制动器制动力矩的计算.doc

Comment [g1]: Page: 1 制动器设计及计算实例第 １ 页 共 24页制动扭矩： 领蹄： 11KrFM从蹄： 22 求出 、 、 、 1K1就可以根据 计算出制2动器的制动扭矩一．制动器制动效能系数 、 的计算12K1．制动器蹄片主要参数：长度尺寸：A、B、C、D、r（制动鼓内径） 、b（蹄片宽）如图 1所示；角度尺寸： 、 （蹄片包角） 、 （蹄片轴中心---毂中心连线的垂线和包e角平分线的夹角，即最大单位压力线包角平分线的夹角，随磨擦片磨损而增大） ；为蹄片与制动鼓间磨擦系数2．求制动效能系数的几个要点1）制动时磨擦片与制动鼓全面接触，单位压力的大小呈正弦曲线分布，如图 2，位于蹄片轴中心--- 毂中心连线的垂线方向，其它各点的单位压力maxP；sin2）通过微积分计算，将制动鼓与磨擦片之间的单位压力换算成一个等效压力，求出等效压力的方向和力的作用点 、1Z2（ 、 ） ，等效力1O2P所产生的摩擦力 1X（等于 ）即扭矩 (需建立 M和蹄片平台受力 F之间的关系) ；实际计算必须找出 M与 F之间的关系式：制动器设计及计算实例第 ２ 页 共 24 页KrFM3)制动扭矩计算蹄片受力如图 3：a. 三力平衡领蹄： 11OEH从蹄： 22Mb. 通过对蹄片受力平衡分析（对 L 点取力矩）111 GHbaF1/11/GLOEbaM1KrF11LBA同理： 22GOErKc.通过图解分析求出 、 、 、 与制动器参数之间的关系，121L2就可以计算出 、 。

K3．具体计算方法：； 11l 1'2Kl； rBAlrCB21) 在包角平分线上作辅助圆，求 Z.制动器设计及计算实例第 ３ 页 共 24 页圆心通过 O 点，直径＝ ersin24画出 角线与辅助圆交点，即 Z 点等效法向分力作用点2) Z 点：P 与 的合力1H、 tg 1/sinP（制动鼓对制动踢的作用合力）sin/1H3) 蹄片还受力 和 ，与 力平衡， 力与 力相交于 ，将 蹄片轴心1FQ1H1F'Z'相连，此即力 的方向， 、 、 三力平衡，就可根据有关参数求出 、 （详见汽车设计第二版） 1K； esin24；)(1tgtg； cosi制动器设计及计算实例第 ４ 页 共 24 页； ；'cosin'1tg； '根据制动器的有关参数,就可计算不同 时，制动器领蹄和从蹄的制动效能系数 、 1K2例：【EQ140 计算结果】EQ140 恒力 原阳（后） EQ1070(后）0.2 0.3 0.35 0.4 0.45 0.410.616 1.139 1.504 1.972 2.628 2.011 1.996 1.9642K0.35 0.474 0.527 0.576 0.621 0.574 0.571 0.581/i0.568 0.416 0.35 0.292 0.263 0.285 0.286 0.295摩擦片上最大单位压力位于 角处：)sin()90(cos)cs( 11xx摩擦片上单位压力的分配： )cs(maxp位于与 x-x 成 角处。

P单位压力在 x、y 方向上分解：P 分解为：cosxinycos)cs(maxPiy对整个蹄片 x-x 方向上合力为：2rdbPxx cos)in(1max制动器设计及计算实例第 ５ 页 共 24 页同样 y-y 方向上合力为： cos)sin(21maxrbPy合力角度 xyctg＝ tgsin)i(1ttc等效压力：或2yxPcxos/方向通过 ， crbos/)in(1ma 以上是固定销式求合力的方法（含合力的角度 ）c摩擦力矩：， c 为常数；（另外，摩擦力矩 T 还可以用积分方法求： rPT＝ ）db2 cos2in2maxPrcrP/)si(1max＝dbT2 os2in2max2Prbcos)in(21smaxaxrbPrPccosins力矩：制动器设计及计算实例第 ６ 页 共 24 页crPTosin2s4cOZM由制动器的几何尺寸( 、 )确定cr总等效压力：由 P 与输入力 F 的关系可作图求出（力平衡）故可得出： BErT式中 BEF 为制动器效率因数。

车 型制 动 鼓直 径（前桥）K（前桥）3.04.01212K12/iEQ140 420 1.139 0.474 1.972 0.576 0.292EQ1061（恒力）320 2.011 0.574 0.285EQ1061（原阳）320 1.996 0.571 0.286EQ 1070 320 1.964 0.58 0.295JN150 440 1.2067 0.48132.1494 0.5834 0.271JN161 420 1.2094 0.48052.158 0.5822 0.27注：1.对于凸轮式气制动,蹄片轴作支承 =0.4 时, 均为 2 左右, 1K均为 0.58 左右,2K2.行程相同,磨损相同, 21M21KrFr宏观看:制动器设计及计算实例第 ７ 页 共 24 页21M221KrFriK21rM1F23.对于油刹和楔块式制动器 21)(21KrMF资料介绍的 BEF 即 21领蹄: 1Kr从蹄： 22FM14.带蹄片轴的气刹式制动器;21iFK21rrM15.对带蹄片轴的油刹制动器及楔形制动器:但 2121rKF)(r制动器设计及计算实例第 ８ 页 共 24 页二.凸轮推力及行程的计算凸轮气刹制动器: rFKrM212制动器的效能系数确定后,制动扭矩决定于对蹄片的推力和制动鼓的直径对蹄片的推力取决于气室的推力,调整臂的长度及凸轮的形状凸轮推动蹄片的力矩: LPd推动蹄片的力: eMF21上式中 表示凸轮的力臂， 表示凸轮推蹄片的效率e21iF)(2ied一个制动器的扭矩 )(22 ieMrKrFMd 或： )(1iid所以要确定 、 、 。

de对凸轮的设计分析(包括升程 )1.几种制动凸轮的介绍制动凸轮曲线有渐开线,圆弧,阿基米德螺线. 渐开线配滚轮结构是鼓式制动器的常用结构，它具有效率高，性能稳定的优点，从 EQ245 开始采用1)圆弧凸轮特点：既不等力臂也不等升程是从 40 年代开始使用的易于加工的凸轮，力臂和升程均随凸轮转角的变化而变化为了提高效率，保证制动力矩的稳定，这种结构已越来越少，取而代之的是渐开线凸轮配带滚轮的蹄片，而且滚轮与滚轮轴之间保证有润滑，有密封制动器设计及计算实例第 ９ 页 共 24 页曲率半径： 常 数 ）(0R曲率圆中心： 2F凸轮中心： 常 数bOc)sin(o0xRbtg)i(c0xd cos)si(00 xxbrbe x制动凸轮对蹄片的推力 、1F2制动气室推力 调整臂长度＝dM圆弧凸轮为 40 年代产品延用至今用于 EQ 140，EQ240，90 年代又开始用于EQ1061（气制动）和 EQ1070（气制动）分析计算如下：A． 计算 、1F2B． 计算 、 、 的回位力矩ehOB0力臂： )sin(0x效率： )()si(11000xctgxeR取 9.0凸轮升程： axeRh)cos(00（应保证磨擦片磨损后仍有足够的升程）制动器设计及计算实例第 １０ 页 共 24 页力臂： )sin(00xe升程： abh)co(00RsxebFFMd )()(2121ebeFF)21()(21（＝输 入输 出为凸轮与制动蹄片间的摩擦系数，对带滚轮的蹄片取 ＝0.07，对带平台的蹄片取 ＝0.19 eMbedd21与 （与气室、推杆行程有关） 、 、 （与 、 、 有关） 、21Fd eb0xe有关。

2)渐开线凸轮形成：任意 B 点)(0rAC由 ΔOBC 得： tg0由于 BACtrro)(0tg（ 、 均用弧度表示）B 点沿曲线移动时，OB 将转动， 和 也改变，上面导出的角之间的相互关系的函数称为渐开线函数制动器设计及计算实例第 １１ 页 共 24 页称为角 的渐开线函数tginv＝invt特点：等力臂渐开线凸轮是力臂恒等的凸轮，基圆直径在 之间，基圆直径再减小，F 可增大，但影响回位力矩和升程基圆直径大，能保证有足够高的升程，但尺寸 A 也较大3.阿基米德螺线凸轮形成：在等速旋转的圆的固定半径上作等速直线运动的点的轨迹特点：等升程阿基米德螺线凸轮可近似认为是等升程的凸轮,升程的大小由确定，凸轮尺寸 A 决定于 凸轮中心至曲率 ，矢量与公法线夹0cOC角 某点曲率半径 RC曲线方程： )2/()(320aaRaOA制动器设计及计算实例第 １２ 页 共 24 页)2/()(cos22 RRc凸轮转角： xsin)(0ad压力脚 cosirtg22232)(aac cos0ecs)(prx3） 楔形制动器特点：直接将气室的推力转换成对蹄片的推力，效率高。

蹄片可做成具有两个自由段的中等自增益制动器，故而可用较小的气室或较小的制动轮鼓径但是： （1）蹄片磨损不均（ ）21F制动器设计及计算实例第 １３ 页 共 24 页（2）热负荷大（3）偏摩较明显制动凸轮力臂 e：凸轮转角 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90EQ1409 10.68 12.39 13.54 14.28 14.59 14.45 13.89 12.88 11.5恒力 5 6.49 7.78 8.83 9.62 10.11 10.3 10.17 9.2圆弧凸轮 Skada70RT7.99 9.18 10.08 10.67 10.94 10.88 10.49 9.78 8.77 7.5EQ1141G 前 10EQ1141G 后 12Steyr 12.5贝利埃GCH13渐开线凸轮 田野 12/14.5Sdata-1972力臂(e) 阿基米德螺线凸轮Dina接触点曲率半径： )2()(232aaR凸轮中心――接触点曲率中心： 22232)(c 凸轮中心――接触点连线与接触点法线之间的夹角)2/()(cos2RRc力臂 esin0a制动凸轮的升程 凸轮转角(度)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100 1.74 3.77 6.04 8.48 11 13.5516.02 18.37 20.5 22.36 23.89EQ1401.53(mm)/10 3.47(max)/10 20~80 :14.6mm0 1 2.25 3.7 。