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（终稿）CA1041轻型商用车制动系统设计（CAD图纸全套完整）

初步设计时可暂取，根据设计时的实际情况取制动蹄支销中心的坐标位置与如图.所示，制动蹄支销中心的坐标尺寸尽可能地小设计时常取，以使尽可能地大，初步设计可暂取，根据设计的实际情况取。摩擦片摩擦系数选择摩擦片时，不仅希望起摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定性好，受温度和压力的影响小。不宜单纯的追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求。后者对蹄式制动器是非常重要的各种制动器用摩擦材料的摩擦系数的稳定值约为，少数可达.。般说来，摩擦系数越高的材料，其耐磨性能越差。所以在制动器设计时，并非定要追求最高摩擦系数的材料。当前国产的制动摩擦片材料在温度低于时，保持摩擦系数已不成问题。因此，在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取.可使计算结果接近实际值。另外，在选择摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。盘式制动器的结构参数制动盘直径制动盘直径希望尽量大些，这时制动盘的有效半径得以增大，就可以降低制动钳的夹紧力，降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。但制动盘的直径受轮辋直径的限制，通常，制动盘的直径选择轮辋直径的，而总质量大于的汽车应取上限取制动盘直径制动盘厚度制动盘厚度直接影响着制动盘质量和工作时的温升。为使质量不致太大，制动盘厚度应取得适当小些为了降低制动工作时的温升，制动盘厚度又不宜过小。实心盘的厚度选择，选择制动盘厚度为。摩擦衬块工作面积推荐根据制动器摩擦衬块单位面积占有的汽车质量在范围内选取。根据推荐值取.，依汽车质量，得到单片摩擦衬块的工作面积取值为。摩擦衬块内半径与外半径推荐摩擦衬块的外半径与内半径的比值不大于.。若此比值偏大，工作时摩擦衬块外缘与内缘的圆周速度相差较大，则其磨损就会不均匀，接触面积将减小，最终会导致制动力矩变化大。取摩擦衬块外半径，内半径则摩擦衬块半径选取符合要求。.制动器的设计计算制动蹄摩擦面的压力分布规律从前面的分析可知，制动器摩擦材料的摩擦系数及所产生的摩擦力对制动器因数有很大影响。掌握制动蹄摩擦面上的压力分布规律，有助于正确分析制动器因数。在理论上对制动蹄摩擦面的压力分布规律作研究时，通常作如下些假定制动鼓蹄为绝对刚性在外力作用下，变形仅发生在摩擦衬片上压力与变形符合虎克定律由于本次设计采用的是领从蹄式的制动鼓，现就领从蹄式的制动鼓制动蹄摩擦面的压力分布规律进行分析。如图.所示，制动蹄在张开力作用下绕支承销点转动张开，设其转角为，则蹄片上任意点的位移为•.式中制动蹄的作用半径。由于制动鼓刚性对制动蹄运动的限制，则其径向位移分量将受压缩，径向压缩为图.制动摩擦片径向变形分析简图从图.中的几何关系可看到因为为常量，单位压力和变形成正比，所以蹄片上任意点压力可写成.式中摩擦片上单位压力。即制动器蹄片上压力呈正弦分布，其最大压力作用在与连线呈的径向线上。上述分析对于新的摩擦衬片是合理的，但制动器在使用过程中摩擦衬片有磨损，摩擦衬片在磨损的状况下，压力分布又会有差别。按照理论分析，如果知道摩擦衬片的磨损特性，也可确定摩擦衬片磨损后的压力分布规律。根据国外资料，对于摩擦片磨损具有如下关系式.式中磨损量磨损常数摩擦系数单位压力磨擦衬片与制动鼓之间的相对滑动速度。图.作为磨损函数的压力分布值通过分析计算所得压力分布规律如图.所示。图中表明在第次制动后形成的单位面积压力仍为正弦分布。如果摩擦衬片磨损有如下关系.式中磨损常数。则其磨损后的压力分布规律为也为常数。结果表示于图.。制动器因数及摩擦力矩分析计算如前所述，通常先通过对制动器摩擦力矩计算的分析，再根据其计算式由定义得出制动器因数的表达式。假设鼓式制动器中制动蹄只具有个自由度运动，由此可得定出制动器基本结构尺寸摩擦片包角及其位置布置参数，并规定制动鼓旋转方向参见节确定制动蹄摩擦片压力分布规律，令在张开力作用下，确定最大压力值。参见图.，所对应的圆弧，圆弧面上的半径方向作用的正压力为，摩擦力为。把所有的作用力对点取矩，可得.据此方程式可求出的值。图.制动蹄摩擦力矩分析计算计算沿摩擦片全长总的摩擦力矩.由公式.导出制动器因数由于导出过程的繁琐，下面对支承销式领从蹄制动器的制动因数进行分析计算。单个领蹄的制动蹄因数.单个从蹄的制动蹄因数.以上两式中以上各式中有关结构尺寸参数见图.。整个制动器因数为图.支承销式制动蹄制动蹄片上的制动力矩鼓式制动蹄片上的制动力矩在计算鼓式制动器时，必须建立制动蹄对制动鼓的压紧力与所产生的制动力矩之间的关系。为计算有个自由度的制动蹄片上的力矩，在摩擦衬片表面上取横向单元面积，并使其位于与轴的交角为处，单元面积为。，其中为摩擦衬片宽度，为制动鼓半径，为单元面积的包角，如图.所示。由制动鼓作用在摩擦衬片单元面积的法向力为.而摩擦力产生的制动力矩为在由至区段上积分上式，得.当法向压力均匀分布时，.式.和式.给出的由压力计算制动力矩的方法，但在实际计算中采用由张开力计算制动力矩的方法则更为方便。图.张开力计算用图增势蹄产生的制动力矩可表达如下.式中单元法向力的合力摩擦力的作用半径见图.。如果已知制动蹄的几何参数和法向压力的大小，便可算出蹄的制动力矩。为了求得力与张开力的关系式，写出制动蹄上力的平衡方程式.式中轴与力的作用线之间的夹角支承反力在工轴上的投影。解式，得.对于增势蹄可用下式表示为.对于减势蹄可类似地表示为.图.制动力矩计算用图为了确定，及必须求出法向力及其分量。如果将见图.看作是它投影在轴和轴上分量和的合力，则根据式.有.因此对于领蹄.式中。根据式.和式.，并考虑到.则有对于从蹄式中则有由于设计和相同，因此和值也近似取相同的。对具有两蹄的制动器来说，其制动鼓上的制动力矩等于两蹄摩擦力矩之和，即.由式.和式.知对于液压驱动的制动器来说所需的张开力为•.计算蹄式制动器时，必须检查蹄有无自锁的可能，由式.得出自锁条件。当该式的分母等于零时，蹄自锁成立，不会自锁。由式.和式.可求出领蹄表面的最大压力为式中，见图.，见图.摩擦衬片宽度摩擦系数。因此鼓式制动器参数选取符合设计要求。盘式制动蹄片上的制动力矩盘式制动器的计算用简图如图.所示，今假设衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，且各处的单位压力分布均匀，则盘式制动器的制动力矩为.式中摩擦系数单侧制动块对制动盘的压紧力见图.作用半径。图.盘式制动器计算用图图.钳盘式制动器作用半径计算用图对于常见的扇形摩擦衬块，如果其径向尺寸不大，取为平均半径或有效半径已足够精确。如图所示，平均半径为式中，扇形摩擦衬块的内半径和外半径。根据图.，在任单元面积只上的摩擦力对制动盘中心的力矩为，式中为衬块与制动盘之间的单位面积上的压力，则单侧制动块作用于制动盘上的制动力矩为单侧衬块给予制动盘的总摩擦力为得有效半径为令，则有.因故。当。但当过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦表面在不同半径处的滑磨速度相差太大，磨损将不均匀，因而单位压力分布将不均匀，则上述计算方法失效。由求得则单位压力••因此盘式制动器主要参数选取也符合设计要求。.摩擦衬片的磨损特性计算摩擦衬片的磨损，与摩擦副的材质表面加工情况温度压力以及相对滑磨速度等多种因素有关，因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明，摩擦表面的温度压力摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。汽车的制动过程是将其机械能动能势能的部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了耗散汽车全部动力的任务。此时由于在短时间内热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高。此即所谓制动器的能量负荷。能量负荷愈大，则衬片的磨损愈严重。制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散率又称为单位功负荷或能量负荷，它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量，其单位为。双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为.式中汽车回转质量换算系数汽车总质量，汽车制动初速度与终速度计算时总质量.以上的货车取制动减速度计算时取.制动时间，前后制动器衬片的摩擦面积制动力分配系数。在紧急制动到时，并可近似地认为，则有.鼓式制动器的比能量耗损率以不大于.为宜，但当制动初速度低于式.下面所规定的值时，则允许略大于.，盘式制动器比能量耗损率以不大于.为宜。比能量耗散率过高，不仅会加速制动衬片的磨损，而且可能引起制动鼓或盘的龟裂。因此，符合磨损和热的性能指标要求。.制动器的热容量和温升的核算应核算制动器的热容量和温升是否满足如下条件.式中各制动鼓的总质量与各制动鼓相连的受热金属件如轮毂轮辐轮辋等的总质量制动鼓材料的比热容，对铸铁•，对铝合金•与制动鼓盘相连的受热金属件的比热容制动鼓盘的温升次由到完全停车的强烈制温升不应超过满载汽车制动时由动能转变的热能，因制动过程迅速，可以认为制动产生的热能全部为前后制动器所吸收，并按前后轴制动力的分配比率分配给前后制动器，即.式中满载汽车总质量汽车制动时的初速度汽车制动器制动力分配系数。盘式制动器鼓式制动器由以上计算校核可知符合热容量和温升的要求。.驻车制动计算图.为汽车在上坡路上停驻时的受力情况，由此可得出汽车上坡停驻时的后轴车轮的附着力为.同样可求出汽车下坡停驻时的后轴车轮的附着力为.图.汽车在坡路上停驻时的受力简图根据后轴车轮附着力与制动力相等的条件可求得汽车在上坡路和下坡路上停驻时的坡度极限倾角即由.求得汽车在上坡时可能停驻的极限上坡路倾角为.汽车在下坡时可能停驻的极限下坡路倾角为.般对轻型货车要求不应小于，汽车列车的最大停驻坡度约为左右。为了使汽车能在接近于由上式确定的坡度为的坡路上停驻，则应使后轴上的驻车制动力矩接