轻型货车鼓式制动器设计

轻型货车鼓式制动器设计
制动系统在汽车中有着极为重要的作用，如果失效将会造成灾严重的后果。

制动系统的主要部件就是制动器，在现代汽车上仍然广泛使用的是具有较高制动效能的蹄—鼓式制动器。

鼓式制动也叫块式制动，现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动鼓位于制动轮内侧，刹车时制动块向外张开，摩擦制动鼓的内侧，达到刹车的目的。

本设计就摩擦式鼓式制动器进行了相关的设计和计算。

在设计过程中，以实际产品为基础，根据我国工厂目前进行制动器新产品开发的一般程序，并结合理论设计的要求进行设计。

首先根据给定车型的整车参数和技术要求，确定制动器的结构形式、驱动形式及制动器主要参数，然后计算制动器的制动力矩、制动效能因数、制动减速度、制动温升等，并在此基础上进行制动器主要零部件的结构设计，如制动鼓、制动蹄、制动底板等。

最后，完成装配图和零件图的绘制。

1.1选题背景与意义
随着汽车性能的提高，对汽车安全性能的要求也越来越高。

制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件，对汽车的安全性有着重要的作用，因此对制动器的设计进行分析研究有着重要的意义。

鼓式制动器作为现代汽车广泛使用的具有较高制动效能的制动器，尽管对其的设计研究取得了一定的成绩，但是对传统鼓式制动器的设计仍然有着不可替代的基础性和研发性作用，也可以为后续设计提供理论参考。

这样，在以后的设计研究当中，不仅可以延续鼓式制动器的优点，还能在此基础上设计出制动性能更好的制动器，满足汽车的安全性和乘员舒适性，提高汽车的整体性能。

1.2研究现状
长期以来，为了充分发挥鼓式制动器的重要优势，旨在克服其主要缺点的研究工作和技术改进一直在进行中，尤其是对鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究受到高度重视。

这些研究工作的重点在于制动器结构和实际使用因素等对制动器的效能及其稳定性等的影响，取得了一些重要的研究成果，得到了一些比较可行、有效的改进措施，制动器的性能也有了一定程度的提高。

如以某汽车前轮鼓式双领蹄式制动器的制动蹄为研究对象，进行了受力分析并建立了力学模型，使用Pro／E建立了CAD模型，运用ANSYS进行了有限元
分析和强度计算。

详细的分析结果验证了原设计的合理性和CAD／CAE技术的功效。

参数化设计是三维实体造型方法的新发展。

通过对UG软件的二次开发，挖掘通用软件的潜力，可以更好地满足专业设计的要求。

通过对鼓式制动器组件的参数化设计，为汽车制动器专用设计平台的开发奠定了基础。

这不仅可以提高产品质量，缩短研制周期，降低设计成本，还可极大地减轻劳动强度。

1.3本文结构
第一章主要介绍了鼓式制动器的发展现状及研究意义；第二章介绍了鼓式制动器的结构形式及本课题所采用的结构形式；第三章讲述了制动系的主要参数及其选择，包括制动器分配系数、同步附着系数及结构参数；第四章讲述了制动器驱动机构的分析计算及选择；第五章介绍了制动器主要零件的结构设计。

第二章鼓式制动器结构形式及选择
鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类（见图2.1），它们的制动效能，制动鼓的受力平衡状况以及对车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。

图2.1鼓式制动器简图
(a)领从蹄式（用凸轮张开）；（b）领从蹄式（用制动轮缸张开）；（c）双领蹄式（非双向，平衡式）；
（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（f）双向増力式
制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的转动方向是否一致，有领蹄和从蹄之分。

制动蹄张开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。

虽然领从蹄式制动器的效能及稳定性在各式制动器中均处于中等水平，但由于其在汽车前进和倒车时的制动性能不变，结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。

故仍广泛用作载货汽车的前、后轮以及轿车的后轮制动器。

根据设计车型的特点及制动要求，并考虑到使结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构等因数，选用领从蹄式制动器，其支撑结构型式为支承销式支撑。

平衡以阻止车轮再旋转的周缘力的极限值。

当制动到ω=0以后，地面制动力B F 达到附着力F ϕ值后就不再增大，而制动器制动力f F 由于踏板力P F 增大使摩擦力矩f T 增大而继续上升（见图3.1）
图 3.1 制动器制动力f F ，地面制动力B F 与踏板力P F 的关系
根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前，后轴车轮的法向反力1Z ,2Z 为：
1Z =()2g G L h L
ϕ+ 2Z =()1g G L h L
ϕ- （3.5） 式中：G — 汽车所受重力，N ；
L — 汽车轴距，mm ；
1L — 汽车质心离前轴距离，mm ；
2L — 汽车质心离后轴距离，mm ；
g h — 汽车质心高度，mm ；
ϕ — 附着系数。

图3.2 制动时的汽车受力图
汽车总的地面制动力为：
B F =1B F +2B F =G du g dt
=Gq （3.6）。