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,径向压缩为即从图中的几何关系可看到因为为常量,单位压力和变形图成正比,所以蹄片上任意点压力可写成亦即,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,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运动速度。
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。
结果亦示于图。
应该指出,由上述理论分析所获得的结果与实际情况比较相近,也就是说,用上述压力分布规律计算所得的摩擦力矩与实际使用中所得摩擦力矩有极大的相关性。
以前有人认为制动摩擦衬片压力分布均匀的设想并不合理。
第章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,由式和式可求出不均匀系数第章驻车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图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近于由所确定的极限值因,并保证在下坡路上能停驻的坡度不小于法规规定值。
单个后轮驻车制动器的制动上限为中央驻车制动器的制动力矩上限为,为后驱动桥主减速比。
第章摩擦衬块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。
但相关实验表明,制动时摩擦衬片摩擦表面的温度压力摩擦系数和表面状态等是影响摩擦衬片磨损的重要因素。
汽车的制动过程,是将其机械能的部分转变为热能而耗散的过程。
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制动摩擦产生的热量大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。
能量负荷越大,则摩擦衬片的磨损也越严重。
制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。
比能量耗散率表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量,单位为。
双轴汽车单个前轮和单个后轮制动器的比能量耗散率可用以下公式计算取.计算得.,.根据鼓式制动器的比能量耗散率不大于.,故符合规定。
第章制动器主要零部件的结构设计.制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量,制动时其温升不应超过极限值。
制动鼓的材料应与摩擦衬片材料致,以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。
中型重型载货汽车和中型大型客车多采用灰铸铁或合金铸铁制造的制动鼓。
本设计采用的是灰铸铁制造的制动鼓。
在工作载荷作用下制动鼓会变形,导致蹄与鼓间的单位压力不均匀,且会损失少许踏板行程。
鼓筒变形后的不圆柱度过大时也易引起制动器的自锁或踏板振动。
为防止这些现象发生,应提高制动鼓的刚度。
为此,沿鼓口的外缘铸有整圆的加强肋条,也常加铸些轴向肋条以提高其散热性能。
制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。
壁厚取大些也有利于增大其热容量,但实验表明,壁厚由增至时,摩擦表面的平均最高温度变化并不大。
般铸造制动鼓的壁厚轿车为,中重型载货汽车为。
本设计中,制动鼓的壁厚选为。
.制动蹄轿车和微型轻型载货汽车的制动蹄广泛采用形型钢碾压或钢板冲压焊接制成大吨位载货汽车的制动蹄则多采用铸铁铸钢或铸铝合金制成。
制动蹄的结构尺寸和断面形状应保证其刚度好,但小型车用钢板制的制动蹄腹板上有时开两条径向槽,使蹄的弯曲刚度小些,以便使制动蹄摩擦衬片与制动鼓之间的接触压力均匀,因而使衬片的磨损较为均匀,并可减少制动时的尖叫声。
重型汽车制动蹄的断面有工字形山字形等。
本设计选用的端面为工字形。
制动蹄腹板和翼缘的厚度,轿车的约为货车的约为。
摩擦衬片的厚度,轿车多为.货车多为以上。
衬片可铆接或粘贴在制动蹄,粘贴的允许其磨损厚度较大,使用寿命增长,但不易更换衬片铆接的噪声较小。
本设计中,制动蹄腹板和翼缘的厚度为,摩擦衬片的厚度取,衬片铆接在制动蹄上。
.制动底板制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体,应保证各安装零件相互间的正确位置。
制动底板承受着制动器工作时的制动反力矩,因此它具有足够的刚度。
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