制动设计.ppt
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1、第八章第八章 制动系设计制动系设计第一节第一节 概述概述 制动系设计制动系设计功用功用 使汽车以适当的减速度降速行驶直至停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,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。车速,使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系设计制动系设计组成组成 行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置和驻车制动装置。还设有应急制动和辅助制动装置。还设有应急制动和辅助制动装置。应急制动装置应急制动装置利用机械力源利用机械力源(如强力压缩弹簧如强力压缩弹簧)进行制进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上,一旦发动。在某些采用
2、动力制动或伺服制动的汽车上,一旦发生蓄压装置压力过低等故障时,可用应急制动装置实现生蓄压装置压力过低等故障时,可用应急制动装置实现汽车制动。同时,在人力控制下它还能兼作驻车制动用。汽车制动。同时,在人力控制下它还能兼作驻车制动用。辅助制动装置辅助制动装置可实现汽车下长坡时持续地减速或保持可实现汽车下长坡时持续地减速或保持稳定的车速,并减轻或者解除行车制动装置的负荷。稳定的车速,并减轻或者解除行车制动装置的负荷。设计制动系时应满足如下主要要求:设计制动系时应满足如下主要要求:1 1)足够的制动能力。足够的制动能力。行车制动能力,用一定制动初速度下行车制动能力,用一定制动初速度下的制动减速度和制动
3、距离两项指标评定,详见的制动减速度和制动距离两项指标评定,详见JB3939JB39398585;驻坡能力是指汽车在良好路面上能可靠地停驻的最;驻坡能力是指汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度,详见大坡度,详见JB401985JB401985。2)2)工作可靠。工作可靠。行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管路。当其中的一套管路失效时,另一套完好的管路应保路。当其中的一套管路失效时,另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的证汽车制动能力不低于没有失效时规定值的3030。行车。行车和驻车制动装置可以有共同的制动器,而驱动机构各自和驻车制动装
4、置可以有共同的制动器,而驱动机构各自独立。行车制动装置都用脚操纵,其它制动装置多为手独立。行车制动装置都用脚操纵,其它制动装置多为手操纵。操纵。3)3)用任何速度制动,汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定用任何速度制动,汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性。性。有关方向稳定性的评价标准,详见有关方向稳定性的评价标准,详见JB393985JB393985。设计制动系时应满足如下主要要求:设计制动系时应满足如下主要要求:4)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)5)要求制动能力的热稳定性良好要求制动能力的热稳定性良好。具体要求。具体要求详见详见JB393585JB393
5、585和和JB4200-86JB4200-86。6)6)操纵轻便,并具有良好的随动性。操纵轻便,并具有良好的随动性。7)7)制动时制动系产生的噪声尽可能小,同时制动时制动系产生的噪声尽可能小,同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质,以减少公害。物质,以减少公害。设计制动系时应满足如下主要要求:设计制动系时应满足如下主要要求:8)作用滞后性应尽可能短。作用滞后性应尽可能短。作用滞后性是指制动反应作用滞后性是指制动反应时间,以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能时间,以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。气制动车辆反应时间较长,要所需的时
6、间来评价。气制动车辆反应时间较长,要求不得超过求不得超过0.6s,对于汽车列车不得超过,对于汽车列车不得超过0.8s。9)摩擦衬片摩擦衬片(块块)应有足够的使用寿命。应有足够的使用寿命。10)摩擦副磨损后,应有能消除因磨损而产生间隙的机摩擦副磨损后,应有能消除因磨损而产生间隙的机构,且调整间隙工作容易,构,且调整间隙工作容易,最好设置自动调整间隙最好设置自动调整间隙机构。机构。11)当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时,能遭到破坏时,汽车制动系应装有音响或光信号等汽车制动系应装有音响或光信号等报警装置。报警装置。第八章第八章 制动
7、系设计制动系设计第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 制动器有制动器有 摩擦式摩擦式:广泛使用:广泛使用 液力式液力式:只用作缓速器。:只用作缓速器。电磁式电磁式:虽有作用滞后小、易于:虽有作用滞后小、易于 连连接且接头可靠等优点,但因成本高而只在一部分接且接头可靠等优点,但因成本高而只在一部分重型汽车上用来做车轮制动器或缓速器。重型汽车上用来做车轮制动器或缓速器。摩擦式制动器:摩擦式制动器:鼓式鼓式 盘式盘式 带式带式 带式只用作中央制动器。带式只用作中央制动器。一一.鼓式制动器鼓式制动器一一.鼓式制动器鼓式制动器z不同形式鼓式制动器
8、的主要不同形式鼓式制动器的主要区别区别有:有: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。因蹄片制动时两块蹄片之间有无相互作用。因蹄片的固定支点和张开力位置不同,使不同形式的固定支点和张开力位置不同,使不同形式鼓式制动器的领、从蹄数量有差别,并使制鼓式制动器的领、从蹄数量有差别,并使制动效能不同。动效能不同。基本概念基本概念(1 1)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制动器在单位输入压力或力的作用 下所输出的力或力矩,称为制动器效能。下所输出的力或力矩,称为制动器效能。(2 2
9、)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 上所得到的摩擦力上所得到的摩擦力(Mp/R)(Mp/R)与输入力与输入力FoFo之比,即之比,即 K=MK=M/FoRFoR(3 3)制动器效能的稳定性:)制动器效能的稳定性:是指其效能因数是指其效能因数K K对摩擦对摩擦 因数因数 f f 的敏感性的敏感性(dKdKdfdf)。使用中使用中 f f 随温度和水湿程度变化。要求制动器的随温度和水湿程度变化。要求制动器的 效能稳定性好,即使其效能对效能稳定性好,即使其效能对 f f 的变化敏感性较低。的变化敏感性较低。不同形式鼓式制动器不同形式鼓式制动器1.
10、1.领从蹄式领从蹄式2.2.双领蹄式双领蹄式3.3.双向双领蹄式双向双领蹄式4.4.双从蹄式双从蹄式5.5.单向增力式单向增力式6.6.双向增力式双向增力式张开装置张开装置二、盘式制动器二、盘式制动器二、盘式制动器二、盘式制动器 按摩擦副中固定元件的结构不同,盘式制动器分为按摩擦副中固定元件的结构不同,盘式制动器分为钳钳盘式和全盘式盘式和全盘式两类。两类。钳盘式制动器钳盘式制动器(图图84)84)的固定摩擦元件是制动块,装在的固定摩擦元件是制动块,装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面很小,在盘上所占的中心角一般仅
11、与制动盘接触面很小,在盘上所占的中心角一般仅30305050,故这种盘式制动器又称为,故这种盘式制动器又称为点盘式制动器点盘式制动器。全盘式制动器中摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘全盘式制动器中摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形,制动时各盘摩擦表面全部接触,作用原理如同离合器,形,制动时各盘摩擦表面全部接触,作用原理如同离合器,故又称故又称离合器式制动器离合器式制动器。全盘式中用得较多的是多片全盘。全盘式中用得较多的是多片全盘式制动器。多片全盘式制动器既可用作车轮制动器,也可式制动器。多片全盘式制动器既可用作车轮制动器,也可用作缓行器。用作缓行器。盘式制动器盘式制动器1 1固定钳式固定钳式
12、 如图如图84a84a所示,制动钳固定不动,制所示,制动钳固定不动,制动盘两侧均有液压缸。制动时仅两侧液压动盘两侧均有液压缸。制动时仅两侧液压缸中的制动块向盘面移动。这种形式也称缸中的制动块向盘面移动。这种形式也称为对置活塞式或浮动活塞式。为对置活塞式或浮动活塞式。盘式制动器盘式制动器2 2浮动钳式浮动钳式 (1 1)滑动钳式滑动钳式 如图如图84b84b所示,制动钳所示,制动钳可以相对于制动盘做轴向滑动,其中只在制可以相对于制动盘做轴向滑动,其中只在制动盘的内侧置有液压缸,外侧的制动块固装动盘的内侧置有液压缸,外侧的制动块固装在钳体上。制动时活塞在液压作用下使活动在钳体上。制动时活塞在液压作
13、用下使活动制动块压靠到制动盘,而反作用力则推动制制动块压靠到制动盘,而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧,动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧,直到两制动块受力均等为止。直到两制动块受力均等为止。盘式制动器盘式制动器2 2浮动钳式浮动钳式 (2)(2)摆动钳式摆动钳式 如图如图84c84c所示,它也是单所示,它也是单侧液压缸结构,制动钳体与固定于车轴上的支侧液压缸结构,制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。为实现制动,钳体不是滑动而是在与座铰接。为实现制动,钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。显然,制动块不可制动盘垂直的平面内摆动。显然,制动块不可能全面均匀地磨损。为
14、此,有必要将衬块预先能全面均匀地磨损。为此,有必要将衬块预先做成楔形做成楔形(摩擦面对背面的倾斜角为摩擦面对背面的倾斜角为66左右左右)。在使用过程中,衬块逐渐磨损到各处残存厚度在使用过程中,衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀均匀(一般为一般为1mm1mm左右左右)后即应更换。后即应更换。固定钳式固定钳式固定钳式的优点有:固定钳式的优点有:v除活塞和制动块以外无其它滑除活塞和制动块以外无其它滑动件,易于保证钳的刚度;动件,易于保证钳的刚度;v结构及制造工艺与一般的制动结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多;轮缸相差不多;v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;v很能适应不同回路驱
15、动系统的很能适应不同回路驱动系统的要求要求(可采用三液压缸或四液可采用三液压缸或四液压缸结构压缸结构)。固定钳式固定钳式固定钳式的缺点有:固定钳式的缺点有:至少有两个液压缸分置于制动盘两侧,因而必至少有两个液压缸分置于制动盘两侧,因而必须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通,须用跨越制动盘的内部油道或外部油管来连通,这一方面使制动器的径向和轴向尺寸增大,增这一方面使制动器的径向和轴向尺寸增大,增加了在汽车上的布置难度,另一方面增加了受加了在汽车上的布置难度,另一方面增加了受热机会,使制动液温度过高而汽化;热机会,使制动液温度过高而汽化;固定钳式制动器要兼作驻车制动器,必须在主固定钳式制动器要
16、兼作驻车制动器,必须在主制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制制动钳上另外附装一套供驻车制动用的辅助制动钳,或是采用如图动钳,或是采用如图8585所示的盘鼓结合式制所示的盘鼓结合式制动器。动器。固定钳式固定钳式固定钳式的缺点有:固定钳式的缺点有:辅助制动钳结构比较简单、摩擦衬块面积小。辅助制动钳结构比较简单、摩擦衬块面积小。盘鼓结合式制动器中,鼓式制动器直径尺寸较盘鼓结合式制动器中,鼓式制动器直径尺寸较小,常采用双向增力式鼓式制动器。小,常采用双向增力式鼓式制动器。与辅助制动钳式比较,它能产生可靠的驻车制与辅助制动钳式比较,它能产生可靠的驻车制动力矩。动力矩。第八章第八章 制动系设计制动系设
17、计 第三节第三节 制动器主要参数的确定制动器主要参数的确定 一、制动器主要参数的确定一、制动器主要参数的确定 1 1制动鼓内径制动鼓内径D D 轿车:轿车:D DD Dr r=0.64=0.640.740.74 货车:货车:D DD Dr r=0.70=0.700.830.83 2 2摩擦衬片宽度摩擦衬片宽度b b和包角和包角 摩擦衬片包角摩擦衬片包角 :9090100100时,磨损最小,制动鼓温时,磨损最小,制动鼓温度最低,且制动效能最高。度最低,且制动效能最高。衬片宽度衬片宽度b b较大可以减少磨较大可以减少磨损,但过大将不易保证与制动损,但过大将不易保证与制动鼓全面接触。制动衬片宽度尺鼓
18、全面接触。制动衬片宽度尺寸系列见寸系列见ZBT24 00589ZBT24 00589。一、制动器主要参数的确定一、制动器主要参数的确定3 3摩擦衬片起始角摩擦衬片起始角oo 0 0=90=90-2 24 4制动器中心到张开力制动器中心到张开力FoFo作用线的距离作用线的距离e e e=0.8R e=0.8R左右左右5 5制动蹄支承点位置坐制动蹄支承点位置坐标标a a和和c c a=0.8R a=0.8R左右左右二、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 1制动盘直径制动盘直径D D 制动盘直径制动盘直径D D应尽可能取大些,通常为轮辋直径应尽可能取大些,通常为轮辋直径的的70
19、707979。2 2制动盘厚度制动盘厚度h h 一般实心制动盘厚度可取为一般实心制动盘厚度可取为101020mm20mm,通风式制,通风式制动盘厚度取为动盘厚度取为202050mm50mm,采用较多的是,采用较多的是202030mm30mm。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 3 3摩擦衬块外半径摩擦衬块外半径R2R2与内半径与内半径R1R1 推荐摩擦衬块外半径推荐摩擦衬块外半径R R2 2与内半径与内半径R R1 1 (图图811)811)的比的比值不大于值不大于1.51.5。若此比值偏大,工作时衬块的外缘。若此比值偏大,工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多,磨损不均
20、匀,接触面积与内侧圆周速度相差较多,磨损不均匀,接触面积减少,最终导致制动力矩变化大。减少,最终导致制动力矩变化大。4 4制动衬块面积制动衬块面积A A 对于盘式制动器衬块工作面积对于盘式制动器衬块工作面积A A,推荐根据制动衬,推荐根据制动衬块单位面积占有的汽车质量在块单位面积占有的汽车质量在1.61.63.5kg3.5kgcm2cm2范范围内选用。围内选用。第八章第八章 制动系设计制动系设计 第四节第四节 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 1 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计算有一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变
21、形规律计算有一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律 蹄片在张开力和摩擦力作用下,绕支承销蹄片在张开力和摩擦力作用下,绕支承销A A1 1转动转动dd角。摩角。摩擦衬片表面任意点擦衬片表面任意点B Bl l沿蹄片转动的切线方向的变形就是线段沿蹄片转动的切线方向的变形就是线段B B1 1BB1 1,其径向变形分量是这个线段在半径,其径向变形分量是这个线段在半径OBOB1 1延长线上的投影,延长线上的投影,即为即为B B1 1C C1 1线段。由于线段。由于dd很小,可认为很小,可认为A A1 1B B1 1BB1 1=90=90,故所求,故所求摩擦衬片的变形应为摩擦衬片的变形应为 1 1=B=B1
22、 1C C1 1=B=B1 1BB1 1sinsin1 1=A=A1 1B B1 1sinsin1 1d d 考虑到考虑到OAOAl lOBOB1 1=R.=R.那么分析等腰三角形那么分析等腰三角形A Al lOBOB1 1,则有,则有A A1 1B Bl lsinsin=R=Rsinsin,所以表面的径向变形和压力为,所以表面的径向变形和压力为 (82)(82)计算有一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律计算有一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律 沿摩擦衬片长度方向压力分布的不均匀程度,可用沿摩擦衬片长度方向压力分布的不均匀程度,可用不均匀系数不均匀系数评价评价式中式中:p pf f 为在
23、同一制动力矩作用下,假想压力分布均匀时的为在同一制动力矩作用下,假想压力分布均匀时的平均压力;平均压力;P Pmaxmax为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力。2计算蹄片上的制动力矩计算蹄片上的制动力矩 计算鼓式制动器制动力矩,必须查明蹄压紧到制功鼓上的计算鼓式制动器制动力矩,必须查明蹄压紧到制功鼓上的力与产生制动力矩之间的关系。力与产生制动力矩之间的关系。o取一微元取一微元dd,蹄片上面积,蹄片上面积 bRdbRd,其中,其中b b为摩擦衬片宽为摩擦衬片宽度。由鼓作用在微元面积上的法向力为度。由鼓作用在微元面积上的法向力为d dF F1 1 摩擦力摩擦力fdf
24、dF F1 1产生的制动力矩为产生的制动力矩为 d dM Mt t1 1 d dM Mt t1 1=d=dF F1 1 f R=f R=p pmaxmax b b RRfRRf sindsind从从到到区段积分上式得到区段积分上式得到 M Mt t1 1=p pmaxmax b RR b RR f f (cos-coscos-cos)不均匀系数不均匀系数 =(=(-)/(cos-cos-)/(cos-cos)制动力矩制动力矩Mut与张开力与张开力F。的关系:。的关系:紧蹄产生的制动力矩:紧蹄产生的制动力矩:MutMut1 1=f F=f F1 1 R R1 1F F1 1-紧蹄的法向合力;紧蹄
25、的法向合力;R R1 1-为摩擦力为摩擦力fFfFl l的作用半径为计的作用半径为计算随张开力算随张开力FoFo1 1而变的力而变的力F F1 1,列,列出蹄上的力平衡方程式出蹄上的力平衡方程式式中,式中,1 1-l l轴和力轴和力F F1 1的作用线的作用线之间的夹角;之间的夹角;F F-为支承反力在为支承反力在1 1轴上轴上的投影。的投影。制动力矩制动力矩Mut与张开力与张开力F。的关系:。的关系:解联立方程式解联立方程式(88)(88)得到得到.制动力矩制动力矩Mut与张开力与张开力F。的关系:。的关系:对于松蹄也能用类似的方程式表示,即对于松蹄也能用类似的方程式表示,即为计算为计算1
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- 制动 设计
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