鼓式制动器的建模与仿真资料

河北工业大学

毕业设计说明书

作者：张南学号：******系：机械工程

专业：车辆工程

题目：鼓式制动器的建模与仿真

指导者：刘茜副教授

评阅者：

2014年 06 月 08 日

毕业设计说明书中文摘要

毕业设计（论文）外文摘要

目录

1．绪论 (1)

1.1 制动系统的原理 (1)

1.2 鼓式制动器的介绍 (1)

1.3 鼓式制动器优缺点 (3)

2．鼓式制动器零件建模及装配 (4)

2.1 零件建模 (4)

2.2 制动器的装配 (13)

3. 虚拟样机模型的建立及性能仿真分析 (15)

3.1 制动器各部件间约束关系的建立 (15)

3.2 几何体间约束的关系与选择 (17)

3.3 ADAMS\View的运动仿真 (25)

3.4 ADAMS\View仿真结果 (27)

结论 (33)

参考文献 (34)

致谢 (35)

1.绪论

1.1 制动系统原理

制动系统是行车安全中非常重要的一部分，制动系统主要表现为通过踩下制动踏板，制动系统将力进行一系列传递从而最终表现为车辆的行车速度降低直至停车。制动系统原理图如下图1.1。制动系统由制动踏板、助力泵、总泵活塞、制动鼓、液压管道、驻车制动等组成。踩下制动踏板将力传递到制动系统，助力泵将踏板上的力进行放大并传递到制动总泵中推动总泵活塞运动，将力传递到制动器的制动鼓，产生摩擦力矩从而使车轮速度降低直至停车。

图1.1 制动系统的原理图

1.1鼓式制动器的介绍

鼓式制动器应用在车辆上面已经有很长时间的历史，由于它的可靠性稳定以及大制动力均衡，使得鼓式制动器至今仍被装置在许多车型上 (多用于后轮)。鼓式制动器是通过液压装置将制动蹄向外推，使制动蹄摩擦片与随着车轮转动的制动鼓发生摩擦产生制动力矩从而使车辆实现制动的效果。鼓式制动器的制动鼓内侧与摩擦片接触的位置就是制动装置产生制动力矩的位置。在获得相同制动力矩的情况下，鼓式制

动器的制动鼓直径较盘式制动器的制动鼓要小得多。因此需要较大制动力的德众大型车辆多会装置鼓式制动器。鼓式制动器就是利用制动蹄摩擦片与制动鼓之间产生摩擦并产生制动力矩从而使车辆减速的制动装置。当踩下制动踏板时，脚的施力会使制动总泵内的活塞将液压油往前推并在油路中产生压力。压力经由液压管传送到每个车轮的制动轮缸的活塞，制动轮缸的活塞再向外推动制动蹄，使制动蹄摩擦片与制动鼓的内侧产生摩擦，并产生足够的摩擦力矩使车轮车速降低，以达到车辆制动的目的。

图1.2 鼓式制动器的零部件图

l-调整楔2-推杆3-制动蹄总成4-弹簧5-上回位弹簧6-弹簧座7-驻车制动拉杆8-下回位弹簧9-制动轮缸l0-底板ll—螺钉12-制动蹄摩擦片l3-弹簧

鼓式制动器的成本低廉,适合实际生产应用。四轮汽车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮载荷通常是占车辆总载荷的70%，制动力远大于后轮,后轮起辅助制动效果,因此,汽车制造商为了降低成本多采用前盘后鼓的制动装置。但对于重型车辆,速度一般不是很高,所以很多货车至今仍使用四轮鼓式的制动装置的设计。

按照鼓式制动器的制动蹄的受力情况可以将其进行分类（见图1.2），它们的制动效能、制动鼓的受力状况以及对车轮旋转方向对制动效能的影响均不相同。

图 1.3 各种鼓式制动器简图

(a)领从蹄鼓式制动器；（b）领从蹄式鼓式制动器；（c）双领蹄式鼓式制动器；

（d）双向双领蹄式鼓式制动器；（e）单向增力式鼓式制动器；（f）双向増力式鼓

式制动器

实际上无论哪种鼓式制动器其工作原理都是一样的，鼓式制动器都是由制动轮缸推动活塞将力传递到制动蹄，推动制动蹄上的摩擦片与制动鼓产生摩擦力矩，从而迫使车轮速度降低直至停止。

1.3 鼓式制动器的优点和缺点

鼓式制动器之优点：有自动制动的作用，使制动系统可以使用较低的油压，或是使用直径比制动碟小很多的制动鼓；驻车制动机构的安装容易。有些车辆在后轮装盘式制动器，会在制动盘中心部位安装鼓式制动的驻车制动机构；零件的加工与构造较为简单，并且制造成本较低。

鼓式制动器的缺点：鼓式制动的制动鼓在受热后直径会变大，造成制动踏板的行程加大，容易发生制动反应迟缓的状况。因此驾驶装有鼓式制动的车辆时，要尽量避免连续踩下制动踏板制动造成制动蹄片因高温而产生热衰退现象；制动系统反应较为迟缓，制动的踩踏力不容易被控制，会影响制动效能；制动器构造复杂零件繁多，制动间隙须做调整，使得维修不易。

2鼓式制动器零件建模及装配总成

2.1 零件建模

鼓式制动器由制动鼓、制动蹄、轮缸(制动分泵)、制动底板、回位弹簧等零部件组成。制动鼓的外形成圆环状，一般选材为散热较好的金属，制动鼓车轮旋转。制动蹄安装在固定不动的制动底板上，位于制动鼓之中制动底板是用来安装各种组件的。一个制动鼓装有两个一样的制动蹄，制动蹄上装有摩擦片，但是制动蹄的位置不是对称装配的。踩下制动踏板，活塞推动制动蹄片张开，制动蹄摩擦片与制动鼓的内表面发生摩擦，迫使制动鼓逐渐降速直至停止旋转，使得车辆减速直至停车。

制动器是汽车的重要安全装置，为对汽车鼓式制动器进行运动性能分析，首先应用UG软件建立了鼓式制动器零件三维实体模型和装配总成模型。鼓式制动器零件三维实体建模和装配的过程和方法，如下所述方法来保证建立三维实体模型的准确性。2.1.1 制动底板

制动底板是车辆制动器中用以固定制动蹄总成与制动鼓装配的支撑零件，是连接鼓式制动器和车辆的器件，可以说是整车制动系统的核心．

制动底板是圆形，两边稍高中间低洼，低洼处是用以安装两边的制动轮缸（制动分泵），制动地板上还有相应的螺纹孔用于固定制动底板。

首先，在UG中的新建一个文件，如图2.1.然后进入建模环境，然后进入草图，根据制动底板二维图中的左视图和俯视图，在草图环境中画出制动底板的轮廓图，如图2.2所示。

图2.1 新建对话框