吉林大学汽车设计课件第八章

汽车工程系第八章制动系设计第一节概述第二节制动器结构方案分析第三节制动器主要参数的确定第四节制动器的设计与计算第五节制动驱动机构的设计与计算第六节制动力调节机构第七节制动器的主要结构元件第八章制动系设计汽车工程系第一节概述一、设计要求1.足够的制动效能行车制动能力——用某一制动初速度制动时，制动距离和减速度两项指标评定。驻坡能力——汽车在良好路面上能可靠的停驻的最大坡度。jvv26.322参数车型Vkm/hjminm/s2Sm备注ma[t]v轿车805.8~71~3.5703.5~1250货车40、50、704.4~51240第八章制动系设计汽车工程系第一节概述一、设计要求2.工作可靠用双管路，当一套实效，另一套行车制动能力不低于没有失效时的30%。3.用任何速度制动，汽车不应当丧失操纵性和方向稳定性。1）前轮抱死，丧失操纵性，所以要求前后轴制动器的制动力矩有合适的比例，并应能随轴荷转移而变化。2)制动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力应相同，差值最大不超过15%。jvv26.322第八章制动系设计汽车工程系第一节概述jvv26.322一、设计要求4.防止水、污泥进入制动器工作表面，水与污泥使制动能力下降，工作面磨损变大。水→f下降→制动能力下降，称为水衰退。经5~15次制动后应能恢复正常。5.制动能力的热稳定性良好下长坡连续和缓制动以及频繁重复制动可使温度上升，f下降、制动能力下降、称为热衰退。热稳定性良好，即不易衰退，衰退后能迅速恢复。第八章制动系设计汽车工程系第一节概述jvv26.322一、设计要求6.操纵轻便，并且具有良好的随动性参数车型Vkm/hjminm/s2Sm备注ma[t]v轿车805.8~71~3.5703.5~1250货车40、50、704.4~51240国外法规——空驶距离——制动距离vjv26.322jvv26.322参数车型Vkm/hjminm/s2Sm备注ma[t]v轿车805.8~71~3.5703.5~1250货车40、50、704.4~51240国外法规——空驶距离——制动距离vjv26.322jvv26.322第八章制动系设计汽车工程系第一节概述jvv26.322一、设计要求7产生制动与解除制动的作用滞后性尽可能短。8公害小包括制动时产生的噪声小，减少石棉纤维的散发量。9寿命长。10摩擦副间间隙可调，且调整工作容易进行。11驱动机构有故障时，应有报警机构报警。第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析jvv26.322前进倒退制动效果不同不变不同不变不同不变制动器效能稳定性②居第一位居第二位仅强于增力式仅强于增力式差差两蹄片上单位压力相等不等相等相等不等不等磨损均匀不均匀均匀均匀不均匀不均匀轮毂轴承受力不受力受力不受力不受力受力受力结构复杂简单复杂复杂简单复杂调整间隙容易容易容易困难困难困难适用双回路适用不适用适用适用不适用不适用第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析一、鼓式制动器的制动方案分析jvv26.322双从蹄式领从蹄式双领蹄式双向双领蹄式单向增力式双向增力式型式简图特点制动器效能①居第四位居第三位居第二位居第二位居第一位居第一位第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析jvv26.322一、鼓式制动器的制动方案分析①制动器效能定义：制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩称为制动器效能。用制动器效能因数k来评比各式制动器的效能。制动器效能因数定义：在制动毂或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（Mμ/R）与输入力F0之比,Mμ为制动器输出的制动力矩第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析jvv26.322一、鼓式制动器的制动方案分析①制动器效能制动器效能因数领蹄合力作用在E点分解为Ff1和F1。对蹄支点C取矩得：2/02010FFFRFMKRFMKrttt02220111RfahFFfFFaFRFhFfff1011`11111011021ttKKK张开力第八章制动系设计汽车工程系一、鼓式制动器的制动方案分析jvv26.322①制动器效能同理：结论：当结构尺寸相同时（、），随f的增加。的增加比迅速；在f相同的条件下，，表明领蹄制动效果好于从蹄。fRafRhRfahFFKft11110111fRafRhKt222RhRh21RaRa211tK2tK1tK2tK第二节制动器的结构方案分析第八章制动系设计汽车工程系一、鼓式制动器的制动方案分析jvv26.322第二节制动器的结构方案分析②制动器效能稳定性系指效能因数K对f的敏感性(dk/df）。制动器效能稳定性好。即是制动器效能对f的变化敏感性较低。对f的导数：0111FFKft222222211111fRafRhRhfRadfdKfRafRhRhfRadfdKtt第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析一、鼓式制动器的制动方案分析结论：在结构尺寸相同的条件下（、）随f的增加也增加，减少；在f相同条件下，说明领蹄对f的变化更为敏感。RhRh21RaRa21dfdKt1dfdKt2dfdKdfdKtt21第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析二盘式制动器结构方案分析1、盘式制动器与鼓式制动器比较型式特点盘式鼓式热稳定性①好差水稳定性②好差制动力矩与运动方向无关有关第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析二盘式制动器结构方案分析1、盘式制动器与鼓式制动器比较适用双回路可以一部分可以尺寸小大质量小大散热好差压力分布均匀不均匀更换衬块（片）容易困难衬块（片）磨损均匀不均匀制动协调时间③短长间隙调整工作自动调整多数人力调整手制动驱动机构复杂困难防尘、防锈困难容易衬块（片）寿命低高第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析二盘式制动器结构方案分析1、盘式制动器与鼓式制动器比较①鼓受热膨胀，呈椭圆状，接触不好，制动效能下降，机械衰退。盘无轴向膨胀小，无机械衰退。②i.因为块与盘之间单位压力高，将水挤出，所以后制动效能降低得不多。ii.离心力及衬块对盘的摩擦作用，进水后经1~2次制动可恢复正常，鼓式需经十多次制动可以恢复。③衬块与制动盘之间的间隙小（0.05~0.15）mm第八章制动系设计汽车工程系第二节制动器的结构方案分析二盘式制动器结构方案分析2盘式制动器固定钳式浮动钳式滑动钳式摆动钳式型式简图特点制动钳刚度①大小适用双回路适用不适用径向尺寸大小轴向尺寸大小布置困难容易制动液气化容易③困难用作驻车制动困难②容易成本高低①钳不滑动也不摆动，所以刚度大。②固定钳兼作驻车制动，必须附设辅助制动钳或用盘中鼓。③跨越盘的油管或油道受热机会增多。第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定1.制动鼓内径DD影响因素要求D取值备注制动力矩大RFMf散热大吸热能力强，散热面积大轮辋内径小要求轮辋内径与鼓的外径之间有20mm间隙防止烤坏气门嘴粘住内胎增加衬片摩擦面积大bDAp2减小质量小簧下质量制动鼓刚度小D小，壁厚可以厚些，刚度大还可以保证加工精度，使用中变形小。第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定1.制动鼓内径D初选D：初选D后，参照ZBT24005——89《制动鼓直径及制动蹄片宽度尺寸系列》选取。车型D/Dr备注轿车0.64~0.74货车0.70~0.83Dr——轮辋直径第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定2.摩擦衬片宽度bb影响因素要求b取备注增加衬片寿命宽减轻质量窄衬片与鼓接触均匀窄足够的刚度窄b宽时蹄片腹板可以用两条提高刚度b尺寸应符合ZBT24005——89第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定3.包角ββ影响因素要求β取备注增加摩擦面积大bDAp2减少单位压力大增加衬片寿命大散热良好小β=90º~100º散热好，磨损小，制动效能高。第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定4.单个制动器总的衬片摩擦面积Ap在D已定条件下，影响的Ap因素为β和b,当Ap增加以后，单位压力下降，ma大的汽车要求Ap提高，如轿车：pAmapAcm20.9~1.5100~200ma1.5~2.5200~300第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定5.摩擦衬片起始角β0单位压力在衬片上的分布规律有两种观点：1)均匀分布2)按正弦规律分布为了使衬片磨损均匀和改善制动效能可以将衬片相对最大压力点对称布置。常见的布置方法是给定初始角β0β0=90º-β/2如右图第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定6.制动器中心到张开力F0作用线的距离ee影响因素要求e取备注制动效能大凸轮、轮缸布置小初选时：e=0.4D第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定一鼓式制动器主要参数的确定7.制动蹄支撑点位置坐标a和ca、c影响因素ac备注制动效能大小两蹄支撑端不干涉小大初选时：a=0.4D第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定二.盘式制动器主要参数的确定1.制动盘直径DD影响因素要求D取备注轮辋直径小减少制动钳夹紧力大减少衬块单位压力大降低p0，寿命提高减少工作温度大初选D=（70%~79%）Dr第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定二.盘式制动器主要参数的确定2.制动盘厚度hh影响因素要求h取备注减小质量小降低工作温度大初选：实心制动盘取10~20mm通风式制动盘取20~50mm(多用20~30mm）第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定二.盘式制动器主要参数的确定3.摩擦衬块外半径R2与内半径R1推荐R2/R1≤1.5R2/R11.5时，内外侧圆周速度相差过多，磨损不均匀→接触面积降低→制动力距降低、寿命降低。第八章制动系设计汽车工程系第三节制动器主要参数的确定二、盘式制动器主要参数的确定4.制动衬块面积AA影响因素要求A取备注减少单位压力大增加散热面积小推荐制动衬块单位面积占有汽车质量在1.6~3.5kg/cm2第八章制动系设计汽车工程系第四节制动器的设计与计算一、鼓式制动器的设计与计算1.制动蹄的分类第八章制动系设计汽车工程系第四节制动器的设计与计算一、鼓式制动器的设计与计算2.压力沿衬片长度方向的分布规律假设：衬片在径向方向有变形，鼓、蹄、支撑的变形忽略不计。1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律坐标原点取在鼓心O点，Y1坐标取在OA1方向，其中A1为蹄片瞬时转动中心。X1坐标如图：第八章制动系设计汽车工程系第四节制动器的设计与计算一、鼓式制动器的设计与计算2.压力沿衬片长度方向的分布规律1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律制动瞬间蹄片移动特点：在张开力作用下，蹄片绕A1转动，蹄压到鼓上，衬片受压变形，结果蹄还要顺着摩擦力作用方向沿支撑面移动。蹄片中心移至O1点，所以未变形时的衬片表面轮廓线E1E1线，沿OO1方向进入制动鼓。并且，衬片表面上所有点在OO1方向上的变形是相同的。如B1点在OO1方向的变形为B1B1’.B1点径向变形δ1：第八章制动系设计汽车工程系第四节制动器的设计与计算一、鼓式制动器的设计与计算2.压力沿衬片长度方向的分布规律1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律——OB1与Y1轴夹角——OB1与最大压力线OO1之间的夹角——X1轴与最大压力线之间的夹角结论：两自由度紧蹄压力沿衬片长度方向分布规律符合正弦分布规律。111111COSBBCB90111111max11'11OOBB11max11sin