汽車設計 全系列傳動
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機械CAD收集整理: 汽車技朮聯(lián)盟：johns_01 E-mail:johns_01@ 本資料來自網(wǎng)絡僅供參考使用，有涉及版權(quán)請來信告知刪除處理! 制動器的結(jié)構(gòu)方案分析 制動器有摩擦式、液力式和電磁式等幾種。電磁式制動器雖有作用滯后小、易 于連接且接頭可靠等優(yōu)點，但因成本高而只在一部分重型汽車上用來做車輪制動器 或緩速器。液力式制動器只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。 摩擦式制動器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，分為鼓式、盤式和帶式三種。帶式只用 作中央制動器。 一、鼓式制動器 鼓式制動器分為領(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，見圖8—1a～f。 不同形式鼓式制動器的主要區(qū)別有：①蹄片固定支點的數(shù)量和位置不同。②張 開裝置的形式與數(shù)量不同。③制動時兩塊蹄片之間有無相互作用。因蹄片的固定支 點和張開力位置不同，使不同形式鼓式制動器的領(lǐng)、從蹄數(shù)量有差別，并使制動效 能不同。 制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩，稱為制動器效能。在 評比不同形式制動器的效能時，常用一種稱為制動器效能因數(shù)的無因次指標。制動 器效能因數(shù)的定義為，在制動鼓或制動盤的作用半徑只上所得到的摩擦力 (Mp/R)與 輸入力Fo之比，即 K= Mp/FoR 式中，K為制動器效能因數(shù)；Mp為制動器輸出的制動力矩。 制動器效能的穩(wěn)定性是指其效能因數(shù)K對摩擦因數(shù)／的敏感性(dK／df)。使用 中f隨溫度和水濕程度變化。要求制動器的效能穩(wěn)定性好，即是其效能對f的變化敏 感性較低。 1．領(lǐng)從蹄式 領(lǐng)從蹄式制動器的每塊蹄片都有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的 同一端(圖8—1a)。張開裝置有兩種形式，第一種用凸輪或楔塊式張開裝置(圖 8—2)。其中，平衡凸塊式(圖8—2b)和楔塊式(圖8—2c)張開裝置中的制動凸輪和 制動楔塊是浮動的，故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。非平衡式的制動凸輪(圖 8—2a)的中心是固定的，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個 活塞直徑相等的輪缸(液壓驅(qū)動)，可保證作用在兩蹄上的張開力相等。 領(lǐng)從蹄式制動器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動器中居中游；前進、倒退行 駛的制動效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動驅(qū)動機構(gòu)；調(diào)整蹄片與 制動鼓之間的間隙工作容易。但領(lǐng)從蹄式制動器也有兩蹄片上的單位壓力不等(在 兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下)，故兩蹄襯片磨損不均勻，壽命不同的缺點。 此外，因只有一個輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動回路作用下工作。 領(lǐng)從蹄式制動器得到廣泛應用，特別是轎車和輕型貨車、客車的后輪制動器 用得較多。 2．雙領(lǐng)蹄式 雙領(lǐng)蹄式制動器的兩塊蹄片各有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的不 同端，如圖8—1b所示，領(lǐng)蹄的固定端在下方，從蹄的固定端在上方。每塊蹄片有各自 獨立的張開裝置，且位于與固定支點相對應的一方。 汽車前進制動時，這種制動器的制動效能相當高。由于有兩個輪缸，故可以用兩 個各自獨立的回路分別驅(qū)動兩蹄片。除此之外，這種制動器還有調(diào)整蹄片與制動鼓之 間的間隙工作容易進行和兩蹄片上的單位壓力相等，使之磨損均勻，壽命相同等優(yōu) 點。雙領(lǐng)蹄式制動器的制動效能穩(wěn)定性，僅強于增力式制動器。當?shù)管囍苿樱畷r， 由于兩蹄片皆為雙從蹄，使制動效能明顯下降。與領(lǐng)從蹄式制動器比較，由于多了 一個輪缸，使結(jié)構(gòu)略顯復雜。 這種制動器適用于前進制動時前軸動軸荷及附著力大于后軸，而倒車制動時則 相反的汽車前輪上。它之所以不用于后輪，還因為兩個互相成中心對稱的輪缸，難 以附加駐車制動驅(qū)動機構(gòu)。 3．雙向雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器的結(jié)構(gòu)特點是兩蹄片浮動，用各有兩個活塞的兩輪缸張開 蹄片(圖8—1c)。 無論是前進或者是倒退制動時，這種制動器的兩塊蹄片始終為領(lǐng)蹄，所以制動 效能相當高，而且不變。由于制動器內(nèi)設有兩個輪缸，所以適用于雙回路驅(qū)動機構(gòu)。 當一套管路失效后，制動器轉(zhuǎn)變?yōu)轭I(lǐng)從蹄式制動器。除此之外，雙向雙領(lǐng)蹄式制動 器的兩蹄片上單位壓力相等，因而磨損均勻，壽命相同。雙向雙領(lǐng)蹄式制動器因有 兩個輪缸，故結(jié)構(gòu)上復雜，且調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙工作困難是它的缺點。 這種制動器得到比較廣泛應用。如用于后輪，則需另設中央駐車制動器。 4．雙從蹄式 雙從蹄式制動器的兩蹄片各有一個固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄片的不 同端，并用各有一個活塞的兩輪缸張開蹄片(圖8—1d)。 雙從蹄式制動器的制動器效能穩(wěn)定性最好，但因制動器效能最低，所以很少采 用。 5．單向增力式 單向增力式制動器的兩蹄片只有一個固定支點，兩蹄下端經(jīng)推桿相互連接成一 體，制動器僅有一個輪缸用來產(chǎn)生推力張開蹄片(圖8—le)。 汽車前進制動時，兩蹄片皆為領(lǐng)蹄，次領(lǐng)蹄上不存在輪缸張開力，而且由于領(lǐng) 蹄上的摩擦力經(jīng)推桿作用到次領(lǐng)蹄，使制動器效能很高，居各式制動器之首。與雙 向增力式制動器比較，這種制動器的結(jié)構(gòu)比較簡單。因兩塊蹄片都是領(lǐng)蹄，所以制 動器效能穩(wěn)定性相當差。倒車制動時，兩蹄又皆為從蹄，結(jié)果制動器效能很低。因 兩蹄片上單位壓力不等，造成蹄片磨損不均勻，壽命不一樣。這種制動器只有一個 輪缸，故不適合用于雙回路驅(qū)動機構(gòu)；另外由于兩蹄片下部聯(lián)動，使調(diào)整蹄片間隙 工作變得困難。 少數(shù)輕、中型貨車用來作前制動器。 6．雙向增力式 雙向增力式制動器的兩蹄片端部各有一個制動時不同時使用的共用支點，支點 下方有一輪缸，內(nèi)裝兩個活塞用來同時驅(qū)動張開兩蹄片，兩蹄片下方經(jīng)推桿連接成 一體(圖8—1f)。 與單向增力式不同的是次領(lǐng)蹄上也作用有來自輪缸活塞推壓的張開力，盡管這 個張開力的作用效果較小，但因次領(lǐng)蹄下端受有來自主領(lǐng)蹄經(jīng)推桿作用的張開力很 大，所以次領(lǐng)蹄上的制動力矩能大到主領(lǐng)蹄制動力矩的2～3倍。因此，采用這種制 動器以后，即使制動驅(qū)動機構(gòu)中不用伺服裝置，也可以借助很小的踏板力得到很大 的制動力矩。這種制動器前進與倒車的制動效果不變。 雙向增力式制動器因兩蹄片均為領(lǐng)蹄，所以制動器效能穩(wěn)定性比較差。除此之 外，兩蹄片上單位壓力不等，故磨損不均勻，壽命不 同。調(diào)整間隙工作與單向增力式一樣比較困難。因只 有一個輪缸，故制動器不適合用于有的雙回路驅(qū)動 機構(gòu)。 基本尺寸比例相同的各式鼓式制動器效能因 數(shù)與摩擦因數(shù)的關(guān)系曲線，見圖8—3。 由圖可見，制動器的效能因數(shù)由高至低的順序為： 增力式制動器，雙領(lǐng)蹄式制動器，領(lǐng)從蹄式制動器和 雙從蹄式制動器。而制動器效能穩(wěn)定性排序則恰好與 上述情況相反。 應該指出，鼓式制動器的效能并非單純?nèi)Q于根 據(jù)制動器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和摩擦因數(shù)計算出來的制動器效 能因數(shù)值，而且還受蹄與鼓接觸部位的影響。蹄與鼓 僅在蹄的中部接觸時，輸出制動力矩就小，而在蹄的 端部和根部接觸時輸出制動力矩就較大。制動器的效能因數(shù)越高，制動效能受接觸 情況的影。向也越大，故正確的調(diào)整對高性能制動器尤為重要。 二、盤式制動器 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。 鉗盤式制動器(圖8—4)的固定摩擦元件是制動塊，裝在與車軸連接且不能繞車 軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動鉗中。制動襯塊與制動盤接觸面很小，在盤上所占的中心角一般 僅30‘～50‘，故這種盤式制動器又稱為點盤式制動器。 全盤式制動器中摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面 全部接觸，作用原理如同離合器，故又稱離合器式制動器。全盤式中用得較多的是多 片全盤式制動器。多片全盤式制動器既可用作車輪制動器，也可用作緩行器。 鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)不同，有以下幾種。 1．固定鉗式 如圖8—4a所示，制動鉗固定不動，制動盤兩側(cè)均有液壓缸。制動時僅兩側(cè)液壓 缸中的制動塊向盤面移動。這種形式也稱為對置活塞式或浮動活塞式。 2．浮動鉗式 (1) 滑動鉗式 如圖8—4b所示，制動鉗可以相對于制動盤做軸向滑動，其中只 在制動盤的內(nèi)側(cè)置有液壓缸，外側(cè)的制動塊固裝在鉗體上。制動時活塞在液壓作用下 使活動制動塊壓靠到制動盤，而反作用力則推動制動鉗體連同固定制動塊壓向制動 盤的另一側(cè)，直到兩制動塊受力均等為止。 (2)擺動鉗式 如圖8—4c所示，它也是單側(cè)液壓缸結(jié)構(gòu)，制動鉗體與固定于車 軸上的支座鉸接。為實現(xiàn)制動，鉗體不是滑動而是在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。 顯然，制動塊不可能全面均勻地磨損。為此，有必要將襯塊預先做成楔形(摩擦面 對背面的傾斜角為6°左右)。在使用過程中，襯塊逐漸磨損到各處殘存厚度均勻(一 般為1mm左右)后即應更換。 固定鉗式的優(yōu)點有：除活塞和制動塊以外無其它滑動件，易于保證鉗的剛度； 結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動輪缸相差不多；容易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改型；很能 適應不同回路驅(qū)動系統(tǒng)的要求(可采用三液壓缸或四液壓缸結(jié)構(gòu))。 固定鉗式的缺點有：至少有兩個液壓缸分置于制動盤兩側(cè)，因而必須用跨越制 動盤的內(nèi)部油道或外部油管來連通，這一方面使制動器的徑向和軸向尺寸增大，增 加了在汽車上的布置難度，另一方面增加了受熱機會，使制動液溫度過高而汽化； 固定鉗式制動器要兼作駐車制動器，必須在主制動鉗上另外附裝一套供駐車制動用 的輔助制動鉗，或是采用如圖8—5所示的盤鼓結(jié)合式制動器。輔助制動鉗結(jié)構(gòu)比較 簡單、摩擦襯塊面積小。盤鼓結(jié)合式制動器中，鼓式制動器直徑尺寸較小，常采用 雙向增力式鼓式制動器。與輔助制動鉗式比較，它能產(chǎn)生可靠的駐車制動力矩。 浮動鉗式制動器的優(yōu)點有：僅在盤的內(nèi)側(cè)有液壓缸，故軸向尺寸小，制動器能 更進一步靠近輪轂；沒有跨越制動盤的油道或油管，加之液壓缸冷卻條件好，所以 制動液汽化可能性小；成本低；浮動鉗的制動塊可兼用于駐車制動。 制動鉗的安裝位置可以在車軸之前或之后。由圖8—6可見，制動鉗位于軸后能 使制動時輪轂軸承的合成載荷F減?。恢苿鱼Q位于軸前，則可避免輪胎向鉗內(nèi)甩濺泥 污。 與鼓式制動器比較，盤式制動器有如下優(yōu)點： 1)熱穩(wěn)定性好。原因是一般無自行增力作用，襯塊摩擦表面壓力分布較鼓式中 的襯片更為均勻。此外，制動鼓在受熱膨脹后，工作半徑增大，使其只能與蹄中部 接觸，從而降低了制動效能，這稱為機械衰退。制動盤的軸向膨脹極小，徑向膨脹 根本與性能無關(guān)，故無機械衰退問題。因此，前輪采用盤式制動器，汽車制動時不 易跑偏。 2)水穩(wěn)定性好。制動塊對盤的單位壓力高，易于將水擠出，因而浸水后效能降 低不多；又由于離心力作用及襯塊對盤的擦拭作用，出水后只需經(jīng)一、二次制動即 能恢復正常。鼓式制動器則需經(jīng)十余次制動方能恢復。 3)制動力矩與汽車運動方向無關(guān)。 4)易于構(gòu)成雙回路制動系，使系統(tǒng)有較高的可靠性和安全性。 5)尺寸小、質(zhì)量小、散熱良好。 6)壓力在制動襯塊上分布比較均勻，故襯塊磨損也均勻。 7)更換襯塊工作簡單容易。 8)襯塊與制動盤之間的間隙小(0．05—0．15mm)，這就縮短了制動協(xié)調(diào)時間。 9)易于實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。 盤式制動器的主要缺點是： 1)難以完全防止塵污和銹蝕(封閉的多片全盤式制動器除外)。 2)兼作，駐車制動器時，所需附加的手驅(qū)動機構(gòu)比較復雜。 3)在制動驅(qū)動機構(gòu)中必須裝用助力器。 4)因為襯塊工作面積小，所以磨損快，使用壽命低，需用高材質(zhì)的襯塊。盤式 制動器在轎車前輪上得到廣泛的應用。
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上傳時間：2019-11-28
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