领从蹄式制动器设计

1、燕山大学专业综合训练说明书 摘 要国内汽车市场迅速发展，制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。本说明书主要介绍了鼓式制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类。除此之外，它还介绍了制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择。关键字 制动；鼓式制动器全套图纸加扣 3346389411或3012250582目 录 一 绪 论11.1制动系统设计的意义11.2制动系统研究现状11.3本次制动系统应达到的目标21.4本次制动系统设计要求2二 领从蹄式制动器分析3三 制动系统设计计算73.1参数计算73.1.1相关主要技术参数73.1.2同步附着系数的分析73.2制动器有关计算83.2.1确定前后轴制动力矩分配系数83.2.2制动器制动力矩的确定83.2.3后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取93.3制动器主要零部件的结构设计10四 三维建模12结 论15参考文献16一 绪 论1

2、.1制动系统设计的意义汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。本次课程设计题目为领从蹄鼓式制动系统设计。通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。1.2制动系统研究现状车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作,由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全,因此制动性能是车辆非常重要的性能之一,改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时,由于车辆受到与行驶方向相反的外力,所以才导致汽车的速度逐渐减小至,对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计,因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的

3、基础,由于这一过程较为复杂,因此一般在实际中只能建立简化模型分析,通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:1)制动效能:即制动距离与制动减速度；2)制动效能的恒定性:即抗热衰退性；3)制动时汽车的方向稳定性；目前,对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行,由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,因此,多数有关传动系!制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶,其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据,在汽车道路试验中,如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化,则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。1.3本次制动系统应达到的目标1）具有良好的制动效能2）具有良好的制动效能的稳定性3）制动时汽车操纵稳定性好4）制动效能的热稳定性好1.4本次制动系统设计要求制定出制动系统的结构方案，确定计算制动系统的主要参数设计。利用计算机辅助设计绘制装配图和零件图。最终进行制动力分配编程，对设计出的制动系统的各项指标进行评价分析。二 领从蹄式制动器分析 鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类，它们的制动效能，制动鼓的受力平衡状况以及对车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。

4、 图 2-1 鼓式制动器简图制动蹄按其张开时的转动方向和制动鼓的转动方向是否一致，有领蹄和从蹄之分。制动蹄张开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。如图所示，若图上的旋转箭头代表汽车前进时的制动鼓的旋转方向（制动鼓正向旋转），则蹄为领蹄，蹄为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向改变，变为反向旋转，随之领蹄与从蹄也就相互对调。这种当制动鼓正，反向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器，称为领从蹄式制动器。由图可见，领蹄所受的摩擦力矩使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有“增势”作用，故称为增势蹄；而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有“减势”作用，故又称为减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大，而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。图2-2图2-31 制动蹄；2凸轮；3制动底板；4调整臂；5凸轮支座及制动气室；6滚轮对于两蹄的张开力的领从蹄式制动器结构，如图所示，两蹄压紧制动鼓的法向反力应相等。但当制动鼓旋转并制动时，领蹄由于摩擦力矩的“增势”作用，使其进一步压紧制动鼓使其所受的法向反力加大；从蹄由于摩擦力矩的“减势”作用而使其所受的

5、法向反力减少。这样，由于两蹄所受的法向反力不等，不能相互平衡，其差值要由车轮轮毂承受。这种制动时两蹄法向反力不能相互平衡的制动器称为非平衡式制动器。液压或锲块驱动的领从蹄式制动器均为非平衡式结构，也叫简单非平衡式制动器。非平衡式制动器对轮毂轴承造成附加径向载荷，而且领蹄摩擦衬片表面的单位压力大于从蹄的，磨损较严重。为使衬片寿命均匀。可将从蹄的摩擦衬片包角适当地减小。对于如图所示具有定心凸轮张开装置的领从蹄制动器，在制动时，凸轮机构保证了两蹄等位移，因此作用于两蹄上的法向反力和由此产生的制动力矩应分别相等，而作用于两蹄的张开力，则不等，并且必然有。由于两蹄的法向反力在制动鼓正，反两个方向旋转并制动时均成立，因此这种结构的特性是双向的，实际上也是平衡式的。其缺点是驱动凸轮的力要大而效率却相对较低，约为。因为凸轮要求气压驱动，因此这种结构仅使用于总质量大于或等于的货车和客车上。领从蹄式制动器的两个蹄常有固定的支点。张开装置有凸轮式（见图，图，图），锲块式，曲柄式和具有两个或四个等直径活塞的制动轮缸式的（见图)。后者可保证作用在两蹄上的张开力相等并用液压驱动，而凸轮式，锲块式和曲柄式等张开装置

6、则用气压驱动。当张开装置中的制动凸轮和制动锲块都是浮动的时，也能保证两蹄张开力相等，这时的凸轮称为平衡凸轮。也有非平衡式的制动凸轮，其中心是固定的，不能浮动，所以不能保证作用在两蹄上的张开力相等。领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平，但由于其在汽车前进和倒车时的制动性能不变，结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构，故仍广泛用作中，重型载货汽车前，后轮以及轿车后轮制动器。根据支承结构及调整方法的不同，领从蹄鼓式液压驱动的车轮制动器又有不同的结构方案，如图所示 图 2-4领从蹄式制动器的结构方案（液压驱动）（a） 一般形式；（b）单固定支点；轮缸上调整（c）双固定支点；偏心轴调整； （d）浮动蹄片；支点端调整 三 制动系统设计计算3.1参数计算3.1.1相关主要技术参数整车质量： 空载： 满载：质心位置： 质心高度： 空载： 满载：轴 距： 轮 距: 最高车速： 车轮工作半径：轮 胎： 同步附着系数：3.1.2同步附着系数的分析(1)当时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力；(2)当时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；(3)

7、当时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。分析表明，汽车在同步附着系数为的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为，即，为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度这表明只有在的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。根据相关资料查出轿车0.6，故取=0.63.2制动器有关计算 3.2.1确定前后轴制动力矩分配系数根据公式：得： 3.2.2制动器制动力矩的确定 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： 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； 后轴最大制动力矩； 汽车满载质量；汽车轴距。其中故后轴= 后轮的制动力矩为同理可以计算得到前轮的制动力矩为 3.2.3后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取1、制动鼓直径轮胎规格为 轮辋为 根据轿车在之间选取,表3-1轮辋直径/制动鼓内径/轿车货车查表得制动鼓内径D=2、 制动蹄摩擦衬片的包角和宽度制动蹄摩擦衬片的包角在范围内选取。取根据单个制动器总的衬片米厂面积取取。 式中，是以弧度为单位，可以得到 3、摩擦衬片初始角的选取根据=-（/）=4、张

8、开力作用线至制动器中心的距离根据得：5、制动蹄支撑销中心的坐标位置6、摩擦片摩擦系数选择摩擦片时，不仅希望其摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定行好，受温度和压力的影响小。不宜单纯地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。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。 所以选择摩擦系数。3.3制动器主要零部件的结构设计1、制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量，制动时温升不应超过极限值。制动鼓材料应与摩擦衬片相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。制动鼓相对于轮毂的对中是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。两者装配后还需进行动平衡。其许用不平衡度对轿车为；对货车为。微型轿车要求其制动鼓工作表面的圆度和同轴度公差，径向跳动量，静不平衡度。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，但试验表明，壁厚由增至时，摩擦表面的平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为；中、重型载货汽车为。制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本次设计制动鼓厚度为。2、制动蹄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上，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。本次制动蹄腹板和翼缘的厚度为。3、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。制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状。重型汽车则采用可联铸铁的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。本次设计采用号钢。4、制动蹄的支承 二自由度制动筛的支承，结构简单，并能使制动蹄相对制动鼓自行定位。为了使具有支承销的一个自

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