領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 鼓式制動(dòng)器【三維CATIA造型+說明書】【QX系列】

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3.2.3后輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取 9 3.3制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 四 三維建模 12 結(jié) 論 15 參考文獻(xiàn) 16 一 緒 論 1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對(duì)安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)題目為領(lǐng)從蹄鼓式制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 通過查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到以下要求：具有足夠的制動(dòng)效能以保證汽車的安全性；同時(shí)在材料的選擇上盡量采用對(duì)人體無害的材料。 1.2制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作,由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全,因此制動(dòng)性能是車輛非常重要的性能之一,改善汽車的制動(dòng)性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)。當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí),由于車輛受到與行駛方向相反的外力,所以才導(dǎo)致汽車的速度逐漸減小至,對(duì)這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動(dòng)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì),因此制動(dòng)過程受力情況分析是車輛試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),由于這一過程較為復(fù)雜,因此一般在實(shí)際中只能建立簡化模型分析,通常人們主要從三個(gè)方面來對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行分析和評(píng)價(jià): 1)制動(dòng)效能:即制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度； 2)制動(dòng)效能的恒定性:即抗熱衰退性； 3)制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性； 目前,對(duì)于整車制動(dòng)系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺(tái)架進(jìn)行,由于在汽車道路試驗(yàn)中車輪扭矩不易測量,因此,多數(shù)有關(guān)傳動(dòng)系!制動(dòng)系的試驗(yàn)均通過間接測量來進(jìn)行汽車在道路上行駛,其車輪與地面的作用力是汽車運(yùn)動(dòng)變化的根據(jù),在汽車道路試驗(yàn)中,如果能夠方便地測量出車輪上扭矩的變化,則可為汽車整車制動(dòng)系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和性能評(píng)價(jià)。 1.3本次制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 1）具有良好的制動(dòng)效能 2）具有良好的制動(dòng)效能的穩(wěn)定性 3）制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好 4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好 1.4本次制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 制定出制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，確定計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制裝配圖和零件圖。最終進(jìn)行制動(dòng)力分配編程，對(duì)設(shè)計(jì)出的制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。 二 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器分析 鼓式制動(dòng)器可按其制動(dòng)蹄的受力情況分類，它們的制動(dòng)效能，制動(dòng)鼓的受力平衡狀況以及對(duì)車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)χ苿?dòng)效能的影響均不同。 圖 2-1 鼓式制動(dòng)器簡圖 制動(dòng)蹄按其張開時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致，有領(lǐng)蹄和從蹄之分。制動(dòng)蹄張開的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄，稱為領(lǐng)蹄；反之，則稱為從蹄。 如圖所示，若圖上的旋轉(zhuǎn)箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)的制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向（制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)），則蹄為領(lǐng)蹄，蹄為從蹄。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向改變，變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，隨之領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對(duì)調(diào)。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器，稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。由圖可見，領(lǐng)蹄所受的摩擦力矩使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢”作用，故稱為增勢蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢，即摩擦力矩具有“減勢”作用，故又稱為減勢蹄?！霸鰟荨弊饔檬诡I(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢”作用使從蹄所受的法向反力減小。 圖2-2 圖2-3 1 制動(dòng)蹄；2凸輪；3制動(dòng)底板；4調(diào)整臂；5凸輪支座及制動(dòng)氣室；6滾輪 對(duì)于兩蹄的張開力的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，如圖所示，兩蹄壓緊制動(dòng)鼓的法向反力應(yīng)相等。但當(dāng)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)并制動(dòng)時(shí)，領(lǐng)蹄由于摩擦力矩的“增勢”作用，使其進(jìn)一步壓緊制動(dòng)鼓使其所受的法向反力加大；從蹄由于摩擦力矩的“減勢”作用而使其所受的法向反力減少。這樣，由于兩蹄所受的法向反力不等，不能相互平衡，其差值要由車輪輪轂承受。這種制動(dòng)時(shí)兩蹄法向反力不能相互平衡的制動(dòng)器稱為非平衡式制動(dòng)器。液壓或鍥塊驅(qū)動(dòng)的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器均為非平衡式結(jié)構(gòu)，也叫簡單非平衡式制動(dòng)器。非平衡式制動(dòng)器對(duì)輪轂軸承造成附加徑向載荷，而且領(lǐng)蹄摩擦襯片表面的單位壓力大于從蹄的，磨損較嚴(yán)重。為使襯片壽命均勻?？蓪奶愕哪Σ烈r片包角適當(dāng)?shù)販p小。 對(duì)于如圖所示具有定心凸輪張開裝置的領(lǐng)從蹄制動(dòng)器，在制動(dòng)時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)保證了兩蹄等位移，因此作用于兩蹄上的法向反力和由此產(chǎn)生的制動(dòng)力矩應(yīng)分別相等，而作用于兩蹄的張開力，則不等，并且必然有<。由于兩蹄的法向反力在制動(dòng)鼓正，反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)并制動(dòng)時(shí)均成立，因此這種結(jié)構(gòu)的特性是雙向的，實(shí)際上也是平衡式的。其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)凸輪的力要大而效率卻相對(duì)較低，約為。因?yàn)橥馆喴髿鈮候?qū)動(dòng)，因此這種結(jié)構(gòu)僅使用于總質(zhì)量大于或等于的貨車和客車上。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的兩個(gè)蹄常有固定的支點(diǎn)。張開裝置有凸輪式（見圖，圖，圖），鍥塊式，曲柄式和具有兩個(gè)或四個(gè)等直徑活塞的制動(dòng)輪缸式的（見圖)。后者可保證作用在兩蹄上的張開力相等并用液壓驅(qū)動(dòng)，而凸輪式，鍥塊式和曲柄式等張開裝置則用氣壓驅(qū)動(dòng)。當(dāng)張開裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)鍥塊都是浮動(dòng)的時(shí)，也能保證兩蹄張開力相等，這時(shí)的凸輪稱為平衡凸輪。也有非平衡式的制動(dòng)凸輪，其中心是固定的，不能浮動(dòng)，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)和倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故仍廣泛用作中，重型載貨汽車前，后輪以及轎車后輪制動(dòng)器。 根據(jù)支承結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法的不同，領(lǐng)從蹄鼓式液壓驅(qū)動(dòng)的車輪制動(dòng)器又有不同的結(jié)構(gòu)方案，如圖所示 圖 2-4領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動(dòng)） （a） 一般形式；（b）單固定支點(diǎn)；輪缸上調(diào)整（c）雙固定支點(diǎn)；偏心軸調(diào)整； （d）浮動(dòng)蹄片；支點(diǎn)端調(diào)整 三 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1參數(shù)計(jì)算 3.1.1相關(guān)主要技術(shù)參數(shù) 整車質(zhì)量： 空載： 滿載： 質(zhì)心位置： 質(zhì)心高度： 空載： 滿載： 軸 距： 輪 距: 最高車速： 車輪工作半徑： 輪 胎： 同步附著系數(shù)： 3.1.2同步附著系數(shù)的分析 (1)當(dāng)＜時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； (2)當(dāng)＞時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； (3)當(dāng)＝時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。 根據(jù)相關(guān)資料查出轎車0.6，故取=0.6 3.2制動(dòng)器有關(guān)計(jì)算 3.2.1確定前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù)β 根據(jù)公式： 得： 3.2.2制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： 式中 ——該車所能遇到的最大附著系數(shù)； ——制動(dòng)強(qiáng)度； ——車輪有效半徑； ——后軸最大制動(dòng)力矩； ——汽車滿載質(zhì)量； ——汽車軸距。 其中 故后軸= 后輪的制動(dòng)力矩為 同理可以計(jì)算得到 前輪的制動(dòng)力矩為 3.2.3后輪制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)的選取 1、制動(dòng)鼓直徑 輪胎規(guī)格為 輪輞為 根據(jù)轎車在之間選取 , 表3-1 輪輞直徑/ 制動(dòng)鼓內(nèi)徑/ 轎車 貨車 查表得制動(dòng)鼓內(nèi)徑D= 2、 制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角和寬度 制動(dòng)蹄摩擦襯片的包角在范圍內(nèi)選取。 取 根據(jù)單個(gè)制動(dòng)器總的襯片米廠面積取 取。 式中，是以弧度為單位，可以得到 3、摩擦襯片初始角的選取 根據(jù)=-（/）= 4、張開力作用線至制動(dòng)器中心的距離 根據(jù) 得： 5、制動(dòng)蹄支撐銷中心的坐標(biāo)位置 6、摩擦片摩擦系數(shù) 選擇摩擦片時(shí)，不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，而且還要求其熱穩(wěn)定行好，受溫度和壓力的影響小。不宜單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求。在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取可使計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值。另外，在選擇摩擦材料時(shí)，應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無害的材料。 所以選擇摩擦系數(shù)。 3.3制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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)溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，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)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中是圓柱表面的配合來定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對(duì)轎車為；對(duì)貨車為。微型轎車要求其制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差＜，徑向跳動(dòng)量≤，靜不平衡度≤。 制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由增至?xí)r，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為；中、重型載貨汽車為。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。本次設(shè)計(jì)制動(dòng)鼓厚度為。 2、制動(dòng)蹄 制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為；貨車的約為。摩擦襯片的厚度，轎車多為；貨車多為以上。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度為。 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。制功底板承受著制動(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)底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵的制動(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。本次設(shè)計(jì)采用號(hào)鋼。 4、制動(dòng)蹄的支承 二自由度制動(dòng)篩的支承，結(jié)構(gòu)簡單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(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)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由號(hào)鋼制造并高頻淬火。支座為可鍛鑄鐵()或球墨鑄鐵()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。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加壓緊裝置，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機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動(dòng)蹄腹板張開端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。 5、制動(dòng)輪缸 制功輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵制成。其缸簡為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插人槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞。 四 三維建模 根據(jù)計(jì)算得倒的尺寸作圖，運(yùn)用，作圖制動(dòng)蹄，制動(dòng)底盤，制動(dòng)鼓，液壓缸。 圖 制動(dòng)蹄 圖 制動(dòng)底盤 圖 制動(dòng)鼓 圖 液壓缸 然后進(jìn)行裝配，得到裝配圖。 結(jié) 論 通過對(duì)給定汽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算，提升了我對(duì)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。制動(dòng)系統(tǒng)是汽車中一個(gè)重要的總成。 在現(xiàn)代汽車中，盤式制動(dòng)器的使用越來越廣泛，因?yàn)槠渚哂兄苿?dòng)效能及熱穩(wěn)定性好，對(duì)摩擦材料的熱衰退較不敏感，摩擦副的壓力分布較均勻等一系列有點(diǎn)。但是對(duì)于傳統(tǒng)的蹄－鼓式制動(dòng)器，可利用制動(dòng)蹄的增勢效應(yīng)而達(dá)到很高的制動(dòng)效能因數(shù)，并具有多種不同性能的可選結(jié)構(gòu)型式，對(duì)各種汽車的制動(dòng)性能要求的適應(yīng)面廣，至今仍然在除部分轎車以外的各種車輛的制動(dòng)器中占主導(dǎo)地位。并且有著極為豐富的理論研究資料和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，在以后的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，通過大量的努力，從制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及制動(dòng)器摩擦材料等方面加以研究，一定可以設(shè)計(jì)出更加優(yōu)良的鼓式制動(dòng)器。 參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞編著.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [2] 吉林工業(yè)大學(xué)王望予編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 15