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（定稿）CA1041轻型商用车制动系统设计（全套下载）

..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•.制动器主要零件的结构设计制动鼓制动鼓应具有高的刚性和大的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料与摩擦衬片的材料相匹配，应能保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。中型重型货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图.轻型货车和些轿车则采用由钢板冲压成形的辐板与铸铁鼓筒部分铸成体的组合式制动鼓图.带有灰铸铁内鼓筒的铸铝合金制动鼓图.在轿车上得到了日益广泛的应用，其耐磨性和散热性都很好，而且减小了质量。铸造制动鼓，组合式制动鼓冲压成形辐板铸铁鼓筒灰铸铁内鼓铸铝台金制动鼓图.制动鼓制动鼓相对于轮毂的对中如图.所示，是以直径为的圆柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后需进行动平衡。许用不平衡度对轿车为•对货车为•。制动鼓壁厚的选取主要是从刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有助于增大热容量，但试验表明，壁厚从增至，摩擦表面平均最高温度变化并不大。般铸造制动鼓的壁厚轿车为，中重型货车为。制动鼓在闭口侧可开小孔，用于检查制动器间隙。属于轻型载货汽车，因此本设计制动鼓采用灰铸铁铸造，制动鼓壁的厚度选取。制动蹄轿车和轻型微型货车的制动蹄广泛采用形型钢辗压或钢板冲压焊接制成大吨位货车的制动蹄则多用铸铁铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的断面形状和尺寸应保证其刚度好，但小型车钢板制的制动蹄腹板上有时开有两条径向槽，使蹄的弯曲刚度小些，以便使制动蹄摩擦衬片与鼓之间的接触压力均匀，因而使衬片磨损较为均匀，并减少制动时的尖叫声。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.式中当时，相应的极限制动强度，故所需的后轴和前轴制动力矩为式中该车所能遇到的最大附着系数制动强度车轮有效半径。••单个车轮制动器应有的最大制动力矩为的半，为•和.•。.制动器因数和制动蹄因数制动器因数又称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩，用于评比不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比，即.式中制动器效能因数制动器的摩擦力矩制动鼓或制动盘的作用半径输入力，般取加于两制动蹄的张开力或加于两制动块的压紧力的平均值为输入力。对于鼓式制动器，设作用于两蹄的张开力分别为，制动鼓内圆柱面半径即制动鼓工作半径为，两蹄给予制动鼓的摩擦力矩分别为和，则两蹄的效能因数即制动蹄因数分别为整个鼓式制动器的制动因数则为.当时，则.蹄与鼓间作用力的分布，其合力的大小方向及作用点，需要较精确地分析计算才能确定。今假设在张力的作用下制动蹄摩擦衬片与鼓之间作用力的合力如图.所示作用于衬片的点上。这法向力引起作用于制动蹄衬片上的摩擦力为为摩擦系数。及为结构尺寸，如图.所示。图.鼓式制动器的简化受力图对领蹄取绕支点的力矩平衡方程，即.由上式得领蹄的制动蹄因数为.当制动鼓逆转时，上述制动蹄便又成为从蹄，这时摩擦力的方向与图.所示相反，用上述分析方法，同样可得到从蹄绕支点的力矩平衡方程，即由式可知当趋近于占时，对于有限张开力，制动鼓摩擦力趋于无穷大。这时制动器将自锁。自锁效应只是制动蹄衬片摩擦系数和制动器几何尺寸的函数。通过上述对领从蹄式制动器制动蹄因数的分析与计算可以看出，领蹄由于摩擦力对蹄支点形成的力矩与张开力对蹄支点的力矩同向而使其制动蹄因数值大，而从蹄则由于这两种力矩反向而使其制动蹄因数值小。两者在范围内，当张开力时，相差达倍之多。图.给出了领蹄与从蹄的制动蹄因数及其导数对摩擦系数的关系曲线。由该图可见，当增大到定值时，领蹄的和均趋于无限大。它意味着此时只要施加极小张开力，制动力矩将迅速增至极大的数值，此后即使放开制动踏板，领蹄也不能回位而是直保持制动状态，发生“自锁”现象。这时只能通过倒转制动鼓消除制动。领蹄的和随的增大而急剧增大的现象称为自行增势作用。反之，从蹄的和随的增大而减小的现象称为自行减势作用。在制动过程中，衬片的温度相对滑动速度压力以及湿度等因素的变化会导致摩擦系数的改变。而摩擦系数的改变则会导致制动效能即制动器因数的改变。制动器因数对摩擦系数的敏感性可由来衡量，因而称为制动器的敏感度，它是制动器效能稳定性的主要决定因素，而除决定于摩擦副材料外，又与摩擦副表面的温度和水湿程度有关，制动时摩擦生热，因而温度是经常起作用的因素，热稳定性更为重要。热衰退的台架试验表明，多次重复紧急制动可导致制动器因数值减小，而下长坡时的连续和缓制动也会使该值降至正常值的全液压动力制动除了有般液压制动系的优点以外，还有制动能力强易于采用制动力调节装置和防滑移装置，即使产生汽化现象也没有什么影响等好处。但结构相当复杂，精密件多，对系统的密封性要求也较高，目前应用并不广泛。各种形式的动力制动在动力系统失效时，制动作用即全部丧失。伺服制动的制动能源是人力和发动机并用。正常情况