课题名称:汽车制动系统的结构设计与计算 第一章:制动器结构型式即选择 一、汽车已知参数: 汽车轴距(mm):3800 车轮滚动半径(mm):407.5 汽车空载时的总质量(kg):3330 汽车满载时的总质量(kg)6330 空载时,前轴负荷G=mg=12348.24N 后轴负荷为38624.52N 满载时,前轴负荷G=mg=9963.53N 后轴负荷为43157.62N 空载时质心高度为750mm 满载时为930mm 质心距离前轴距离空载时为2.36m 满载时为2.62m
汽车设计课程设计 质心距离后轴距离满载时为1.44m 满载时为1.18m 二、鼓式制动器工作原理 鼓式制动器的工作原理与盘式制动器的工作原理基本相同: 制动蹄压住旋转表面。 这个表面被称作鼓。 许多车的后车轮上装有鼓式制动器,而前车轮上装有盘式制动器。 鼓式制动器具有的元件比盘式制动器的多,而且维修难度更大,但是鼓式制动器的制造成本低,并且易于与紧急制动系统结合。 我们将了解鼓式制动器的工作原理、检查紧急制动器的安装情况并找出鼓式制动器所需的维修类别。 我们将鼓式制动器进行分解,并分别说明各个元件的作用。
图1 鼓式制动器的各个元件 与盘式制动器一样,鼓式制动器也带有两个制动蹄和一个活塞。 但是鼓式制动器还带有一个调节器机构、一个紧急制动机构和大量弹簧。 图2仅显示了提供制动力的元件。 图2. 运行中的鼓式制动器 当您踩下制动踏板时,活塞会推动制动蹄靠紧鼓。 这一点很容易理解,但是为什么需要这些弹簧呢?
这就是鼓式制动器比较复杂的地方。 许多鼓式制动器都是自作用的。 图5中显示,当制动蹄与鼓发生接触时,会出现某种楔入动作,其效果是借助更大的制动力将制动蹄压入鼓中。 楔入动作提供的额外制动力,可让鼓式制动器使用比盘式制动器所用的更小的活塞。 但是,由于存在楔入动作,在松开制动器时,必须使制动蹄脱离鼓。 这就是需要一些弹簧的原因。 其他弹簧有助于将制动蹄固定到位,并在调节臂驱动之后使它返回。 为了让鼓式制动器正常工作,制动蹄必须与鼓靠近,但又不能接触鼓。如果制动蹄与鼓相隔太远(例如,由于制动蹄已磨损),那么活塞需要更多的制动液才能完成这段距离的行程,并且当您使用制动器时,制动踏板会下沉得更靠近地板。 这就是大多数鼓式制动器都带有一个自动调节器的原因。 当衬块磨损时,制动蹄和鼓之间将产生更多的空间。汽车在倒车过程中停止时,会推动制动蹄,使它与鼓靠紧。 当间隙变得足够大时,调节杆会摇动足够的幅度,使调节器齿轮前进一个齿。 调节器上带有像螺栓一样的螺纹,因此它可以在转动时松开一点,并延伸以填充间隙。 每当制动蹄磨损一点时,调节器就会再前进一点,因 此它总是使制动蹄与鼓保持靠近。 一些汽车的调节器在使用紧急制动器时会启动。 如果紧急制动器有很长一段时间没有使用了,则调节器可能无法再进行调整。 因此,如果您的汽车装有这类调节器,一周应至少使用紧急制动器一次。 汽车上的紧急制动器必须使用主制动系统之外的动力源来启动。 鼓式制动器的设计允许简单的线缆启动机构。 鼓式制动器最常见的维修是更换制动蹄。 一些鼓式制动器的背面提供了一个检查孔,可以通过这个孔查看制动蹄上还剩下多少材料。 当摩擦材料已磨损到铆钉只剩下0.8毫米 长时,应更换制动蹄。 如果摩擦材料是与后底板粘合在一起的(不是用铆钉),则当剩余的摩擦材料仅为1.6毫米厚时,应更换制动蹄。
图3. 制动蹄 与盘式制动器中的情况相同,制动鼓中有时会磨损出很深的划痕。 如果磨损完的制动蹄使用时间太长,将摩擦材料固定在后部的铆钉会把鼓磨出凹槽。出现严重划痕的鼓有时可以通过重新打磨来修复。 盘式制动器具有最小允许厚度,而鼓式制动器具有最大允许直径。由于接触面位于鼓内,因此当您从鼓式制动器中去除材料时,直径会变大。
图4. 制动鼓 第二章:制动系的主要参数及其选择 一、制动力及制动力分配系数分析 二、汽车前后车轮同时抱死时的制动力和分配系数
1、制动力(满载) 假设汽车的同步附着系数为0=0.8.
在前后车轮均被抱死时,q=0=0.8,这时前后轴车轮的制动器制动力1fF、2fF即是理想最大制动力,此时BF、fF和F相等,所以有:(BF为汽车总的地面制动力,fF为汽车总的制动器制动力,F车轮与路面总的附着力) L=3.8M L1=2.62M L2=1.18M Hg=0.93M
11200()BfgGFFFLhL=
24891.2N
22100()BfgGFFFLhL=24786.628N
2、制动力分配系数与同步附着系数 假设汽车的同步附着系数为0=0.8.
则制动力分配系数0ghbL=0.5 3、制动强度和附着系数利用率 取该车所能遇到的最大附着系数为max=1,从保证汽车制动时的稳定性出发来确定各轴的最大制动力矩。=1时,后轴先抱死,当后轴刚要抱死时,可推出得: 110()Bg
GLFLh
=66.8039KN
110()g
LqLh
=0.9342
110()g
L
Lh=1.871.87(10.8)*0.886=0.9342
4、最大制动力矩 对于选取较大0值的汽车,这类车辆经常行驶在良好道路上,车速较高,后轮制动抱死失去稳定而出现甩尾的危险性较前一类汽车大得多。因此应从保证汽车制动时的稳定性出 发,来确定各轴的最大制动力矩。 2max12800*9.81()*(1.870.9134*0.886)*1*0.352.8fgeGTLqhrL
=10100.5NM 1max2max0.585*5403.08110.585ffTT=10143.2NM
5、制动器因数 领蹄的制动蹄因数
11NfhfBFcPbfb
2.6
从蹄的制动蹄因数为
11NfhfBFcPbfb
2.6
6、鼓式制动器主要结构参数 ○1、车轮的滚动半径为r=407.5mm,通过中华人民共和国国标,载重汽车标准,轮辋直径为d=16in=406.4mm 制动鼓直径D,通过查表得D/Dr=0.787 D=d*78.7%=406.4*0.787=320mm 取D=300mm 制动间隙取0.3mm.
○2、制动蹄摩擦片包角β宽度b和单个制动器摩擦衬片总面积,取β=90°A=400 2cm(前轴制动器) A=4002cm(后轴制动器)
b=AR=16.98cm(前轮制动器摩擦片宽度)
b=AR==16.98cm(后轮制动器摩擦片宽度) ○3、摩擦衬块起始角β。 β。=β/2=45° ○4、制动器中心张开到张开力F。作用线的距离e e=0.8R=0.8*15=12cm ○5、制动器距支撑点位置坐标a与c a=0.8R=0.8*15=12cm 两支承销之间距离k=1.5cm
第三章:鼓式制动器设计计算 一、制动蹄片上的制动力矩
前轴单个制动器应能产生的最大制动力矩: fT1max/2fT
5071NM
单个蹄片上的制动力矩 11111111cossinTfTPfhcffPB
……………○1
12222222cossinTfTPfhcffPB
.....……….○2
arctanarctancos2cos2/2sin2sin2XYNN
…………………………………………………………….…○3
2214coscos/cos2cos22sin2sin2R
…………………………………………………………….….○4 121122fTfTfTTTPBPB…………….……….○5
:对于液压驱动的制动器,由于12PP,故所需要的张开力为 12/fPTBB
…………………………………………….○6
由上图可得参数数据:R=159.65mm,c′=131.4686
0=13.19°,β=90°,= 31.81°,=121.81°,f=0.35
fT7955.64NM
将参数带入○1○2○3○4○5○6计算得: 10.115°,2
0.5°10.22025,20.22025
10.0009268B,20.002693B
带入.○6式得P=2197.8KN