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CA7160后輪制動(dòng)器
摘要
汽車(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)的主要性能之一。制動(dòng)系統(tǒng)可分為行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)等。用以使行駛中的汽車(chē)降低速度甚至停車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)稱為行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)；用以使已停駛的汽車(chē)駐留原地不動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)則稱為駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)；在行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)失效的情況下，保證汽車(chē)仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)稱為應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)；在行車(chē)過(guò)程中，輔助行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)降低車(chē)速或保持車(chē)速穩(wěn)定，但不能將車(chē)輛緊急制停的制動(dòng)系統(tǒng)稱為輔助制動(dòng)系統(tǒng)。任何一套制動(dòng)系統(tǒng)均由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成.制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車(chē)輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，本次設(shè)計(jì)是針對(duì)車(chē)型為CA7160的后輪制動(dòng)器,類型為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，制動(dòng)蹄采用浮式支撐，附裝有駐車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)?！?
關(guān)鍵詞： 制動(dòng)器 設(shè)計(jì) 摩擦
The Design of CA7160’s Brake
Abstract
The ability of automobile . Vehicular braking systems can be divided into the braking system, brake system, emergency braking systems and auxiliary braking systems. To make a moving vehicle to reduce the speed of the braking system and even parking braking system known as the road; to have been suspended so that the presence of the car to stay put while the braking system known as the parking brake system; at failure of the braking system traffic cases, to ensure that motor vehicles can slow down or stop implementation of the emergency braking system known as the braking system; in the road, the auxiliary braking system to reduce traffic speed or maintain speed and stability, but emergency vehicles can not be suspension system known as the auxiliary braking system brakes. The above-mentioned brake system, brake system and the road car braking system in each car must have the. The braking system is composed of brake and braking actuating mechanisms. Brake is the component of braking system, which is used to produce forces to block the movement of automobile or the movement trend. This design aims at the rear-wheel brake of the CA7160. The break’s type is leading trailing shoe brake. I use the floating shoe as the brake shoe. I also add the parking break in my design.
Keywords Brake Design Friction
目 錄
緒論： 1
第一章：
1.1制動(dòng)系統(tǒng)概述 1
1.1.1制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 1
1.1.2制動(dòng)系設(shè)計(jì)要求 3
1.1.2 制動(dòng)系設(shè)計(jì)意義 4
1.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 5
1.3制動(dòng)器類型的選擇 6
第二章：
2.1 CA7160后輪制動(dòng)器主要參數(shù)的確定: 8
2.4.1 主要參數(shù)的確定確定方法 8
2.4.2 CA7160后輪制動(dòng)器主要參數(shù)選擇結(jié)果 11
2.2 CA7160后輪制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.5.1 制動(dòng)鼓 11
2.5.2 制動(dòng)蹄 12
2.5.3 制動(dòng)底板 13
2.5.4 制動(dòng)蹄的支承 13
2.5.5 制動(dòng)輪缸 14
2.5.6 摩擦襯片 14
2.5.7 CA7160后輪制動(dòng)器主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果 15
2.5.8 CA7160后輪制動(dòng)器蹄與鼓之間的間隙自動(dòng)調(diào)整裝置 15
第三章:
3.1 CA7160后輪制動(dòng)器零件強(qiáng)度計(jì)算 17
3.1.1強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)備 17
3.1.2緊固摩擦片鉚釘?shù)眉魬?yīng)力驗(yàn)算 17
3.2 CA7160后輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.2.1壓力沿襯片的分布規(guī)律 17
3.2.2計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩 19
3.2.3襯片磨損特性的計(jì)算 19
3.2.4制動(dòng)因素分析計(jì)算 21
3.2.5制動(dòng)輪缸直徑與工作容積 23
設(shè)計(jì)總結(jié)： 25
致謝 26
參考文獻(xiàn)： 27
第一章
1 緒論
汽車(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)的主要性能之一，它為汽車(chē)安全行駛提供了重要保證。隨著高速公路的迅速發(fā)展和汽車(chē)車(chē)速的提高，設(shè)計(jì)一套可靠、穩(wěn)定的制動(dòng)系統(tǒng)將給駕駛者和乘客的人身財(cái)產(chǎn)安全提供有力的保障。改善汽車(chē)制動(dòng)性也始終是汽車(chē)設(shè)計(jì)制造和使用部門(mén)的重要任務(wù)。
1.1制動(dòng)系統(tǒng)概述
人們?yōu)榱藵M足生活和工作的需要，希望汽車(chē)行駛速度盡量地快，但必須以保證行駛安全為前提。汽車(chē)除能高速行駛外，在即將轉(zhuǎn)向、行經(jīng)不平路面、兩車(chē)交會(huì)、遇到障礙或危險(xiǎn)時(shí)，都須減低車(chē)速。有時(shí)需要在盡可能短的距離內(nèi)將車(chē)速降到很低，甚至為零。如果汽車(chē)不具備這—性能，高速行駛就不可能實(shí)現(xiàn)。
汽車(chē)在下長(zhǎng)坡時(shí)，在重力作用下，有不斷加速到危險(xiǎn)程度的趨向。此時(shí)應(yīng)當(dāng)將車(chē)速限制在—定的安全值以內(nèi)，并保持穩(wěn)定。此外，對(duì)已停駛(特別是在坡道上停駛)的汽車(chē)，應(yīng)使之可靠地駐留原地不動(dòng)。
使行駛中的汽車(chē)減速甚至停車(chē)，使下坡行駛的汽車(chē)的速度保持穩(wěn)定，以及使已停駛的汽車(chē)保持不動(dòng)等作用統(tǒng)稱為制動(dòng)。
對(duì)汽車(chē)起到制動(dòng)作用的只能是作用在汽車(chē)上的，方向與汽車(chē)行駛方向相反的外力。作用在行駛汽車(chē)上的滾動(dòng)阻力、上坡阻力、空氣阻力都能對(duì)汽車(chē)起制動(dòng)作用，但這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的。因此汽車(chē)上必須裝設(shè)一系列專門(mén)裝置，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，通過(guò)外界(主要是路面)在汽車(chē)某些部分(主要是車(chē)輪)施加一定的力，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)。這種可控制的對(duì)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)的外力稱為制動(dòng)力。這樣的一系列專門(mén)裝置即稱為制動(dòng)系。
1.1.1制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理
一般制動(dòng)系的工作原理可用圖1.1所示的一種簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)系示意圖來(lái)說(shuō)明。
圖（1.1）
—個(gè)以內(nèi)圓面為工作表面的金屬的制動(dòng)鼓8固定在車(chē)輪輪毅上，隨車(chē)輪一同旋轉(zhuǎn)。在固定不動(dòng)的制動(dòng)底板11上，有兩個(gè)支承銷(xiāo)12，支承著兩個(gè)弧形制動(dòng)蹄10的下端。制動(dòng)蹄的外圓面上又裝有一般是非金屬的摩擦片9。制動(dòng)底板上還裝有液壓制動(dòng)輪缸6，用油管5與裝在車(chē)架上的液壓制動(dòng)主缸4相連通。主缸中的活塞3可由駕駛員通過(guò)制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)來(lái)操縱。
制動(dòng)系不工作時(shí)，制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面與制動(dòng)卸摩擦片的外圓面之間保持有一定的間隙，使車(chē)輪和制動(dòng)鼓可以自由旋轉(zhuǎn)。要使行駛中的汽車(chē)減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板l，通過(guò)推桿2和主缸活塞3，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸6，并通過(guò)兩個(gè)輪缸活塞7推使兩制動(dòng)蹄10繞支承銷(xiāo)12轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開(kāi)而以其摩擦片9壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)著的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩,其方向與車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車(chē)輪后，由于車(chē)輪與路面間有附著作用，車(chē)輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的作用力，同時(shí)路面也對(duì)車(chē)輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車(chē)輪經(jīng)車(chē)橋和懸架傳給車(chē)架及車(chē)身，迫使整個(gè)汽車(chē)減速。制動(dòng)力愈大，汽車(chē)減速度也愈大。當(dāng)放開(kāi)制動(dòng)踏板時(shí)．回位彈簧13即將制動(dòng)蹄拉回原位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。
圖1.1所示的制動(dòng)系中，由制動(dòng)鼓8、摩擦片9和制動(dòng)蹄10所構(gòu)成的系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)制動(dòng)力矩(摩擦力矩)以阻礙車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)該系統(tǒng)稱為制動(dòng)器。
顯然，阻礙汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力不僅取決于制動(dòng)力矩還取決于輪胎與路面間的附著條件。如果完全喪失附著，則這種制動(dòng)系事實(shí)上不可能產(chǎn)生制動(dòng)汽車(chē)的效果的不過(guò)，在討論制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，一般都假定具備良好的附著條件。
上述這種用以使行駛中的汽車(chē)減低速度甚至停車(chē)的制動(dòng)系稱為行車(chē)制動(dòng)系，是在行車(chē)過(guò)程中經(jīng)常使用的。用來(lái)使己停駛的汽車(chē)駐留原地不動(dòng)的另一套裝置則稱為駐車(chē)制動(dòng)系。這兩個(gè)制動(dòng)系是每一輛汽車(chē)都必須具備的。此外，許多國(guó)家還規(guī)定汽車(chē)必須具有第二制動(dòng)系，其作用是在行車(chē)制動(dòng)系失效的情況下保證汽車(chē)仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車(chē)。經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車(chē)，若單靠行車(chē)制動(dòng)系來(lái)達(dá)到下長(zhǎng)按時(shí)穩(wěn)定車(chē)速的目的，則可能導(dǎo)致行車(chē)制動(dòng)系的制動(dòng)器過(guò)熱而降低制動(dòng)效能，甚至完全失效，所以山區(qū)用汽車(chē)還應(yīng)具備主要在下坡時(shí)用以穩(wěn)定車(chē)速的輔助制動(dòng)系。
裝設(shè)在車(chē)輛上的所有各種制動(dòng)系總稱為制動(dòng)裝置。
1.1.2 制動(dòng)系設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)制動(dòng)系時(shí)應(yīng)滿足如下主要要求：
1)足夠的制動(dòng)能力。行車(chē)制動(dòng)能力，用—定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)定，詳見(jiàn)JB3939—85；駐坡能力是指汽車(chē)在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度，詳見(jiàn)JB019—85。
2)工作可靠。行車(chē)制動(dòng)至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路。當(dāng)其中的一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車(chē)制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定值的30％。行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各自獨(dú)立。行車(chē)制動(dòng)裝置都用腳操縱，其它制動(dòng)裝置多為手操縱。
3)用任何速度制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)都不應(yīng)當(dāng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)詳見(jiàn)JB3939—85。
4)防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面。
5)要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好。具體要求詳見(jiàn)JB3935—85和JB4200—86。
6)操縱輕便．并具有良好的隨動(dòng)性。
7)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。
8)作用滯后性應(yīng)盡可能短。作用滯后性是指制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，以制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所得的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。氣制動(dòng)車(chē)輛反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，要求不得超過(guò)0.6s，對(duì)于汽車(chē)列車(chē)不得超過(guò)0.8s。
9)摩擦襯片(塊)應(yīng)有足夠的使用壽命。
10)摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。
11)當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時(shí)，汽車(chē)制動(dòng)系應(yīng)裝有音響或光信號(hào)等報(bào)警裝置。
1.1.3設(shè)計(jì)意義
本次設(shè)計(jì)是針對(duì)車(chē)型為CA7160的后輪制動(dòng)器進(jìn)行的。目前世界各國(guó)針對(duì)石油等能源日益緊缺，而在國(guó)內(nèi)大力推行低排量，低能耗的汽車(chē)使用。CA7160的車(chē)型排量不大，也擁有較為合適的動(dòng)力性，可以作為一般的個(gè)人用車(chē)，隨著人民生活水平日益提高，個(gè)人用車(chē)的普及，在我國(guó)這類型號(hào)排量的乘用車(chē)擁有很大的市場(chǎng)，當(dāng)前各大汽車(chē)廠都生產(chǎn)和銷(xiāo)售這類車(chē)型的汽車(chē)。為該型號(hào)的汽車(chē)后輪設(shè)計(jì)制動(dòng)器一方面需要考慮是否能為汽車(chē)制動(dòng)提供可足夠的制動(dòng)力，另一方面又需要考慮經(jīng)濟(jì)性和適用性。介于此次設(shè)計(jì)是針對(duì)普通車(chē)型的零部件，也就使得這次設(shè)計(jì)具有了廣泛性和通用性的。
1.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備:
1）在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中預(yù)定給定的主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表1.1
汽車(chē)總質(zhì)量（kg）
1030
整備質(zhì)量（kg）
1420
軸距（mm）
2475
輪距（mm）
前
1427
后
1422
輪胎
175/70R13T
車(chē)輪有效半徑（mm）
287.6
制動(dòng)力分配
0.8
質(zhì)心高度
空載（mm）
520
滿載（mm）
500
軸荷分配
空載
前軸
60％
后軸
40％
滿載
前軸
56％
后軸
44％
設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)示意圖：
圖（1.2）
1-楔形調(diào)整塊 2-駐車(chē)制動(dòng)推桿 3-制動(dòng)蹄 4-駐車(chē)制動(dòng)推桿內(nèi)彈簧
5-駐車(chē)制動(dòng)推桿外彈簧6-限位彈簧座 7-駐車(chē)制動(dòng)杠桿
8-制動(dòng)蹄回位彈簧 9-制動(dòng)輪缸 10-制動(dòng)底板 11-柱塞 12-摩擦襯片
1.3制動(dòng)器類型選擇:
鼓式制動(dòng)器分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等幾種，見(jiàn)圖1.3，a—f.
圖（1.3）
由于CA7160制動(dòng)器是后輪制動(dòng)器，雙領(lǐng)蹄式和單向增力式一般適用于前輪，所以不采用。從經(jīng)濟(jì)性和通用性方面考慮決定仍采用較為常見(jiàn)的蹄式制動(dòng)器：領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。采用該制動(dòng)器作為后輪制動(dòng)器的經(jīng)典乘用車(chē)車(chē)型有德國(guó)大眾公司生產(chǎn)的桑塔納轎車(chē)、捷達(dá)轎車(chē)，奧迪100型以及中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)最新生產(chǎn)的威志1.6 MT 小轎車(chē)等等。
第二章
2.1 CA7160后輪制動(dòng)器主要參數(shù)的確定
2.1.1 主要參數(shù)的確定確定方法
1）制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
輸入力一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力也越強(qiáng)。但增大D(圖8—7)受輪輞內(nèi)徑限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差．而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門(mén)嘴。制動(dòng)鼓矩越大，且散熱能力應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大．并有利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。
制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比D/的范圍如下：
轎車(chē)：D/＝0.64～0.74 貨車(chē)：D/＝0.70～0.83
制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBT24005－89 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》選取。
圖（2.1）鼓式制動(dòng)器主要技術(shù)參數(shù)
2)摩擦襯片寬度b和包角β
摩擦襯片寬度尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大．不易加工，并且增加了成本。
制動(dòng)鼓半徑R確定后，襯片的摩擦面積為＝Rβb.制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。
根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車(chē)輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車(chē)總質(zhì)量增大而增大，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.1。
表（2.1）
汽車(chē)類別
汽車(chē)總質(zhì)量
單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積
/
乘用車(chē)
0.9～1.5
1.5～2.5
100～200
200～300
貨車(chē)及客車(chē)
1.0～1.5
1.5～2.5
2.5～3.5
3.5～7.0
7.0～12.0
12.0～17.0
120～200
150～250
（多為150～200）
250～400
300～650
550～1000
600～1500
（多為600～1200）
試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β＝時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過(guò)高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過(guò)分延伸襯片的兩端以加大包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角—般不宜大于120。
襯片寬度b較大可以減少磨損，但過(guò)大將不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。尺寸系列見(jiàn)ZB T24005—89。
3)摩擦襯片起始角
摩擦襯片起始角如圖2.1所示。通常是將摩擦襯片布置在制動(dòng)蹄外緣的中央，并令。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。
4)張開(kāi)力P的作用線到制動(dòng)器中心的距離e
在滿足輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離a(圖2.1)盡可能地大，以提高其制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫取e＝0.8R左右。
5)制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)坐標(biāo)a和c
應(yīng)在保證兩蹄支撐端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能的大而c盡可能的?。▓D2.1）。初步設(shè)計(jì)時(shí)，也可暫定a=0.8R.
2.1.2 CA7160后輪制動(dòng)器主要參數(shù)選擇結(jié)果
主要參數(shù)選擇結(jié)果列表如下：表（2.2）
制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
200mm
摩擦襯片
寬度b
5mm
包角β
起始角
摩擦面積
188.5
張開(kāi)力P的作用線到制動(dòng)器中心的距離e
80mm
制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)坐標(biāo)
a
80mm
c
10mm
2.2 CA7160后輪制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 制動(dòng)鼓
制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過(guò)極限值。制動(dòng)鼓的材料應(yīng)與摩擦襯片的材料相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動(dòng)鼓有鑄造和組合式兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵制造具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)。為防止制動(dòng)鼓工作時(shí)受載變形，常公制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來(lái)加強(qiáng)剛度和增加散熱效果(圖2.3a)。精確計(jì)算制動(dòng)鼓望厚既復(fù)雜又困難，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。轎車(chē)制動(dòng)鼓壁厚取為7—12mm，貨車(chē)取為13—18mm。
圖（2.3）
2.2.2 制動(dòng)蹄
轎車(chē)和輕型貨車(chē)的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或用鋼板焊接制成，重型貨車(chē)的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵或鑄鋼鑄成。制動(dòng)蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度。但小型汽車(chē)用鋼板制成的制動(dòng)蹄腹板上往往開(kāi)一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些．其目的是襯片磨損較為均勻，并減小制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。重型汽車(chē)的制動(dòng)蹄斷面有工字形、山字形和Π字形幾種。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車(chē)為3～5mm．貨車(chē)約為5～8mm。
為了提高效率，增加制動(dòng)蹄的使用壽命和減輕磨損，在中、重型貨車(chē)的鑄造制動(dòng)蹄靠近張開(kāi)凸輪一端，設(shè)置有滾輪或者鑲裝有支持張開(kāi)凸輪的墊片 (圖2.3)。
制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，又缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜、且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。
圖（2.4）
2.2.3 制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制動(dòng)底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均具有凸凹起伏的形狀。重型汽車(chē)則采用可鑄鐵KTH370-12的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。
2.2.4 制動(dòng)蹄的支承
二自由度制動(dòng)蹄的支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支撐銷(xiāo)的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支撐位置可調(diào)。例如采用偏心支撐承銷(xiāo)或偏心輪。支撐銷(xiāo)由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵（KHT370-12）或球墨鑄鐵（QT400-18）件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。
具有長(zhǎng)支承銷(xiāo)的支承能可靠的保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開(kāi)機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開(kāi)槽供制動(dòng)腹板張開(kāi)端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。
2.2.5 制動(dòng)輪缸
制動(dòng)輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開(kāi)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車(chē)輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_(kāi)槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭處。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡皮密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞；雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩蹄則各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)。
2.2.6 摩擦襯片
摩擦襯片(襯塊)的材料應(yīng)滿足如下要求：
1)具右一定的穩(wěn)定的摩擦因數(shù)。在溫度、壓力升高扣工作速度發(fā)生變化時(shí)，摩擦因數(shù)變化盡可能小。
2)具有良好的耐磨性。不僅摩擦襯片(塊)應(yīng)有足夠的使用壽命，而且對(duì)偶摩擦副的磨耗也要求盡可能小。如盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦襯塊硬度過(guò)高．則制動(dòng)盤(pán)磨損嚴(yán)重，所以這樣的襯塊并不可取。通常要求制動(dòng)盤(pán)的磨耗不大于襯塊的1/10。
3)要有盡可能小的壓縮率和膨脹率。壓縮變形太大影響制動(dòng)主缸的排量和踏板行程，降低制動(dòng)靈敏度。熱膨脹率過(guò)大，摩擦襯塊和制動(dòng)盤(pán)要產(chǎn)生拖磨，龍其對(duì)鼓式制動(dòng)器襯片受熱膨脹消除間隙后，可能產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。
4)制動(dòng)時(shí)不易產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
5)應(yīng)采用對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。
6)有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以及足夠的抗剪切能力。
7)摩擦襯塊的熱傳導(dǎo)率應(yīng)控制在一定范圍。要求摩擦襯塊在300℃加熱板上作用30min
后，背板的溫度不超過(guò)。防止防塵罩、密封圈過(guò)早老化和制動(dòng)液溫度迅速升高。
以前制動(dòng)器摩擦襯片使用的是由增強(qiáng)材料(石棉及其它纖維)、粘結(jié)劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩阻材料。它有制造容易、成本低、不易刮傷對(duì)偶等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗钟心蜔嵝阅懿睿S著溫度升高而摩擦因數(shù)降低、磨耗增高和對(duì)環(huán)境有污染，特別是石棉能致癌．所以已逐漸遭受淘汰。
由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆](méi)有石棉粉塵公害．近來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。
粉末冶金無(wú)機(jī)質(zhì)金屬摩阻材料，雖然具有耐熱性好、摩擦性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)樗闹圃旃に噺?fù)雜、成本高、容易產(chǎn)生噪聲和刮傷對(duì)偶等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用并不廣泛，僅用于重型貨車(chē)上。
2.2.7 CA7160后輪制動(dòng)器主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果 表：2.3
制動(dòng)鼓
材料
HT200
外徑
264mm
許用不平衡度
18
壁厚
7cm
制動(dòng)蹄
材料
Q235
腹板厚度
5mm
制動(dòng)底板
材料
Q235
厚度
5mm
制動(dòng)蹄支撐
材料
QT400-18
尺寸
見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙
制動(dòng)輪缸
材料
殼體為HT250 其余為Q235
結(jié)構(gòu)尺寸
見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙
摩擦襯片
材料
半金屬摩阻材料
結(jié)構(gòu)尺寸
見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙
2.2.8 CA7160后輪制動(dòng)器蹄與鼓之間的間隙自動(dòng)調(diào)整裝置
CA7160采用楔塊式間隙自調(diào)裝置。間隙自調(diào)裝置的楔形調(diào)節(jié)塊20夾在前制動(dòng)蹄17和駐車(chē)制動(dòng)推桿5之間形成的切槽中。在正常的制動(dòng)間隙(0.2～0.3mm)下制動(dòng)時(shí)，外彈簧4被拉伸，兩制動(dòng)蹄靠到制動(dòng)鼓上、施以制動(dòng)。此時(shí)，由于內(nèi)彈簧3的剛度大于外彈簧4的剛度，故不被拉伸，內(nèi)彈簧3連同駐車(chē)制動(dòng)推桿5與前制動(dòng)蹄17一起左移靠到制動(dòng)鼓上。當(dāng)制功蹄磨損、制動(dòng)器間隙過(guò)大并進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，外彈簧8首先被拉伸到一定程度，內(nèi)彈簧11也被拉伸，使駐車(chē)制動(dòng)推桿與前制動(dòng)蹄間形成的切槽寬度增大．則切槽與楔形調(diào)節(jié)塊之間的間隙也就增大了，于是楔形調(diào)節(jié)塊在彈簧3的拉力作用下向下移動(dòng)，從而填補(bǔ)了上述間隙增量，使制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓又恢復(fù)到正常制動(dòng)器間隙量。這種制動(dòng)器間隙自調(diào)裝置也屬一次調(diào)準(zhǔn)式。
制動(dòng)器中的過(guò)量間隙并不充全是由于摩擦副磨損所致，還有一部分是出于制動(dòng)鼓熱膨脹而直徑增大所致。制動(dòng)時(shí)所需活塞行程增大到超過(guò)間隙△所限定的數(shù)值．原因也不僅是制動(dòng)器的過(guò)量間隙，還有鼓和蹄的彈性變形。所以，確定冷態(tài)制動(dòng)器間隙自調(diào)裝置中的間隙△時(shí)，就要盡量將可能產(chǎn)生的制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓的彈性變形和熱變形考慮在內(nèi)。但是，為了不使制動(dòng)踏板行程增加過(guò)多，確定△值時(shí)并沒(méi)有計(jì)入上述種種變形的最大值。因此，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)大的上述各項(xiàng)變形時(shí)，一次調(diào)準(zhǔn)式自調(diào)裝置將不加區(qū)別地一律隨時(shí)加以補(bǔ)償．造成“調(diào)整過(guò)頭”。這樣，當(dāng)制動(dòng)器恢復(fù)到冷態(tài)時(shí)，即使完全放松制動(dòng)踏板，制動(dòng)器也不會(huì)徹底放松，而是發(fā)生“拖磨”甚至“抱死”，因?yàn)樽哉{(diào)整裝置只能將間隙調(diào)小而不能調(diào)大。
第三章
3．1 CA7160后輪制動(dòng)器零件強(qiáng)度計(jì)算
3.1.1強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)備
制動(dòng)力分配系數(shù)
汽車(chē)軸距L/mm
質(zhì)心至后軸中心距離/mm
質(zhì)心高度/mm
同步附著系數(shù)
滿載
0.75
2475
1386
500
0.94
空載
1485
520
0.71
前后制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩： (3.1)
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得
3.1.2緊固摩擦片鉚釘?shù)眉魬?yīng)力驗(yàn)算
已知一個(gè)制動(dòng)蹄蹄片上的鉚釘數(shù)為n＝8，鉚釘直徑d＝6mm，材料采用ML15，其許用剪應(yīng)力
驗(yàn)算其剪應(yīng)力：
(3.2)
所用鉚釘符合強(qiáng)度要求。
3.2 CA7160后輪制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1壓力沿襯片的分布規(guī)律
CA7160制動(dòng)器制動(dòng)蹄有兩個(gè)自由度，其緊蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律分析如下：
如圖所示將坐標(biāo)原點(diǎn)取在制動(dòng)鼓中心O點(diǎn)。坐標(biāo)軸線通過(guò)蹄片瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)
圖（3.1）
制動(dòng)時(shí)，由于摩擦襯片變形，蹄片一面繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，一面順著摩擦力作用方向沿支撐面移動(dòng)。結(jié)果使蹄片中心位于，因而未變形的摩擦襯片的表面輪廓（線），就沿著方向移動(dòng)進(jìn)入制動(dòng)鼓內(nèi)。顯然，表面上所有點(diǎn)在這個(gè)方向上的變形是一樣的。位于半徑上的任意點(diǎn)的變形就是線段，其徑向變形分量是這個(gè)線段在半徑延長(zhǎng)線上的投影，即為線段,所以同樣一些點(diǎn)的徑向變形為
(3.3)
考慮到和，所以對(duì)緊蹄的徑向變形和壓力為
（3.4）
式中為任意半徑和軸之間的夾角；為半徑和最大壓力線之間的夾角；為軸和最大壓力線之間的夾角。
浮式支撐蹄在任意斜支座上時(shí)，其理論壓力分布規(guī)律為正弦分布，但其最大壓力點(diǎn)位置難以判斷。
3.2.2計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩
緊蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩
（3.5）
由f=0.32, 得：
3.2.3襯片磨損特性的計(jì)算
CA7160汽車(chē)的單個(gè)前輪及后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為:
（3.6）
（3.7）
（3.8）
式中，為汽車(chē)總質(zhì)量（t）；為汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；、為制動(dòng)初速度和終速度（m/s）;j為制動(dòng)減速度（）;t為制動(dòng)時(shí)間（s）；、為前后制動(dòng)器襯片（襯塊）的摩擦面積（）；為制動(dòng)力分配系數(shù)。
在緊急制動(dòng)到停車(chē)的情況下，＝0，并可認(rèn)為＝1，故
（3.9）
（3.10）
據(jù)有關(guān)義獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于為宜，計(jì)算時(shí)取減速度j＝0.6g。制動(dòng)初速度：轎車(chē)用100km/h(27．8m／s)；總質(zhì)量3．5t以下的貨車(chē)用80km/h(22．2m／s)；總質(zhì)量3．5t以上的貨車(chē)用65km/h(18m／s).轎車(chē)的盤(pán)式制動(dòng)器在同上的和j的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于對(duì)于最高車(chē)速低于以上規(guī)定的制動(dòng)初速度的汽車(chē)，按上述條件算出的e值允許略大于。比能量耗散率過(guò)高不僅引起襯片(襯塊)的加速磨損，且有可能使制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)更早發(fā)生龜裂。
CA7160轎車(chē)的＝1420kg，＝＝18850， ＝0.8，計(jì)算時(shí)取減速度j＝0.6g。制動(dòng)初速度：100km/h（27.8m/s）
計(jì)算得：
計(jì)算結(jié)果， ，滿足設(shè)計(jì)要求。
另一個(gè)磨損特性指標(biāo)是每單位襯片(襯塊)摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力，稱為比摩擦力越大，比摩擦力越大，則磨損將越嚴(yán)重。單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的比摩擦力為
（3.11）
式中，為單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,R為制功鼓半徑(襯塊平均半徑或有效半徑)；A為單個(gè)制功器的襯片(襯塊)摩擦面積。
在j＝0.6g時(shí)，鼓式制動(dòng)器的比摩擦力以不大于為宜。與之相稱的襯片與制動(dòng)鼓之間的平均單位壓力 (設(shè)摩擦因數(shù)f＝0.3～0.35)。這比過(guò)去—些文獻(xiàn)中所推薦的許用值要小，因?yàn)槟p問(wèn)題現(xiàn)在己較過(guò)去受到更大程度的重視。
CA7160后輪制動(dòng)器R＝100mm，＝18850，
符合設(shè)計(jì)要求。
3.2.4制動(dòng)因素分析計(jì)算
圖（3.1）浮式蹄
(a)平行支座 （b）斜支座
單個(gè)斜支座浮式領(lǐng)蹄制動(dòng)蹄因素為：
（3.12）
單個(gè)斜支座浮式領(lǐng)蹄制動(dòng)蹄因素為：
（3.13）
以上兩式中：
式中：——蹄片端部與支座面間的摩擦系數(shù)，如為鋼對(duì)鋼則；
a,c,o,r,,,——見(jiàn)圖2-8，角的正負(fù)號(hào)取值按下列規(guī)定確定：當(dāng)，為正；，為負(fù)。
這樣，浮式領(lǐng)－從蹄制動(dòng)器因素為
（3.14）
3.2.5制動(dòng)輪缸直徑與工作容積
制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)蹄或制動(dòng)塊的作用力P與輪缸直徑及制動(dòng)輪缸中的液壓p之間有如下關(guān)系式：
（3.15）
p——考慮制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置作用下的輪崗或管路液壓。P=8MPa~12MPa.
制動(dòng)管路液壓在制動(dòng)時(shí)一般不超過(guò)10MPa~12MPa，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器可再高些。壓力越高則輪缸直徑就越小，但對(duì)管路尤其是制動(dòng)軟管及管接頭則提出了更高的要求，對(duì)軟管的耐壓性、強(qiáng)度以及的密封性的要求就更加嚴(yán)格。
CA7160后輪的制動(dòng)輪缸取管路壓力P＝10MPa，
則其制動(dòng)輪缸直徑為
設(shè)計(jì)總結(jié)
近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在三個(gè)月的設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多用的知識(shí)，對(duì)汽車(chē)零部件設(shè)計(jì)整個(gè)流程有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。我覺(jué)得可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
1、 詳細(xì)查閱和CA7160類似的中外車(chē)型參數(shù)，對(duì)這種普及車(chē)型的特點(diǎn)有了深入了解。同樣也了解到了，這種排量的車(chē)型在市場(chǎng)上有哪些對(duì)應(yīng)的品牌的汽車(chē)。熟悉了市場(chǎng)。
2、 制動(dòng)器部分的設(shè)計(jì)計(jì)算相對(duì)于汽車(chē)其他部件來(lái)說(shuō)是較為簡(jiǎn)單的，由于它的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有軸、齒輪、花鍵等機(jī)械傳統(tǒng)構(gòu)件，所以沒(méi)有太多復(fù)雜的計(jì)算。但是它的計(jì)算是極其重要的，制動(dòng)性能關(guān)系到乘客駕駛員的人身安全，不能馬虎，但是限于手頭資料，有不少設(shè)計(jì)校核是沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)以及精確的計(jì)算得到的，很可能造成總質(zhì)量過(guò)大，材料的浪費(fèi)、加工困難等等設(shè)計(jì)缺陷。這可以說(shuō)是這次設(shè)計(jì)最大的有待改進(jìn)的地方。
3、 繪制裝配圖和零件圖是設(shè)計(jì)中的重頭戲，它與生產(chǎn)是緊密聯(lián)系的。制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它采用的零件多為非標(biāo)準(zhǔn)件，一方面尺寸需要自己設(shè)計(jì)，另一方面這些尺寸是受到機(jī)械加工制約的。這就需要在滿足結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)要求的，自己的設(shè)計(jì)不能脫離實(shí)際生產(chǎn)。通過(guò)閱讀對(duì)比同類車(chē)型的零件手冊(cè)，維修手冊(cè)，以及到學(xué)校的汽車(chē)實(shí)驗(yàn)室觀察制動(dòng)器實(shí)物結(jié)構(gòu)，雖然我沒(méi)有深入到一線生產(chǎn)去觀察研究，但是總的說(shuō)來(lái)設(shè)計(jì)也是基于實(shí)際，來(lái)源于實(shí)際的。
4、 CA7160后輪領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器是傳統(tǒng)的制動(dòng)器類型，由于1.6T的轎車(chē)考慮到其經(jīng)濟(jì)性、體積等，是不允許造價(jià)太高的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的其他種類的制動(dòng)器。所以從結(jié)構(gòu)上的突破創(chuàng)新是受到限制的，但是遵循著前輩工程師們近乎完美的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行再設(shè)計(jì)吸收的過(guò)程中，我感受到了作為一個(gè)設(shè)計(jì)者的艱辛和成就感?？删吹墓こ處焸?，是他們切實(shí)改變了人們的物質(zhì)生活。我希望也可以做一名出色的設(shè)計(jì)師。
致謝
本論文是在導(dǎo)師張廣杰和各們同學(xué)的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x。
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