湿式盘式制动器

第2章制动器理论分析2.1 设计原始参数1.在水平干硬路上面上，制动器在额定载荷下制动时制动初速度Vo=20km/h,制动距离小于等于8m。

2.车辆承载 1.5倍载荷在规定坡道16o时保持静止，整车最大装载质量4000kg,整车整备质量3000kg。

3.车辆应设置工作制动，工作制动的最大静态制动力应大于整车的最大质量的50%。

4.车辆应设置停车制动，停车制动应在车辆运行和动力停止运行时均起作用。

停车制动装置要保证车辆在规定的坡道上承载 1.5倍最大载荷，在最大为16O的坡道上能保持静止状态。

2.2 汽车制动性能汽车制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。

汽车具有良好的制动性能，遇到紧急情况，可以化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均行驶速度，从而提高运输生产效率。

汽车制动性能通常是由制动效能、制动效能恒定性和制动时汽车方向稳定性这三个方面来评价的。

制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力，是制动性能最基本的评价指标。

它是由制动力、制动减速度、制动距离、和制动时间来评定；制动距离是指车辆在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板(或手触动制动手柄)时起至车辆停住时止，车辆驶过的距离。

制动距离与踏板力以及地面的附着情况有关；制动距离越短性能越好；制动减速度反映了制动时汽车速度降低的速率，与地面制动力与制动器制动力有关，制动减速度越小性能越好；制动时间是制动过程所经历的时间，时间越短性能越好。

制动效能恒定性是指制动器的抗热衰退性和抗水衰退性；抗热衰退性能是防止车辆高速制动、短时间重复制动或下长坡连续制动时，制动器温度上升，摩擦力矩显著下降这些现象。

水衰退性是指当车辆涉水后，制动器因为进水使其短时间内制动效能降低这种现象，这是由于制动器进水后摩擦系数下降，使其制动效能降低，不过由于制动器工作时会散热，就会使水迅速蒸发，使得制动效能恢复。

制动时汽车方向稳定性是指制动时汽车按给定轨迹的行驶能力，即防止汽车制动时跑偏、侧滑和失去转向能力。

但是因为设计车速要求为20km/h,一般不会发生此类现象，根据设计原则故不作参考。

2.3 制动时详细分析2.3.1 制动时受力分析图2-1 受力分析u T —车轮制动器的摩擦力矩（N ·m ）xb F —地面制动力（N ）'F —车轮对地面的作用力（N ）r —车轮半径（m ）Z F —地面对车轮的支持力（N ） P F —车轴对车轮的作用力（N ）说明：前桥和后桥载荷分配时1:1。

根据图2-1所示 'F 和xb F 是一对作用力和反作用力，所以有：'/xb u F F T r ==。

2.3.2 地面制动力地面制动力是使汽车制动减速行驶的外力，它取决于： 1.制动器内的摩擦片、制动盘的摩擦力矩u T 。

2.轮胎与地面之间的切向作用力，即附着力。

附着力的极限值有取决于摩擦系数f 。

制动时 xb fF F <没有制动时 xb f F F >2.3.3 制动器制动力u F 的分析制动器制动力是指在轮胎周围壳服制动器摩擦力矩所需要的力；即/u u F T r =。

影响制动器的制动力的因素是地面制动力和制动器结构参数决定；它取决于制动器结构，而制动器的摩擦副的摩察系数与车轮半径有关，并与制动器踏板力F P 及制动器的液压或气压成正比。

对于地面制动力xb F 、制动器制动力u F 、地面附着力f F 关系一般情况下只考虑制动时车轮做滚动和抱死两种情况：1汽车制动车轮滚动时：地面制动力xb F = 制动器制动力F U 。

2车轮抱死拖滑是：地面制动力xb F 为极限值你，并且小于地面附着力f F 。

即：f Z F f F =⋅/xb u u F F T r <=所以地面制动力xb F 、制动器制动力u F 、地面附着力f F 的关系如图所示：图2-2由图可知xb F 首先取决于u F ，但又受附着条件限制，只有当汽车内具有足够的制动气制动力，同时地面又能提供较大的附着力时才能获得足够的地面制动力。

2.3.4 附着系数f附着系数是指轮胎与地面的摩擦系数，一般用平均附着系数f ，峰值附着系数p f ，滑动附着系数s f 来衡量，在水平干硬路面上的平均附着系数见下表：表2-1附着系数高的路面，车子不容易打滑，行驶安全；附着系数低的路面，车子容易打滑，比如雪地，冰面等等。

附着系数取决于道路的材料，路面状况，花纹材料，轮胎结构以及车辆运动速度等。

2.3.5 制动车辆制动效能1 制动减速度j :在不同路面上制动时，地面制动力有所不同，但考虑到最大附着力时地面制动力1.不考虑制动延迟时的制动减速度1j ：22220120=/28/=1.93/2 3.6v j m s m s S ⎛⎫=⨯ ⎪⎝⎭(2-1) 2.考虑制动器延迟时间0t 时的制动减速度2j ：表3-1 制动类型延迟时间的选取选取弹簧制动由表（3-1）知延迟时间为0.5s ，得到：()22220202020=/280.5/ 2.96/2 3.6 3.6v j m s m s S v t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯-⨯= ⎪ ⎪⎢⎥-⎝⎭⎝⎭⎣⎦(2-2) 此时因制动延迟运行的制动距离2S 为：22020022020=0.5+/2 2.967.982 3.6 3.6v S v t m m j ⎛⎫+=⨯⨯= ⎪⎝⎭ (2-3)由（3-1）、（3-2）知最大制动减速度max j :()2max 12=, 2.96/max j j j m s = (2-4)可见决定制动器距离的主要因素是：制动器起作用的时间和最大制动减速度。

2.3.6 制动器制动力的比例关系1.地面对前后轮法向反作用力1z F 、2z F 决定于1F ϕ、2F ϕ，如图所示：图2-32.力和力矩的关系以1O 为研究对象，力和力矩的平衡方程式：122()Z g Z g dvM O F L F h G a F L mh G a dtφ=⋅+⋅-⋅=⋅+-⋅∑ (2-5)以2O 为研究对象，力和力矩的平衡方程式：21()Z g dvM O F L mh G b dt=-⋅++⋅∑ (2-6) 联立（2-5）、（2-6）得到1=g Z h G dv F a L g dt ⎛⎫-⋅ ⎪⎝⎭(2-7) 2=g Z h G dv F b L g dt ⎛⎫+⋅ ⎪⎝⎭ (2-8)考虑到极限情况（前后轮抱死制动）：xb F F G ϕϕ==此时：max ==dvj G dtϕ （2-9） 把（2-9）代入（2-7）、（2-8）得到：()()12=b+h =-h z g z g GF L GF a Lϕϕ⋅⋅⋅⋅ （2-10） 此时制动器制动力u F 取得极限值=F =F xb G ϕϕ=11u z F F ϕ= 22u z F F ϕ=12u u F F Gϕ+=第3章 湿式多盘式制动器的计算3.1 全封闭湿式多盘制动器设计原则1.在水平干硬路上面上，制动器在额定载荷下制动时制动初速度Vo=20km/h,制动距离小于等于8m 。

2.车辆承载 1.5倍载荷在规定坡道16o 时保持静止，整车最大装载质量8000kg,整车整备质量8000kg ，总载荷为16000kg 。

3.车辆应设置工作制动（使车辆减速及至停止行驶的制动情况），工作制动的最大静态制动大于50%整车的最大质量。

4.车辆应设置停车制动（使车辆在平路或坡道上静止不动的制动情况），停车制动应在车辆运行和停止运行时都起作用，停车制动装置要保证在规定的坡道上承载1.5倍最大载荷，在坡度为160坡道上可以保持静止状况。

5.要保证车辆可以紧急制动（使车辆在紧急状况下迅速停止行驶的制动情况）。

6.行车制动：使车辆减速及至停止的制动情况；驻车制动：使车辆在平路上或者坡道上静止不动的情况； 紧急制动：使车辆迅速制动且停止的情况； 7.车辆轮胎半径：已知轮胎的型号为：11.00-20，半径为0.519m ； 轮胎半径：自由半径o r —未装车成品轮胎；静力半径s r—承受最大载荷时轮胎中心到地面的距离；运动半径v r —测量轮胎走过n 圈的路程，2v S n r π=3.2 整车制动力矩计算 3.2.1 制动减速度的计算1.不考虑制动延迟时的制动减速度1j ：22220120=/28/=1.93/2 3.6v j m s m s S ⎛⎫=⨯ ⎪⎝⎭(3-1) 2.考虑制动器延迟时间0t 时的制动减速度2j ：选取弹簧制动由表（2-1）知延迟时间为0.5s ，得到：()22220202020=/280.5/ 2.96/2 3.6 3.6v j m s m s S v t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯-⨯= ⎪ ⎪⎢⎥-⎝⎭⎝⎭⎣⎦(3-2) 此时因制动延迟运行的制动距离2S 为：22020022020=0.5+/2 2.967.9882 3.6 3.6v S v t m m mj ⎛⎫+=⨯⨯=≤ ⎪⎝⎭(3-3)由（2-1）、（2-2）知最大制动减速度max j :()2max 12=, 2.96/max j j j m s = (3-4) 3.2.2 整车所需的最大制动力矩B M 的计算 1.按制动减速度计算整车制动力矩1B M :1B S g M G j r =⋅⋅S G —整车工作质量（kg ）g r —轮胎半径（m ）j —最大制动减速度(m/s 2)所以：1=16000 2.550.51921175.2B S g M G j r N m N m =⋅⋅⨯⨯⋅=⋅ （3-5）2.按整车在160的坡道上驻车制动计算整车制动力矩2B M :2 1.5sin1622431B S g M G j r N m N m =⋅⋅⋅⋅=⋅ (3-6) 选取最大整车制动力矩max M ：()max 12max =,=22431B B M M M N m ⋅ （3-7） 考虑一定的制动扭矩设备，储备系数为1.2～1.4,取1.3；可得知整车最大制动力矩max B M 为:max max 1.329160.3B M M N m ==⋅ （3-8）按照制动时载荷分配可知制动前后桥所需制动力矩为：max ==50%=14580B M M M N m ⋅前桥后桥 （3-9）因为传动轴式湿式制动器有轮边减速比，所以制动前后桥所需制动力矩为：=M M N m ⋅前桥3.2.3 前后桥制动器的制动力1u F : 1.一个制动器的制动力1u F ：11u u B M f F n k R =⋅⋅⋅⋅ （3-10） f —摩擦系数0.08～0.1，取0.085n —摩擦副个数4～14k —折减系数B R —摩擦副等效作用半径（mm ）2.等效作用半径B R :332223B R r R R r-=⋅- (3-11)其中R —摩擦片的外半径80R mm = r —摩擦片的内半径40r mm =式3-11求得：62.2B R mm = 3.摩擦副个数与折减系数关系:表3-1取摩擦副个数10，折减系数0.95。