1、第一章 制动参数选择及计算第一节 汽车参数（符号以汽车设计为准）制动器设计中需要的重要参量：汽车轴距： L=1370mm车轮滚动半径： r r =295 mm汽车满载质量： ma=4100Kg汽车空载质量： mo=2600Kg满载时轴荷的分配： 前轴负荷 39%，后轴负荷 61%空载时轴荷的分配： 前轴负荷 47%，后轴负荷 53%满载时质心高度： hg =745mm空载时质心高度： hg=850mm质心距前轴的距离： L1 =835mm L1=726mm质心距后轴的距离： L2 =535mm L2=644mm对汽车制动性有影响的重要参数还有：制动力及其分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系
2、数利用率、最大制动力矩与制动因数等。第二节 制动器的设计与计算一 制动力与制动力矩分配系数0 水平路面满载行驶时,前、后轴的负荷计算对于后轴驱动的移动机械和车辆，在水平路面满载行驶时前后轴的最大负荷按下式计算(g=9.8Nkg)前轴的负荷 F1=Ga(L2- hg)/(L- hg)=3830.8N 后轴的负荷 F2=GaL1/(L- hg)=36349.2N - 附着系数，沥青.混凝土路面，取 0.6轴荷转移系数：前轴：m ,1= FZ1/G1=0.24 后轴：m ,2= FZ1/G2=1.48 1、(汽车理论 108 页)水平路面满载行驶制动时,地面对前后车轮的法向反作用力（满载）FZ1=
3、(L2+ )GLgh=41009.81.370（0.535+0.60.745）=28800.55NFZ2= (L1- )g=41009.81.370（0.8350.60.745）=11379.45N 式中： G- 汽车所受重力；L- 汽车轴距；-汽车质心离前轴距离；1LL -汽车质心离后轴距离；2-汽车质心高度；ghg -重力加速度；(取 9.80Nkg)2 （汽车理论 8,22）汽车制动时，如果不记车轮的滚动阻力矩和汽车的回转质量的惯性力矩，则任何角速度 0 的车轮，其力矩平衡方程为M -Fb Re=0 （4-2）式中：M -制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方
4、向相反，Nm；Fb-地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反，N；Re-车轮有效半径，m令 F B= M /Re并称之为制动器的制动力，它是在轮胎周缘克服制动器的摩擦力矩所需的力，因此又称为制动周缘力。F B与地面制动力 Fb的方向相反，当车轮角速度 0 时，大小亦相等，且 FB仅由制动器的参数所决定，即 FB取决于制动器的结构形式、尺寸，摩擦副的摩擦系数及车轮的有效半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。当增大踏板力以增大 M 时，F B和 Fb均随之增大，但地面制动力受附着条件的限制其值不可能大于附着力 F ， （汽车理论 22
5、）地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力 FFb F = FZ (4-3)Fbmax= F = FZ (4-4)式中 ： -轮胎与地面的附着系数（汽车理论 22 页） ；FZ -地面对车轮的法向反力；(1) 前轮 ：Fb1F 1=Fz1 =28800.550.6=17280.33NFb1max=F 1= Fz1 =28800.550.6=17280.33N (20 后轮： Fb2 F 2= Fz2 =11379.450.6=6827.67NFb2max=F 2= Fz2 =11379.450.6=6827.67N当制动器的制动力 FB和地面制动力 Fb达到附着力 F 值时，车轮即被抱死并在地
6、面上滑移，此后制动力矩 M 即表现为静摩擦力矩Mf，而 FB= M /Re即成为与 Fb相平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值，当制动力车轮角速度 =0 以后，地面制动力 Fb达到附着力 F 值后就不再增大，而制动器的制动力 FB由于踏板力 FD的增大使摩擦力矩 Mf增大而继续上升，如图 4-2 所示bBF,. FbmaxCNFD，踏 板 力 B图 4-2 制动器制动力、地面制动力与踏板力的关系3、制动器制动力分配系数（汽车理论 110 页）（1）分配系数= FB1/FB (4-7)FB1/ FB2=(L2+ hg)/ (L2- hg) (4-8)FB= FB1+ FB2 (4-9)可得=F
7、B1/FB= FB1/（F B1+ FB2 ）=(L2+ hg)/( L2+ hg+ L1- hg)=(L2+ hg)/L (4-10)即：=L2/L+ hg/L (4-11)其中 L1=835mm L2=535mm L=1370mm hg=745mm 取 =0.6 得到 =L2/L+ hg/L=(535+0.6745)1370=0.72（2）同步附着系数 0=（L-L2）/ hg (4-12) =(13700.72535)745=0.61将 0=0.61 代入式(4-5)得FZ1， = (L2+ 0 )GLgh=41009.81.370（0.535+0.610.745）=29328.4670
8、.989=29005.85NFZ2， = (L1- 0 )GLgh=41009.81.370（0.8350.610.745）=29328.4670.381=11174.15N 在同步附着系数前后轮同时抱死的路面上行驶时所得到的地面制动力前轮 ：Fb1F 1=Fz1 0Fb1max=F 1= FZ1， 0=29005.850.61=17693.57N 后轮： Fb2 F 2= Fz2 0 Fb2max=F 2= Fz2， 0=11174.150.61=6816.23N第三节 鼓式制动器的主要参数及其确定制 动 鼓 应 有 足 够 的 壁 厚 ， 用 来保 证 有 较 大 的 刚 度 和 热 容
9、量 ， 以 减 小 制动 时 的 温 升 。1 制 动 鼓 内 径 D输 入 入 力 一 定 时 ， 制 动 鼓 内 径 越F0大 ， 制 动 力 矩 越 大 ， 且 散 热 能 力 也 越 强 。图 1-8 鼓 式 制 动 器 的 几 何 参 数但 增 大 D(图 18)受 轮 辋 内 径 限 制 。 制 动 鼓 与 轮 辋 之 间 应 保 持 足够 的 间 隙 ， 通 常 要 求 该 间 隙 不 小 于 20mm 否 则 不 仅 制 动 鼓 散 热条 件 太 差 ， 而 且 轮 辋 受 热 后 可 能 粘 住 内 胎 或 烤 坏 气 门 嘴 。 制 动 鼓直 径 与 轮 辋 直 径 之 比
10、 的 范 围 如 下 ：乘 用 车 D Dr=0.64 0.74货 车 ： D Dr=0 .70 0 .83制 动 鼓 内 径 尺 寸 应 参 照 专 业 标 准 ZB T24 D0589 制 动 鼓工 作 直 径 及 制 动 蹄 片 宽 度 尺 寸 系 列 选 取 。 图 1-8 鼓 式 制 动 器 的 主 要 几 何 参 数依 据 车 轮 型 号 ： 6.5-10 于 是 ， 得 轮 辋 直 径 DrDr =25.4 x 10=254 mm （ 1 in=25.4mm）取 D Dr=0 .8 3 则 制 动 鼓 内 径 直 径D=0.83x Dr=0.83x254=210.82mm参 照
11、中华人民共和国专业标准 QC/T 3091999 制 动 鼓 工 作 直径 及 制 动 蹄 片 宽 度 尺 寸 系 列 取 D=220mm2 摩 擦 村 片 宽 度 b 和 包 角 摩 擦 村 片 宽 度 尺 寸 b 的 选 取 对 摩 擦 衬 片 的 使 用 寿 命 有 影 响 。衬 片 宽 度 尺 寸 取 窄 些 ， 则 磨 损 速 度 快 ， 衬 片 寿 命 短 ； 若 衬 片 宽 度尺 寸 取 宽 些 ， 则 质 量 大 ， 不 易 加 工 ， 并 且 增 加 了 成 本 。制 动 鼓 半 径 R 确 定 后 ， 衬 片 的 摩 擦 面 积 为 Ap=R b.制 动 器 各 蹄 衬 片
12、 总 的 摩 擦 面 积 Ap 越 大 ， 制 动 时 所 受 单 位面 积 的 正 压 力 和 能 量 负 荷 越 小 ， 从 而 磨 损 特 性 越 好 。试 验 表 明 ， 摩 擦 衬 片 包 角 =90 100时 ， 磨 损 最 小 ，制 动 鼓 温 度 最 低 ， 且 制 动 效 能 最 高 。 角 减 小 虽 然 有 利 于 散 热 ，但 单 位 压 力 过 高 将 加 速 磨 损 。 实 际 上 包 角 两 端 处 单 位 压 力 最 小 ，因 此 过 分 延 伸 衬 片 的 两 端 以 加 大 包 角 ， 对 减 小 单 位 压 力 的 作 用 不大 ， 而 且 将 使 制 动
13、 不 平 顺 ， 容 易 使 制 动 器 发 生 自 锁 。 因 此 ， 包 角一 般 不 宜 大 于 120。取 =100衬 片 宽 度 b 较 大 可 以 减 少 磨 损 ， 但 过 大 将 不 易 保 证 与 制 动 鼓 全面 接 触 。 中华人民共和国专业标准 QC/T 3091999 制 动 鼓 工作 直 径 及 制 动 蹄 片 宽 度 尺 寸 系 列 结 合 课 本 教 材 汽 车 设 计 王 望予 264 页 表 8-1 扫 路 车 总 质 量 4100 千 克 ， 对于（3.57.0 ）t 的商用车，单个制动器总的摩擦面积 Ap 为（300650）cm 2,这里取取 b=90m
14、m3.摩 擦 衬 片 起 始 角 0一 般 将 衬 片 布 置 在 制 动 碲 的 中 央 ， 即 令 =90 。2 有 时 为 了 适 应 单 位 压 力 的 分 布 情 况 ， 将 衬 片 相 对 于 最 大 压 力 点 对称 布 置 ， 以 改 善 磨 损 均 匀 性 和 制 动 效 能 。此 设 计 中 令 =90 =90 =402 214.制 动 器 中 心 到 张 开 力 作 用 线 的 距 离 eF在 保 证 轮 缸 或 制 动 凸 轮 能 够 布 置 于 制 动 鼓 内 的 条 件 下 。 应 使距 离 e(图 87)尽 可 能 大 ， 以 提 高 制 动 效 能 。暂 定 e
15、=0.8R=0.8x110=88mm5.制 动 蹄 支 承 点 位 置 坐 标 a 和 c应 在 保 证 两 蹄 支 承 端 毛 面 不 致 互 相 干 涉 的 条 件 下 ， 使 a 尽可 能 大 而 c 尽 可 能 小 (图 87)。暂 定 a=0.8R=0.8x110=88mm6. 摩擦片摩擦系数 f摩擦片摩擦系数对制动力矩的影响很大，选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些，更要求其热稳定性要好，受温度和压力的影响要小。不能单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求，后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用摩擦材料的摩擦系数的稳
16、定值约为0.30.5，少数可达0.7。一般说来，摩擦系数愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在制动器设计时并非一定要追求高摩擦系数的材料。当前国产的制动摩擦片材料在温度低于250时，保持摩擦系数 00.40已无大问题。本设计取 =0.3。3.f f第四节 制动器的设计与计算（一 ）（汽车设计 268 页）考 虑 到 OAl OB1=R=110mm a=88mm （ 汽 车 设 计 266 页 图 8-8 268 页 图 8-9 汽 车 设 计 264 页 图8-7） （ cos =88110=0.8 角 度 为 370R=110mm =100 =400 =180 0- - -370 =3 0 = +
17、 =103（1）不均匀系数=（ ）(cos -cos )=1030（cos3 0-cos103）=1.7980.999(0.225)=1.7981.224=1.47（2）R1=4R(cos -cos )/(cos2 -cos2 ) 2+(2-sin2 +sin2 ) 21/2=41101.224/(0.995+0.899)2+(3.49+0.438+0.105)21/2=538.56/(3.587+16.265) 1/2=538.56/(19.852) 1/2=538.56/4.456=120.86mm因为领蹄和从蹄大小尺寸相同 故 =120.88mm（二）用液力驱动时所需张开力为， 采 用 领 从 蹄 式 制 动 器 Fo1=F02前轮 o= M 1max/2(R1+R2)= Fb1maxr r /2(R1+R2)
