边缘位置的厚度以及腹板的厚度范围大致为5~8毫米，摩擦衬片的厚度大部分都会超过8毫米。衬片与制动蹄的连接可以通过粘贴的方式，也可以通过铆接的方式，如果通过粘贴的方式，可以产生的磨损较大，而且还会延长使用的年限，但是在更换衬片时比较困难；通过某些的方式产生的噪声比较小。本课题中选择的边缘位置厚度为7毫米，衬片厚度为10毫米。1.4.3制动底板在构成制动器的结构中，此底板为主要的构成部分，不包括制动鼓在内的制动器，其余内部零件的安装是以制动底板作为基础完成的，就需要保证制动器内部的相关零件之间的相对位置固定，而且还要求互相平衡。当汽车处于制动状态时会形成非常大的制动力距，因此就要求制动底板的高度足够大，从而能承受该力矩。如果制动底板高度不够制动力矩就会缩小。随之，需要的踏板行程就会增加，摩擦衬片也会变得不均匀。重型汽车则采用可锻铸铁KTH370-12的制动底板。1.4.4制动蹄的支承本课题设计中选择的制动蹄的自由度为2，其内部结构比较简单，相较于制动鼓，制动蹄的相对位置能够自动完成定位。二自由度制动蹄的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。当制动蹄为一个自由度，而且还存在支承销时，为了保证其和制动鼓两者的工作表面轴心相同，就应该在设计支承位置时能够让其进行调整。通过使用45号钢材料制作支承销，后期还进行了高频淬火处理。使用球墨铸铁件以及可段铸铁材料制作支承销的支座。制动蹄下方平板上的支撑孔在青铜偏心轮的作用下能够保证维持完好程度，同时还能避免这些构件被腐蚀或者发生磨损。正是因为长支承销的支承的存在，才可以保证将制动蹄固定在相应的位置，从而防止发生侧向的偏离或者出现摆动。1.4.5凸轮式张开机构选择的制动器的张开设备为凸轮轴，其制动力的传递方式是凸轮通过与制动蹄之间的滚轮推动致使制动蹄张开与制动鼓进行摩擦，滚轮材料是采用45号型优质钢材进行生产和高频高压耐热淬火，这种形式可以提高机构的制动力传动效率。张开装置的凸轮轴则采用45号不锈钢模具经锻造加工成型为一体的新型毛胚复合材料进行生产，经过高温机械制造之后，再通过耐高温以及高压高频淬火处理。选择使用球墨铸铁材料以及可锻铸铁材料的支架作为凸轮和轴的支撑设备，并借助于铆钉和螺栓，把支撑设备稳固到制动底板上。1.4.6摩擦材料粉末冶金摩擦材料的主要铸造加工原料是铜粉或铁粉，采用粉末冶金工艺加工方法制成材料，成分中还包含陶瓷粉等非金属原料用以调节摩擦系数，此类材料的耐磨性抗胶合性能好，但成本昂贵，所以一般应用在制动器具有较重负荷的汽车，例如对道路路况提出较低要求的货车以及高档轿车等不同种类的摩擦材料的摩擦系数的稳定范围大致为0.3~0.5，少数可达0.7。一般取f=0.3~0.35用于牵引车制动器的设计研究。正确选择各种摩擦耐磨材料的过程中，一般情况下随着硬质物质摩擦系数的提高，其应用的年限就会缩短。本课题的设计中选择的是0.35。1.4.7制动摩擦衬片在GB5763-2008《汽车用制动器衬片》中，依据制动摩擦衬片的应用的区别，可以将其划分成4种，分别为应用于轻型以及微型汽车鼓式制动器，驻车制动器以及盘式制动器。通常情况下，本课题中在选择制动器类型的摩擦衬片时，要求具有稳定的摩擦因数，耐磨性好，尽可能小的压缩率和膨胀率，无噪音无污染的特性。1.4.8制动器间隙的调整方法及相应机构当车辆处于不制动状态下，为了保障制动鼓可以进行正常转动，就需要要求制动，摩擦衬片与制动鼓之间存在适当的间隙，通常来说，该间隙设置的范围为0.2~0.5毫米。由于存在两者之间的间隙，在行程上会导致手柄或者踏板出现损失，所以在设定该量时尽可能的设置为最小值。当汽车处于制动状态时，在摩擦过程中可能会导致机械形状发生改变，或者形成热变形，需要把以上情况都要考虑在内，所以当制动器处于冷却时，需要借助于实验的方式确定