汽车设计课件8制动系设计

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汽车设计课件8制动系设计
§8-4制动器的设计与计算
•一、鼓式制动器的设计计算
•1.压力沿衬片长度方向的分布规律
•1）两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律
• 对于紧蹄的径向变形δ1和压力p1为：
•2）一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律
•表面的径向变形和压力为:
•新蹄片压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律。
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二、盘式制动器
•固定钳式
•钳盘式(点盘式制动器 )
•滑动钳式 •浮动钳式
•摆动钳式
•全盘式(离合器式制动器 )
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•固定钳式的优点：
•除活塞和制动块以外无其它滑动件，易于保证钳 的刚度； •结构及制造工艺与一般的制动轮缸相差不多； •容易实现从鼓式到盘式的改型； •能适应不同回路驱动系统的要求。
汽车设计课件_8制动系 设计
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2020/11/23
汽车设计课件8制动系设计
第八章 制动系设计
§8-1 概述 §8-2 制动器的结构方案分析 §8-3 制动器主要参数的确定 §8-4 制动器的设计与计算 §8-5 制动驱动机构 §8-6 制动力调节机构 §8-7 制动器的主要结构元件
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•图d)：力多边形求摩擦力的合力F。力F应 与力P垂直。
•图d,e)：用索多边形求力F的作用点位置。
•任选一点H，以H点为中心，作线,a,b,…y，
从力f1的延长线任取一点G，作a ′平行于a，
交f2的延长线于J 点，…一直到与f10的延长
线交于K点。过K点作线y ′平行于y，过G点
作线x ′平行于x，两线交于点N，N点即为力
• 3)、在制动驱动机构中必须装用助力器。
• 4)、衬块工作面积小，磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块。
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•制动钳的安装位置对制动性能及轴承受力的影 响
•制动钳的安装位置： •可以在车轴之前或之后。 •制动钳位于轴后能使制动时 轮毂轴承的合成载荷F减小； •制动钳位于轴前，则可避免 轮胎向钳内甩溅泥污。
•汽车可能停驻的极限下坡路倾角
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§8-5制动驱动机构
•一、制动驱动机构的形式
•简单制动
•机械式：•机械效率低，传动比小，润滑点多； •结构简单，成本低，工作可靠。
•液压式：•作用滞后时间较短（0.1~0.3s）； •工作压力高（可10~20MPa），结构 简单，质量小；机械效率较高。
F的作用位置。
•Rf为摩擦力有效半径。Rf=kR，k>1。
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•制动力矩的求取
• 用上述方法求出力P与F的作用线后， 通过加在蹄片上的作用力W，对蹄的回 转轴销取力矩，可求出P与F，制动力 矩的大小及销轴受力。
•制动力矩 •销轴受力
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•制动鼓顺时针旋转
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§8-3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 • 轿车：D/Dr=0.64~0.74 • 货车：D/Dr=0.70~0.83
•2.摩擦衬片宽度b和包角β •包角一般不宜大于120°。
•3.摩擦衬片起始角β0
•4.制动器中心到张开力F0作用线的距离e •使距离e尽可能大, 初步设计时可暂定e=0.8R左右。
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5.单向增力式
•两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆 •相互连接成一体 。
•制动器效能很高，制动器效能稳定性相当差。
•单向增力式演示
•6.双向增力式
•两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共用支 点，支点下方有张开装置，两蹄片下方经推杆连 接成一体 。
•制动器效能很高，制动器效能稳定性比较差。
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•紧蹄与松蹄——制动力矩曲线
•（1）制动鼓顺时针旋转时
•制动力矩随着摩擦因素u值的增大而急 剧增大。 •车轮抱死的条件：
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•（2）制动鼓逆时针旋转时
•使鼓向相反的方向转动，唯一 •变化的是摩擦力µP 的方向。
•制动鼓逆时针旋 转
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两蹄片磨损均匀，寿命相同; 结构略显复杂。
•3.双向双领蹄式
•双领蹄演示
•两蹄片浮动，始终为领蹄。
•制动效能相当高，而且不变，磨损均匀，寿命相同。
•4.双从蹄式
•双向双领蹄演示
•两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于 •两蹄的不同端。
•制动器效能稳定性最好，但制动器效能最低。
•双从蹄演示
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•制动蹄上 的摩擦力 有减小作 用在鼓上 的压力的 趋势，这 类蹄为 “松蹄”。
•制动鼓逆时针旋转 •时的制动力矩曲线
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•2）解析法 •法向力 •制动力矩
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•对于紧蹄 •对于松蹄
•液力驱动 •自锁条件：当 •领蹄表面的最大压力
•时不会自锁。
•制动器效能的稳定性 •效能因数K对摩擦因数f的敏感性（dK/df）。
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1.领从蹄式
•每块蹄片都有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的同一端 。
•张开装置
•平衡凸块式
•平衡式
•凸轮或楔块式
•楔块式
•非平衡式
•活塞轮缸（液压驱动）
• 特点：制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游 ;
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•§8-1概述
• 一、制动系的功用:
• 使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车;
• 在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速;
• 使汽车可靠地停在原地或坡道上。
•
•二、制动系的分类:
•行车制动装置 •驻车制动装置 •应急制动装置 •辅助制动装置
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•汽车制动系统图组
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• 在j = 0.6g时，鼓式制动器的比摩擦力f0以不大于0.48N/mm2为宜。
•四、前、后轮制动器制动力矩的确定
•首先选定同步附着系数φ0，计算前、后轮制动力矩的比值
• 根据汽车满载在柏油、混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑， 计算出前轮制动器的最大制动力矩Mμ1max； • 再根据前面已确定的前、后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器 的最大制动力矩Mμ2max。
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•二、盘式制动器Байду номын сангаас设计计算
•单侧制动块加于制动盘的制动力矩 •单侧衬块加于制动盘的总摩擦力 •有效半径
•m值一般不应小于0.65。
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•三、衬片磨损特性的两个指标
•影响磨损的最重要的因素是摩擦表面的温度和摩擦力。
•1、双轴汽车的单个前轮及后轮制动器的比能量耗散率
•盘式制动器的优点：
•热稳定性好； •水稳定性好； •制动力矩与汽车运动方向无关； •易于构成双回路制动系； •尺寸小、质量小、散热良好； •衬块磨损均匀； •更换衬块容易；易于实现间隙自动调整。
•盘式制动器的主要缺点：
• 1)、难以完全防止尘污和锈蚀(封闭的多片全盘式制动器除外)。
• 2)、兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。
不同形式鼓式制动器的主要区别：
①蹄片固定支点的数量和位置不同; ②张开装置的形式与数量不同; ③制动时两块蹄片之间有无相互作用。
• 制动器效能 • 制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。 •易 •混 • 制动器效能因数 •概 • 在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力（Mμ/R） •念 • 与输入力F0之比。
•双向增力式演示
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•鼓式制动器的效能因数排序 •增力式制动器，双领蹄式制动器，领从蹄式 制动器和双从蹄式制动器。 •制动器效能稳定性排序则与上述情况相反。 •影响鼓式制动器效能的因素： •1）主要取决于根据制动器的结构参数和摩 • 擦因数计算出来的制动器效能因数值； •2）受蹄与鼓接触部位的影响，与调整有关。 •蹄与鼓仅在蹄的中部接触时，输出制动力矩 就小，而在蹄的端部和根部接触时输出制动 力矩就较大。 •制动器的效能因数越高，制动效能受接触情 况的影响也越大。
•——单位时间内衬片单位摩擦面积耗散的能量。用e表示。
•双轴汽车的单 个前轮和后来 制动器的比能
量耗散率
•鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8W/mm2为宜， •计算时取减速度j = 0.6g。
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•2、比摩擦力f0 •每单位衬片（衬块）摩擦面积的制动器摩擦力
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•2. 蹄片上的制动力矩的计算
•1）.图解法
•图a)：将压力分布线AB弧分成若干小单元， 并假设每一单元压力均匀分布且等于该单元 中点上约压力。
•图b)：求作用在蹄片小单元上的的径向力Pi ＝SiFi （中点分布压力乘面积）。 •图c)：力多边形求径向力的合力P。
•制动力源
•动力制动
•气压制动：•操纵轻便、工作可靠、不易出故障、 维修保养方便 。
•结构复杂、笨重、成本高；作用滞 后时间较长；簧下质量大；噪声大。
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•固定钳演示
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•固定钳式的缺点：
•至少有两个液压缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的内部 油道或外部油管来连通；
•这一方面使制动器的径向和轴向尺寸增大，增加了在汽车上的布 置难度，另一方面增加了受热机会，使制动液温度过高而汽化；
•固定钳式制动器要兼作驻车制动器，必须在主制动钳上另外附装 一套供驻车制动用的辅助制动钳，或是采用盘鼓结合式制动器。
•
两蹄衬片磨损不均匀，寿命不同。
•领从蹄演示 •楔块式演示 •凸轮式演示
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2.双领蹄式
•两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点 •位于两蹄的不同端。
•每块蹄片有各自独立的张开装置，且位于与固定支点 •相对应的一方。
•制动器的制动效能相当高; 倒车制动时，制动效能明显下降;
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§8-2制动器的结构方案分析
•摩擦式 •液力式 -----缓速器 •电磁式
•一、鼓式制动器
•摩擦副结构
•鼓式 •盘式 •带式-----中央制动器
•分领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、 双向增力式等几种 。
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• 三、制动系的设计要求：
• • 1）足够的制动能力； • 2）工作可靠 ； • 3）不应当丧失操纵性和方向稳定性 ； • 4）防止水和污泥进入制动器工作表面； • 5）热稳定性良好 ； • 6）操纵轻便，并具有良好的随动性 ； • 7）噪声尽可能小； • 8）作用滞后性应尽可能短； • 9）摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命； • 10）调整间隙工作容易； • 11）报警装置 。
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•五、应急制动和驻车制动所需的制动力矩
•1.应急制动 •应急制动时，后轮一般都将抱死滑移 •后桥制动力 •后桥制动力距 •2.驻车制动 •上坡停驻时后桥附着力
•下坡停驻时后桥附着力
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•汽车可能停驻的极限上坡路倾角 •——根据附着力与制动力相等的条件求取
•5.制动蹄支承点位置坐标a和c •使a尽可能大而c尽可能小。 •初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。
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•二、盘式制动器主要参数的确定
•1.制动盘直径D •尽可能取大，降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。 •受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70％～79％。
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•浮动钳式制动器的优点：
•仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制 动器能更进一步靠近轮毂；
•没有跨越制动盘的油道或油管，加之液压缸 冷却条件好，所以制动液汽化可能性小；
•成本低；
•浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。
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•浮动钳演示
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•2.制动盘厚度h •制动盘厚度h对制动盘质量和工作时的温升有影响。 •为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大； •为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。 •实心制动盘厚度可取为10~20mm; •通风式制动盘厚度取为20~50mm;
•3.摩擦衬块外半径R2与内半径R1 •外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5 ； •若此比值偏大，工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多， •磨损不均匀，接触面积减少，导致制动力矩变化大。