制动钳设计资料分解.doc
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1、.1/147汽车制动系(乘用车)一、结构设计二、制动计算三、零件检测四、总成装配五、产品试验六、制动系故障七、质量信息与处理八、设计实例.2/147概论:1、制动性能和受力分析1.1、制动时车轮上作用力分析1.2、前后轮制动力的合理分配1.3、制动性能和制动距离的计算附:SY6480 汽车制动力计算2、制动器结构型式2.1、盘式制动器3、钳盘式制动器设计原理4、钳盘式制动器设计与计算4.1、设计参数的确定4.2、验算/确定摩擦片工作摩擦系数与制动管压4.3、主要配合部位尺寸与形状公差原则4.4、活塞密封部位的核算(压缩率)4.5、密封槽部位的设计(形状)4.6、钳体导向滑动部位设计4.7、导向
2、部位密封核算(压缩率)4.8、设计基准的确定(钳体,支架)4.9、摩擦片与制动盘的设定间隙(自由状态时)4.10、制动钳总成与周围零部件关系4.11、主要零件设计4.12、设计校核6、制动器零部件的检测与总成装配.3/1476.1、盘式制动器6.1.1、零部件检验6.1.2、制动钳装配6.2、鼓式制动器6.2.1、零部件检验6.2.2、鼓式制动钳装配7、制动系和制动器的试验与检测7.1、制动系试验7.1.1、滚筒式测力器7.1.2、汽车制动系道路试验7.1.3、制动系试验标准7.1.4、车辆路试概况7.2、制动器试验7.2.1、制动钳盘式制动器7.2.1.1、性能项目:密封性能-真空密封,高压
3、密封,低压密封所需液量,拖滞扭矩,钳体刚性,活塞滑动阻力,钳体滑动阻力7.2.1.2、强度项目:耐压破坏强度,扭转强度7.2.1.3、可靠性项目:高压耐久,扭转耐久,常温工作耐久,高温工作耐久,低温工作耐久,振动耐久,防水性能,耐腐蚀性,低温泄漏,放气螺钉强度,放气螺钉性能,螺纹破坏强度,长期存放橡胶件耐候性,耐泥水振动耐久7.2.2.2、液压制动轮缸技术条件7.2.3、制动器制动性能试验7.2.3.1、制动性能的试验项目.4/1477.2.3.2、制动性能的试验标准7.2.3.2.1、中国汽车行业标准7.2.3.2.2、日本汽车行业标准7.2.3.2.3、美国汽车行业标准7.2.3.2.4、
4、德国汽车行业标准附录 4:中,日,德等制动器台架性能试验7.3、部件试验7.3.1、中国 GB5763汽车用制动器衬片7.3.2、美国 SAEJ661a制动衬片质量控制试验程序7.3.3、德国大众公司 PV3212制动衬片摩擦系数试验台上进行摩擦系数与磨损试验-盘式制动器PVW3211制动衬片摩擦系数试验台上动摩擦力矩与磨损试验-鼓式制动器7.3.4、日本JASOC 418制动器摩擦片摩擦性能试验方法7.3.5、日本JASOC 427制动器摩擦片磨损在测功机上试验方法7.3.6、摩擦片,衬块的物理试验(中,日,美)7.3.7、制动钳的制动噪音试验(日,美资料)7.3.8、制动系其他主要部件的试
5、验有关标准(中)7.3.9、汽车防抱死装置(中,美,德)7.3.10、制动器橡胶密封件(中,日)附录:1典型国家和地区摩擦材料试验资料(定速机)2日-丰田公司 TSD7325G 制动尖叫,异响,振动评价方法3日-丰田公司 TSD7301G4德-SABS 制动防抱死功能评价,路试规ATE 产品技术条件ATE 集成电子控制产品技术条件.5/1475日-丰田公司 盘式制动器防尘罩用橡胶材料8、制动系统故障8.1、制动系统故障概述8.2、制动系故障的形成和原因8.3、制动鼓和制动盘故障的形成8.4、制动系故障的分析9、用户的质量反馈与技术分析9.1、制动器安装的设计位置与外形干涉(新设计产品)9.2、
6、制动器在悬架总成上工作状况不良9.3、汽车调试线上制动力问题(单轮不足,两轮不均)9.4、试车中制动跑偏9.5、试车中制动侧滑9.6、试车中制动时车身抖动9.7、试车与使用中制动器发啃9.8、试车与使用中轮毂轴头发热9.9、使用中摩擦片过度磨损9.10、使用中制动盘的过度磨损9.11、使用中制动噪音9.12、生产者的质量责任10、设计实例(夏利汽车(TJ7100)制动计算10.1、理想制动力与实际制动力分配10.2、附着系数与制动效率10.3、踏板力制动管压,制动力,制动距离10.4、摩擦副能量设计评价.6/147SY6480 制动钳总成装配一、装配前的准备工作:1、装配前各组装零部件应除尘、
7、除油、清洁干燥1.1清洗液温度:50701.2干燥条件:60-80 x60s 以上2、活塞矩形密封圈的预处理:2.1润滑脂:橡胶润滑脂(TSK2511-2)/JIS K2228-2 种或硅脂 75022.2温度:702处理时间:1012 小时3、装配前在钳体活塞孔底部喷涂防锈油(TSK7503-2)/JIS K2228-1 种 0.10.5g,说明:防锈油为非矿物质油4、装配活塞矩形密封圈时,应在钳体密封槽和矩形密封圈四周涂橡胶润滑脂 0.20.5g5、装配活塞防尘罩时,应在钳体活塞防尘罩涂橡胶润滑脂 0.4g,装入卡簧(定位环)时,注意不能刺伤活塞防尘罩,并保证活塞防尘罩装配正确,不能有折边
8、现象,卡簧装入到位.6、装配导向销部分时;6.1钳体导向孔防尘槽应涂一定量的润滑脂;6.2导向防尘罩壁与外圈应涂一定量的润滑脂6.3衬套孔外圆周涂一定量的润滑脂6.4注意所有橡胶件装配后不能有损伤.折边现象,注意排除气阻.二、装配过程:2.1、工序名称:零件准备容:矩形密封圈应用放大镜(510 倍)全检,无毛刺、飞边、缺料、破损、划伤等缺陷矩形密封圈应提前做好预处理(恒温箱 70 x(1012 小时)加一定量的橡胶润滑脂.7/147浸润钢质零件清洗干净、干燥衬套外部涂脂导套防尘罩涂脂2.2、工序名称:钳体、活塞矩形密封圈组装容:钳体活塞孔涂定量橡胶润滑脂(矩形密封槽与防尘罩槽)矩形密封圈手工装
9、入,周向抹平批量生产时,涂脂前钳体活塞孔底部应喷非矿物质防锈油2.3、工序名称:钳体、活塞装入容:活塞防尘罩套在活塞上(过渡段以上)手工压入活塞至矩形密封圈处如采用机械或气动装置装入活塞至钳体活塞孔底部,压入力应500N,当压入力500N时,产品应隔离,检查,查明原因。2.4、工序名称:钳体、定位环装入防尘罩容:定位环一端先装入活塞防尘罩,小心装入,抹平定位环,装配后,定位环两端应有13mm 间隙用定扭矩扳手将放气螺钉拧入,力矩要求 813N.m2.5、工序名称:密封性检测容:按要求作真空,高低压密封性检测,低压密封性检查:气试:P=0.1MpaX5s,无泄漏高压密封性检查;气试 P=3 Mp
10、aX5s,无泄漏2.6、工序名称:支架与摩擦片装配容:按要求装入锁片,装配到位,报警片装入摩擦片凹坑.8/147将摩擦片分别装入支架槽2.7、工序名称:钳体衬套/导套/防尘罩安装容:将长短衬套装入钳体先将一个防尘罩装入钳体,一导套端部套装一个防尘罩,导套上的防尘罩配合部位装钳体,导套均匀穿过 2 个防尘罩2.8、工序名称:钳体与支架组装容:长短螺栓联接(扭力 M=3545N.m)两摩擦片距离27mm2.9、工序名称:拖滞扭矩检测容:检测产品外形轮廓,拖滞扭矩小于 3.5N.m按要求包装汽车制动系一、概论:1、基本功能:1.1、以适当的减速度降低车速到所需要值(包括零值)-减速、停车1.2、原地
11、停车或驻车2、组成部分:2.1、制动器-对车轮产生摩擦阻力2.2、驱动机构-对制动器进行驱动3、设计要求3.1、可靠的制动能力.9/1473.2、保证汽车在各车速和减速度工况情况下的制动力3.3、制动能力的热稳定性保证车辆在持续制动,重复制动的高温情况下,制动能力衰退率小,并且衰退后能较好地恢复。3.4、制动能力的水稳定性保证车辆在行驶中,制动器有水侵入时制动能力下降,出水后能较快地恢复到一定能力。3.5、车辆制动的方向稳定性设计和制造应保证前后轴间的制动力合理分配和左右两轮制动力差异大小,避免和减小车辆制动侧滑与跑偏。3.6、车辆的驻坡能力保证汽车在规定路面上(坡度附着系数),有效地停驻而不
12、下滑。3.7、部分失效可靠性保证系统中,部分失效后,剩余制动能力的安全程度。3.8、操纵轻便性规定车辆一定的踏板行程与操作力,不能过大,也不宜过小。3.9、作用滞后性尽量减少制动作用开始滞后时间和解除制动恢复的滞后时间。3.10、公害程度减少粉尘污染和制动噪声。3.11、调整和维修方便制动衬片与制动鼓、制动盘间隙由于磨损而加大,需要调整方便而出现多种调整方法。2.3.5.1、盘式制动器Mf=Af.Pf.2.Rf(N.m).10/147式中:Af活塞作用面积(mm2)Pf前轮制动管压(Mpa)前摩擦片摩擦系数Rf活塞作用半径(mm)例:SY6480A=66.72x0.7854=3494(mm2)
13、Pf=7=0.35Rf=103M 单轮=3494x7x2x0.35x0.103=1864N.mFBF=M/r=1864/0.313=5956(N)=608(kgf)FBF:地面制动力r-轮胎半径 0.313m附:SY6480 汽车制动计算1计算参数:空载Go1675KgfGo1899KgfGo2776KgfHo617mm满载Ga2692KgfGa11255KgfGa21437KgfHg699mm轴距L2590mmLo1=1200Lo2=1390La1=1383La2=1207滚动半径 rk=314mm(比例阀调节曲线).11/147图示 4:2汽车静轴荷分配参数空戟满载整车载荷 G(kgf)1
14、6752692前轴载荷 G1(kgf)8991255前轴负荷分配%53.6746.62后轴载荷 G2(kgf)7761437后轴负荷分配%46.3353.383汽车动轴荷分配减速度变化时轴荷值(Gd)(kgf)j/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0空载前轴938.9978.81018.71058.61098.51138.41178.31218.21258.11298后轴736.1696.2656.3616.4576.5536.6496.7456.8416.9377满载前轴1327.61400.314731546161816911764183619091982.12/
15、147后轴1364.41291.71219114610741001928856783710减速度变化时轴荷分配比(%)4理想制动力计算汽车以不同减速度(j/g)制动时,前后轮(轴)各需制动力前轮:FF=GDF.j/g后轮:FR=GDR.j/g(kgf)j/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0空载前轴56.058.460.863.265.668.070.372.775.177.5后轴4441.639.236.834.632.029.727.324.922.5满载前轴49.352.054.757.460.162.865.568.270.973.6后轴50.748.045.
16、342.639.937.234.531.829.126.4j/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0空载前轴93.9195.8305.6423.4549683.0824.8974.61132.31298后73.6139.2196.9246.6288.2322347.7365.4375377.13/1475制动器实际产生制动力(地面制动力)前轮FB1=MF/rk=608(kgf)后轮FR1=MR/rR=298.2(kgf)前后轮制动力比例:FB1/FR1=2.039(线性比例)6前后轮同步抱死时的减速度前后轮理想需要的制动力曲线与制动器实际产生的制动力直线相交,即为前后轮
17、同时抱死点.解下列联立方程,可得出同时抱死点减速度值.(1)FB/FR=(GDF/GDR).(/g)(2)FB/FR=2.039由(1)(2)解方程得:空载时;(GoF+Go.Ho/L.j/g)/(GoR-Go.Ho/L.j/g)=(899+1675x617/2590Xj/g)/(776-1675x617/2590 xj/g)=2.039j=0.56g满载时:轴满载前轴133280.144261880910151235146917181982后轴136258366458537601650685705710.14/147(GaF+Ga.Hg/L.j/g)/(GaR-Ga.Hg/L.j/g)=(1
18、255+2692x699/2590Xj/g)/(1437-2692x699/2590 xj/g)=2.039j=0.76g二、制动器结构型式1、盘式制动器2.1按结构型式固定钳式刚性好,较复杂,要求高浮动钳式较普通,较简单,成本低,刚性差2.2按活塞作用方式对置式如固定钳双缸/多缸式-减少径向布置尺寸,增大活塞作用半径,压力分布均匀三、钳盘式制动器设计原理1、作用特点制动力矩平稳效能 BEF=2=K线性关系特别是乘用车采用热稳定性好-摩擦件暴露,易散热,热衰退率低水恢复性好浸水后易除水,又平面接触,第 1 次即很高恢复力矩,鼓式需几次以后间隙自调,易维护自动调整摩擦片间隙,维护方便,换件简易.
19、效能因数低(增益小)要求增大驱动力(增加液压)密封性和液体气化,要求高.2、活塞回位原理与自动补偿功能图示 5.15/1473、盘式制动器制动力矩计算与参数设计3.1 制动力矩的计算:图示 6:R1,R2 摩擦片、外半径摩擦片夹角Mr=RPr2drd式中为摩擦系数P 为摩擦片上的单位压力求解后:Mr=2PKRm其中:K=2/3sin/2.(1-R1R2/(R1+R2)2)Rm=(R1+R2)/2摩擦片夹角增大,Mr 制动力矩增大,故角度应适量.从 4080Mr 将增大 6.6%3.2参数设计主要考虑尺寸布置和材料情况.:0.300.45,承压面积(温升,磨损)P:一般 10Mpa 以下R1,R
20、2 应考虑安装间隙四、钳盘式制动器设计与计算.16/1471、设计参数的确定:1.1整车质量:空载时:Kg前轴Kg后轴Kg满载时:Kg前轴Kg后轴Kg1.2车辆重心高度:空载时:Homm满载时:Hgmm1.3轴距 LmmL1mmL2mm1.4轮胎滚动半径 r mm1.5车轮轮网与辐条型式(或制动钳安装尺寸)1.6制动盘外缘直径与宽度,制动盘轮毂外缘直径1.7摩擦片材料设计要求(材料类型,指定性能,测试标准)1.8制动器总成性能设计要求(制动性能,基础性能,可靠性能)与试验标准和试验惯量1.9车辆规定最高速度Km/h1.10车辆规定制动液种类1.11制动钳支架安装平面至制动盘两平面中心距离2、验
21、证计算确定摩擦片工作摩擦系数与制动管压根据测绘,求出活塞作用半径 R根据设计文件提供的摩擦系数或制动管压,求得制动管路压力,一般 P=78MPa3、主要配合部位尺寸与形状公差原则3.1活塞,钳体活塞孔配合间隙配合:0.060.10(主要考虑密封,兼考虑密封槽同轴度等)钳体活塞孔基孔制 H8 3050 0-+0.03950800-+0.046活塞松动配合 f7 3050-0.025-0.055080-0.03-0.06表面粗糙度 3.2(活塞孔)活塞表面 1.63.2导销与销孔.17/147一般分为上(主)下(副)销不同配合型式主孔(1)D(0+0.04)H9导销d(-0.15-0.19)b9副
22、孔(2)D(0+0.04)H9导销d(-0.29-0.33)a93.3形状公差设计基准:钳体:两爪表面 A支架:安装孔端平面设计要求:活塞孔相对于 A 面有垂直度要求:0.080.10销孔(1)(2)相对于安装面有垂直度要求:0.060.08两销孔间有平行度要求:0.080.105.1设计原则:与矩形密封圈配合,形成压力密封带,保证密封能力.活塞受力外移时,密封圈能产生一定的变形,此变形的弹性力能使活塞在解除压力时回复至原始状态.密封槽的轴向宽度应留有余量(比密封圈宽度宽约 1mm)以保证密封圈膨胀的需要.密封槽侧倒角,选择合适型式.5.2钳体密封槽槽底形状:A槽底斜度:活塞外移,密封圈随之移
23、动变形,为保证密封圈侧的密封,除了密封圈设计一定的压缩率,槽底应有一定的斜度.此数值视结构而不同,如浮动钳多为 5少的为 7,固定钳因对置活塞,每个活塞移动行程少.为 3.5.B外侧倒角:是影响活塞回位量的重要因素,一般倒角增大,回位量增大,角度 3045底边 0.450.9,例:48(0.45X45)51.1(0.45X41)66.7(0.7X30)30倒角,活塞回位较稳定,采用比较多.18/147固定钳,倒角小,多为 0.30.4x45C轴向宽度:由于密封圈压入后,产生轴方向变形,制动液浸渍后膨胀,设计时应留有30%密封圈宽度的余量,例:密封圈宽 3.2 槽宽 4.2D侧倒角:考虑槽侧间隙
24、液体的充溢,设计有不同侧倒角(15304560斜度等)E槽底 V 形槽加工槽形时,为减少切削振动和铁屑在槽卡滞,增加了此小槽,如果切削时振动不大和能保证铁屑的排除,可以不设此槽,注意加工时槽底锥形圆周面不能有振动波纹.F槽底两侧角度考虑刀具磨损和对密封圈的挤压,此角度不大,一般 0.20.5x45或 R0.20.5.4、钳体导向滑动部位设计6.1导向滑销类(SY6500)此类配合型式为钳体上两长销与支架上两深孔配合,配合间隙两孔不同,配合间隙也较大,主要考虑到钳体支架孔的间距误差和销与孔的形位公差.此种情况分为两种型式:A等径销孔:即两销孔孔径一样,两销子直径不同例:有产品两销孔11(0+0.
25、04)销 111(-0.07-0.12)销 211(-0.30-0.34)B等径销子:即两销孔孔径不同,两销子直径一样例:有产品销孔 19.1(0+0.04)销孔 29.4(0+0.04)两销子9(0-0.04)意见:考虑到导销防尘罩与销子的配合,一般多采用 B等径销子型式.考虑到销的安装和销孔制造的形位公差,一般主销的配合间隙为 0.10.2(多为上方安装),副销配合间隙 0.30.4(多为下方安装).另,主销应在制动盘旋转的切入方向一侧.6.2导向滑套类(SY6480).19/147此类配合型式为钳体两侧耳部是销孔结构,沿固定于支架或转向节上的销套滑动.5、导向部位密封核算(压缩率)7.1
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