汽车制动系统毕业设计.doc
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1、综合以上优缺点最终确定本次设计采用前后盘式制动器,且均为浮钳盘式制动器。液压式的简单制动系统通常称为液压制动系,用于行车制动装置。其优点是作用滞后时间短(0.1-0.3s),工作压力大(可达10MPa-12MPa),缸径尺寸小,可布置在制动器内部作为制动蹄的张开机构或制动块的压紧机构,使之结构简单、紧凑、质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了它在汽车上的适用范围。11中国农业大学学士论文 第3章 制动系统设计计算第3章 制动系统设计计算3.1 制动系统主要参数数值3.1.1 相关主要参数 1.汽车相关主要参数如表3.1所示。表3.1 汽车相关主要参数编号名称符号数值单位备注1质量M0320.
2、000 kg2重力G3136.000 N3质心高hg300.000 mm11.82 inch4轴距L1600.000 mm63.04 inch5质心至前轴的距离a848.000 mm33.41 inch6质心至后轴的距离b752.000 mm29.63 inch7前轴负荷Wf1473.920 N47.00 %8后轴负荷Wr1662.080 N53.00 %2.2010年FSAE赞助轮胎相关参数如表3.2所示。表3.2 2010年FSAE赞助轮胎相关参数规格180/530R13标准轮辋内距8轮胎胎面宽(mm inch)223 8.8轮胎外径(mm inch)533 21.0轮胎接地面宽(mm i
3、nch)185 7.3轮胎半径(mm)244轮胎周长1626轮辋内距7.5-8.5123.1.2 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,这是容易发生后轴策划而使汽车丧失方向稳定性;(3)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,汽车在同步系数为的路面上制动(前后轮同时抱死)时,其制动减速度为,即q=,q为制动强度。而在其他附着系数的路面上制动时,达到前轮或者后轮即将抱死的制动强度q,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。根据相关资料查出赛车=0.7,故取=
4、0.7。3.1.3 地面对前、后轮的法向反作用力若在不同附着系数的路面上,前、后轮同时抱死(不论是同时抱死或分别先后抱死),此时或。地面作用于前、后轮的法向反作用力为 (3-1) (3-2)前后轮同时抱死制动时地面对前、后轮法向反作用力的变化如表3.3所示表3.3 前后轮同时抱死地面对前、后轮法向反作用力的变化01474 1662 47%53%0.1 1533 1603 49%51%0.2 1592 1544 51%49%0.3 1650 1486 53%47%0.4 1709 1427 55%46%0.5 1768 1368 56%44%0.6 1827 1309 58%42%0.7 188
5、6 1250 60%40%0.8 1944 1192 62%38%0.9 2003 1133 64%36%1.0 2062 1074 66%34%133.2 制动器有关计算3.2.1 确定前后制动力矩分配系数 根据公式: (3-3) 得到: (3-4)3.2.2 制动器制动力矩的确定应急制动时,假定前后轮同时抱死拖滑,此时所需的前桥制动力矩为 (3-5)式中,G为赛车重力;L为轴距;a为汽车质心到前轴的距离;为汽车质心的高度;为附着系数;为轮胎有效半径。当=0.7时,即因为= (3-6)所以3.2.3 盘式制动器主要参数确定 1)制动盘直径D制动盘直径D应尽可能取大些,这时制动盘的有效半径得到
6、增加,可以降低制动钳的夹紧力,减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制,制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70一79。总质量大于2t的汽车应取上限。 这里去制动盘的直径D为轮辋直径的百分之70%,即mm 2)制动盘厚度的选择14制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些,制动盘厚度不宜取得大;为了降低温度,制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的,或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为1020mm,通风式制动盘厚度取为2050mm,采用较多的是2030mm。在高速运动下紧急制动, 制动盘会形成热变形, 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热
7、性能, 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘, 这样可使制动盘温度降低20 %30 %。这里制动器采用实心制动盘设计,mm厚度 。 3)摩擦衬块内半径R1和外半径R2摩擦衬块(如图3-1所示)是指钳夹活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料。摩擦衬块分为摩擦材料和底板,两者直接压嵌在一起。摩擦衬块外半径只与内半径及推荐摩擦衬块外半径与内半径的比值不大于1.5。若此比值偏大,工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多,磨损不均匀,接触面积减少,最终导致制动力矩变化大。因为制动器直径D等于231mm,则摩擦块mm取,所以mm。 图3-1 摩擦衬块 4)摩擦衬块工作面积对于盘式制动器衬块工作面积A,推荐根据制
8、动衬块单位面积占有的汽车质量在范围内选用。单个前轮摩擦块,则单个前轮制动器A=48;单个后轮摩擦块,则单个后轮制动器A=32.能够满足的要求。 5)摩擦衬块摩擦系数f选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些,更要求其热稳定性要好,受温度和压力的影响要小。不能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,后者对蹄式制动器是非常重要的。各种制动器用擦材料的摩擦系数的稳定值约为 0.30.5,少数可达0.7。一般说来,摩擦系数愈高的材料,其耐磨性愈15差。所以在制动器设计时并非一定要追求高摩擦系数的材料。当前国产的制动摩擦片材料在温度低于 250
9、时,保持摩擦系数=0.350.40 已无大问题。因此,在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩。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。所选择摩擦系数=0.35。总结得到参数如表3.4所示表3.4 制动器基本参数制动盘外径/mm工作半径/mm制动盘厚度/mm摩擦衬块厚度/mm摩擦面积前轮2319610948后轮23196109323.2.4 盘式制动器的制动力计算 假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触,且各处单位压力分布均匀,则制动器的制动力矩为 (3-7)式中,为摩擦因数;为单侧制动块对制动盘的压紧力;R为作用半径。对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块,若其径向宽度不很大,则R等
10、于平均半径或有效半径,在实际中已经足够精确。平均半径为 mm式中,和为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。有效半径是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离,如下式所示(推导见离合器设计) (3-8)式中,.因为,故,越小,则两者差值越大。应当指出,若过小,即扇形的径向宽度过大,衬块摩擦面上各不同半径处得滑磨速度相差太远,磨损不均匀,因为单位压力分布均匀这一假设条件不能成立,则上述计算方法也就不适用。值一般不应小于0.65. 假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触,且各处单位压力分布均匀,则制动器的制动力矩16为 (3-9)式中,为摩擦因数;为单侧制动块对制动盘的压紧力;R为作用半径。对于常见的具有扇形
11、摩擦表面的衬块,若其径向宽度不很大,则R等于平均半径或有效半径,在实际中已经足够精确。平均半径为 (3-10)式中,和为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。对于前制动器 (3-11)所以对于后制动器 (3-12)所以3.3 制动器主要零部件的结构设计 1)制动盘制动盘一般用珠光体灰铸铁制成,或用添加Cr或Ni等合金铸铁制成。制动盘在工作时不仅承受着制动块作用的法向力和切向力,而且承受着热负荷。为了改善冷却效果,钳盘式制动器的制动盘有的铸成中间有径向通风槽的双层盘这样可大大地增加散热面积,降低温升约20-30%,但盘得整体厚度较厚。而一般不带通风盘的汽车制动盘,其厚度约在10-13mm之间。本次设
12、计采用的材料为HT250。 . 2)制动钳 制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造,也有用轻合金制造的,例如用铝合金压铸。 3)制动块制动块由背板和摩擦衬快组成,两者直接牢固地压嵌或铆接或粘结在一起。 4)摩擦材料制动摩擦材料应具有稳定的摩擦系数,抗热衰退性要好,不应在温升到某一数值以后摩擦系数突然急剧下降,材料应有好的耐磨性,低的吸水(油、制动液)率,低的压缩率、低的热17传导率和低的热膨胀率,高的抗压、抗剪切、抗弯曲性能和耐冲击性能,制动时应不产生噪声、不产生不良气味、应尽量采用污染小对人体无害的摩擦材料。当前,制动器广泛采用模压材料。 5)制动轮缸制动轮缸采用单
13、活塞式制动轮缸,其在制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成。其缸简为通孔,需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶快,以支承插槽中的制动蹄,极端部或端部接头。轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内端面处得橡胶皮碗密封。本次设计采用的是HT250.18中国农业大学学士论文 第4章 液压制动驱动机构的设计计算第4章 液压制动驱动机构的设计计算4.1 前轮制动轮缸直径的确定 制动轮缸对制动块施加的张开力与轮缸直径和制动管路压力的关系为 (4-1) 制动管路压力一般不超过1012。取。 (4-2) 轮缸直径应在标准规定的尺寸系列中选取(HG2865-1997),具体为1
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