1、JN2070 越野四驱货车气压制动系统设计摘 要汽车作为陆地上的现代重要交通工具，由许多保证其性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成，它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大，交通事故也不断增加。据有关资料介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的 45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。制动系统既可以使行驶中的汽车减速，又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见，汽车制动系统对于汽车行驶的安全性
2、，停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。当今，随着高速公路网的不断扩展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。由此可见，制动系是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车制动系的机构分析与设计计算也就显得非常重要了。本论文是设计 JN2070 越野四驱货车的制动系统，采用的是气压驱动机构的凸轮式鼓式制动器。为了安全考虑制动系统的气压回路采用双回路。关键词：气压制动 制动性 传动装置The Design of Air Brake System about JN2070
3、 off-road four-wheel drive truckAbstractAs an important modern land-based transport, Automotive components from many large parts ,namely, the so-called “assembly“ which ensure the performance of automotive, and braking system which directly affects the safety of motor vehicles is one of the most imp
4、ortant assembly. With the rapid development of highways and increased traffic density, traffic accidents are also increasing. According to the information on the vehicle itself as a result of problems caused by traffic accidents, the brake system failure caused the accident accounting for the total
5、number of 45%. So braking system is an extremely important system to ensure traffic safety. In addition, the braking system has a direct impact on the quality of the average vehicle speed and vehicle transportation efficiency, that is, an important factor ensuring cost-effective transport. It not on
6、ly can slow down a moving vehicle, but also to ensure that the car can be fixed in situ after parking. This shows that the vehicle braking system plays an important role in traffic safety, the reliability of parking, and transport economic efficiency.Today, with ever-expanding highway network, the i
7、mprovement of vehicle speed and traffic density, on the work of automotive braking system relia become increasingly important. Only vehicles which have good braking performance and reliable braking system can give full play to their high-speed dynamic performance and to ensure the safety of travelin
8、g. This shows that the braking system is a very important component of the vehicle, thus its very important to the analysis and design of brake system bodies.bility requirements Keywords: air brake Brake Transmission device目 录摘 要 .1Abstract .2目 录 .3第一章 绪论 .51.1 研究制动系统的意义 .51.2 制动系统的发展状况 .6第二章 制动系统的总
9、体设计 .82.1 制动系的设计要求 .82.2 汽车参数的选择 .92.3 制动器方案的选择 .102.4 制动驱动机构方案选择 .11第三章 制动过程的动力学参数计算 .153.1 制动过程车轮所受的制动力 .153.1.1 地面制动力 .153.1.2 制动器制动力 .163.1.3 地面对前、后车轮的法向反作用力 .173.1.4 理想的前、后制动器制动力分配曲线 .183.2 制动距离与制动减速度计算 .223.2.1 制动距离与制动减速度 .223.2.2 制动距离的分析 .233.3 同步附着系数与附着系数利用率计算 .233.4 制动器的最大制动力矩 .26第四章 制动器的结构
10、参数设计 .294.1 制动鼓内径 D.294.2 摩擦衬片宽度 b 包角 .304.3 摩擦衬片起始角 .31o4.4 制动器中心到张开力 作用线的距离 .310Fe4.5 制动蹄支承点位置坐标 a 和 c .314.6 摩擦片摩擦系数 .31第五章 鼓式制动器的设计计算 .335.1 驻车制动能力的计算 .335.2 中央制动器的计算 .345.3 压力沿衬片长度方向的分布规律 .355.4 计算蹄片上的制动力矩 .375.5 检查制动蹄有无自锁 .405.6 摩擦衬片磨损特性计算 .40第六章 鼓式制动器主要零部件的设计 .436.1 制动蹄 .436.2 制动鼓 .436.3 摩擦衬片
11、 .446.4 制动底板 .456.5 摩擦材料 .456.6 蹄与鼓之间的间隙调整装置 .466.6.1 采用轮缸张开装置 .466.6.2 采用凸轮张开装置 .466.6.3 采用楔块张开装置 .476.7 制动器支撑装置 .476.8 凸轮式张开机构 .47第七章 气压制动驱动机构的设计计算 .487.1 制动气室 .497.2 贮气罐 .517.3 空气压缩机 .53结 论 .55致 谢 .56参考文献： .57第一章 绪论1.1 研究制动系统的意义近百年来，汽车工业之所以常胜不衰主要得益于汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，生产批量大而给企业带来丰厚的利润。最主要的是科学技术的不断
12、进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。随着我国汽车产业的不断发展和新交通法规的实施，我国的汽车及其运输管理开始走向正轨，农用运输车将逐渐退出市场，而重型运输自卸车逐渐呈现出广阔的发展前景。然而车辆交通安全历来是人们最为关心的问题之一，它直接关系到人民生命和财产的损失，因此汽车制动系统的可靠性研究至关重要。汽车制动系是用于使行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使以停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全、停车可靠，汽车制动系的工作可靠性显
13、得日益重要。也只有制动性良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系统至少有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置：重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引车还应有自动制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免其产生故障。应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，这时则可利
14、用应急制动装置的机械力源(如强力压缩弹簧)实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备，因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。辅助制动装置用于山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动或电涡流制动等辅助制动装置，则可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速并减轻或解除行车制动器的负荷。通常，在总质量为 5t 以上的客车上和 12t 以上的载货汽车上装备这种辅助制动减速装置。任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮，而
15、驻车制动则多采用手制动杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的制动驱动机构，而且每车必备。行车制动装置的驱动机构，分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸和制动轮缸以及管路；用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、贮气简、控制阀和制动气室等。过去，大多数汽车的驻车制动和应急制动都使用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴的制动力矩较小，容易满足操纵手力小的要求。但在用作应急制动时，往往使传动轴超载。现代汽车由于车速提高，对应急制动
16、的可靠性要求更严，因此，在中、高级轿车和部分总质量在1.5t 以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器。重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设独立的由气压控制而以强力弹簧作为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车除了采用了上述措施外，还保留了由气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。1.2 制动系统的发展状况目前国内外汽车制动系统的发展大致相似，国内研究现状：目前制动系统的供能装置主要是，人力制动、伺服制动、动力制动三种形式。目前，人力仅是来控制操纵机构，助力系统分
17、为伺服制动、气定液压制动、液压制动。液压制动是目前得到广泛应用的一种制动系统。传动装置上，普遍都是采用气或液压通过管路传递到制动器上，进行压力制动。目前，也有通过电机进行制动的，通过电机产生的制动力直接作用在制动器上进行制动。制动器主要有鼓式制动器、盘式制动器两种。鼓式制动器分为很多种、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器等。盘式制动器有固定钳式制动器、浮动钳式制动器等。盘式制动器的摩擦材料在逐渐的发展，目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料。大约从 20 世纪 60 年代开始，电子技术的进步成为汽车工业发展的最大动力。现代汽车的控制
18、系统几乎全由电子控制装置实现，在提高经济性、动力性、可靠性、舒适性和排放控制系统方面起到明显的作用。因此，电子产品在汽车上的应用比例，已成为评价其品质、性能指标的重要依据。今天，ABS/ASR 已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。目前，ABS/ASR 已在欧洲新载货车中普遍使用，并且欧共体法规 EEC/71/320 已强制性规定在总质量大于 3.5t 的某些载货车上使用，重型车是首先装用的。然而ABS/ASR 只是解决了紧急制动时附着系数的利用，并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性，但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此 ABS/ASR 功能，同时可进行制动强度的控制。车辆制动控制
19、系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS 功能的扩充除 ASR 外，同时把悬架和转向控制扩展进来，使 ABS 不仅仅是防抱死系统，而成为更综合的车辆控制系统。第二章 制动系统的总体设计2.1 制动系的设计要求1）能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除满足设计任务书的规定和国家标准的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。2）具有足够的制动效能。包括行车制动效能和驻坡制动效能。3）工作可靠。汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置且它们的制动驱动机构应是各自独立的。行车制动装
20、置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30%；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。4）制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用使摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动515 次，即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。也应防止泥沙、污物等进入制动器工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。某些越野汽车为了防止水相泥沙侵入而采用封闭的制动器。5）制动时的操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车都不应当失去操纵性和方向稳定性。为此，汽车前、后轮制动器的制动力矩
21、应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一轴上左、右车轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；后轮抱死而侧滑甩尾，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过 15时，会发生制动时汽车跑偏。对于汽车列车，除了应保证列车各轴有适当的制动力分配外，也应注意主、挂车之间各轴制动开始起作用的时间，特别是主、挂车之间制动开始时间的协调。6）制动效能的热稳定性好。7）制动踏板和手柄的位置和行程符合人-机工程学的要求，即操作方便性好，操纵轻便、舒适，能减少疲劳。8）作用滞后的时间要尽可能地短。9) 制动时不应产生振动和噪声。10)与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳
22、动、汽车转向时不会引起自行制动。11）制动系中应有音响或光信号等警报装置，以便能及时发现制动驱动件的故障和功能失效。12）制动系的机件应使用寿命长、制造成本低，对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求2.2 汽车参数的选择货车的主要参数：长 宽 高（mm） 6680 2300 2640轴 距（mm） 3650质心距前轴（mm） 2490质心距后轴（mm） 1160前 轮 距（mm） 1774后 轮 距（mm） 1774最小离地间隙（mm）300整车整备质量（kg）3600最大总质量 （kg） 6800最 高 车 速（km/h）90质心高度 (mm) 空载 1100mm满载 800mm2.3 制动器方
23、案的选择制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。目前广泛使用的是摩擦式制动器。摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式、盘式和带式。带式制动器只用做中央制动器；鼓式和盘式制动器的结构形式有多种，如下所示:图 2-1 制动器的分类鼓 式 制 动 器 一 般 可 按 其 制 动 蹄 受 力 情 况 进 行 分 类 ， 它 们 的 制 动 效 能 、 制动 鼓 的 受 力 平 衡 状 态 以 及 车 轮 旋 转 方 向 对 制 动 效 能 的 影 响 均 不 同 。盘 式 制 动 器 摩 擦 副 中 的 旋 转 元 件 是 以 端 面 工 作 的 金 属 圆 盘 ， 被 称 为 制 动盘 。 其 固 定 元 件 则 有 着 多 种 结 构 型 式 ， 大 体 上 可 分 为 两 类 。 一 类 是 工 作 面 积不 大 的 摩 擦 块 与 其 金 属 背 板 组 成 的 制 动 块 ， 每 个 制 动 器 中 有 2 4 个 。 这 些制 动 块 及 其 促 动 装 置 都 装 在 横 跨 制 动 盘 两 侧 的 夹 钳 形 支 架 中 ， 总 称 为 制 动 钳 。
