解放牌混合动力客车后轮制动器设计(编辑修改稿)

解放牌混合动力客车后轮制动器设计(编辑修改稿)内容摘要：

18 （ 2）制动器承载件采用铸造支架式代替钢板冲压焊接支架可大大提高制动蹄片的支撑刚度，使制动力矩能正常稳定的输出，同时也有利于加宽摩擦片宽度而提高摩擦片寿命。 在国外气动凸轮式制动器几乎都采用铸造制动支架的趋势。 （ 3）蹄片采用滚轮后，不但可以提高制动器的机械传动效率 ，而且可以延长蹄片和凸轮的使用寿命 （ 4）制动凸轮采用渐开线式凸轮，渐开线式凸轮可以在不同的转角下仍能保持作用力臂不变，故不会因左右车轮蹄片间隙不同喝摩擦片厚度不同而使左右凸轮力臂不同，这就大大减少了汽车制动跑偏的可能性。 铸造制动支架的加工方式虽与钢板冲压支架的加工方式不同，但与制动器的其他零件加工基本相同。 总的来说具有较好的产品基础继承性。 制动器主要零件的结构形式 制动鼓 制动鼓应具有高的刚性喝大的热容量，在制动时保证制动温度不会过高，制动鼓的材料与摩擦衬片的材料应能匹配，能保证具有较高 的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。 中重型货车多采用灰铸铁 HT200 或 HT 制动鼓壁厚的选取主要从刚度和强度方面考虑的。 壁厚取大些有助于怎增大热容量。 但受到轮辋的限制比后不能太打，一般不超过 18mm，制动鼓在闭口一侧可开小口，可用于检查制动器制动间隙 制动蹄 第二章 方案设计 19 中重型货车的制动蹄多采用铸铁或厚板冲压焊接。 制动蹄断面形状应能保证其刚独好，断面有工字型。 山字形和 H字型几种。 制动蹄腹板和翼缘的厚度，约为 58mm 摩擦衬片的厚度多在 8mm以上，衬片可以铆接在制动蹄上。 制动底板 制动底板式除制动鼓外制动器 给零件的安装基体，应保证个安装零件相互间的正确位置。 制动底板承受制动器工作时的制动反力矩。 故应具有足够的刚度。 为此，由钢板冲压而成的制动底板都具有凹凸起伏的形状。 重型汽车则采用可锻铸铁 KTH37012的制动底座以代替钢板冲压的制动底板。 刚度不足会导致制动力矩小，踏板行程加大，衬片磨损不均匀。 支撑 制动蹄的支撑，结构简单，支撑销一般由 45 号钢制造并高频淬火。 凸轮式张开机构 凸轮式张开机构的凸轮是由 45号钢模锻成一体的毛胚铸造而成，在精加工后经高频淬火处理。 凸轮轴由模锻铁或者球墨铸铁的支架支撑，而 支架则用螺栓或铆钉固定在制动底板上。 为了提高机构的传动效率，制动时凸轮经过滚轮推动制动蹄张开。 滚轮由 45 号钢制造，高频淬火。 制动间隙的调整方法及间隙调整机构 制动鼓与摩擦衬片间在未制动时应有间隙，以保证制动鼓能自由转动。 一般鼓式制动器的间隙为 ；此间隙的存在会导致制动踏板的行程损失，因而间隙量要尽量的小，因为随着制动器的磨损。 制动器的制动间隙将会越来越大，因此制动器必本 科生毕业（设计）论文 20 须有间隙调整机构。 采用凸轮张开装置的鼓式制动器的间隙调整，可以通过调整与制动凸轮相配合的制动调整臂内的涡轮，蜗杆机构来 实现，调整臂是由制动气室来推动的。 制动器主要性能参数的计算 对一般汽车而言，当汽车各轮制动器的制动力足够时，根据汽车前、后轴的轴荷分配，以及前、后车轮制动器制动力的分配、道路附着系数和坡度情况等，制动过程可能出现的情况有 3 种，即 （ 1）前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑 这种工况是稳定工况，但在制动时汽车丧失转向能力，附着条件没有充分利用 （ 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑 这种情况中，后轴可能出现侧滑，是不稳定工况，附着利用率也低 （ 3）前、后轮同时抱死拖滑 这种情况可以避免后轴侧滑，同时 前转向轮只有在最大制动强度下才使汽车丧失转向能力，较之前两种工况，附着条件利用情况好。 理想的前、后制动器的制动力分配曲线 由于制动时前、后车轮同时抱死，对附着条件的利用、制动时汽车的方向稳定性均较为有利。 在任何附着系数φ路面上，前、后车轮同时抱死附着力同时被充分利用的条件是：前、后制动器制动力之和等于附着力，且前、后车轮制动器制动力分别等于各第二章 方案设计 21 自的附着力，即 2zzF F GFFFF　　 （ 式 １ ）　 （ 式 ２ ）　 （ 式 ３ ） 由上式得到， 1212ZZF F GFFFF 由以上两式得 ， 122 1 11020214[ ( 2 ) ]2zgzggggF F b hF F a hG h L G bF b F FhGh     　 （ 式 ４ ）（ 式 ５ ）　 　 将上式绘制成以 Fμ 1为横坐标， Fμ 2为纵坐标的曲线，即为理想的前、后制动器制动力分配曲线，简称为 I 曲线。 图 本 科生毕业（设计）论文 22 然而，对于目前大多数两轴汽车，其前、后制动器制动力的比值为一定值，常用前制动器制动力 Fμ1与汽车总制动器制动力 Fμ之比来表明实际制动力分配的比例，称为制动器制动力分配系数β，即 FF （式 6） 在 I 曲线的坐标中，该关系表示成一条直线，此直线通过坐标原点，且其斜率为 1tan （式 7） ， 这条直线称为实际前、后制动器制动力分配线，简称 β 线。 β 线与 I 线的交点处的附着系数称为同步附着系数 φ0。 gLbh  （式 8） 由分析可得到，当 φφ0时， β线位于 I 曲线的下方，制动时总是前轮先抱死。 当 φ=φ0时，制动时前、后轮将同时抱死 当 φφ0时， β线位于 I 曲线的上方，制动时总是后轮先抱死。 同步附着系数 φ0是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数。 直到 20 世纪 50 年代，当时的道路条件还不是很好，汽车的行驶速 度也不是很高，后轮抱死侧滑的后果也并不显得像前轮抱死而丧失转向能力的后果那样严重，因此，往往将 φ0值定得较低，即处于常用附着系数范围的中间偏低区段。 而现代的道路条件大为改善，汽车行驶速度也大为提高，因而汽车因制动时后轮先抱死的后果十分严重。 由于车速高，它不仅会引起侧滑甩尾甚至会发生掉头而丧失转向操纵稳定性，因此后轮先抱死的情况是最不希望发生的，所以各类轿车和一般载货汽车的 φ0值均有增大的趋第二章 方案设计 23 势。 国外有的文献推荐满载时的同步附着系数：轿车取 φ0≥；货车取 φ0≥。 在条件允许的情况下应取大些，这样制 动稳定性好。 利用附着系数 φi 与制动强度 z 的关系 利用附着系数就是在某一制动强度 z 下，不发生任何车轮抱死所要求的最小路面附着系数 φi，其定义为 iiXbiZFF  （式 9）。 其中， FXbi为对应于制动强度 z，汽车对第 i 轴产生的地面制动力； FZi为制动强度为 z 时，地面对第 i 轴的法向反力； φi为第i 轴对应于制动强度 z 的利用附着系数。 前轴利用附着系数φf可按下式求得。 1 ()f gzb zhL   （式10） 后轴利用附着φ r可按下式求得。 (1 )1()r gza zhL  （式11） 图 制动效率 制动效率 E 定义为车轮不抱死的最大制动减速度与车轮和地0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 100 . 20 . 40 . 60 . 811 . 2制动强度 z前、后轴利用附着系数φ 满载前轴空载前轴满载后轴空载后轴本 科生毕业（设计）论文 24 面间摩擦因数之比值。 亦即车轮将要抱死时的制动强度 z与利用附着系数φ i。 汽车的前轴车轮制动效率为 //f f f gz b LE hL    （式 12） 汽车的后轴车轮制动效率为 /(1 ) /r r r gz a LE hL   （式 13） 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91制动强度 z制动效率E 满载空载 图 显然，利用附着系数 φi愈接近制动强度 z，即 φi的值越小，或比值 z/φi（即制动效率）愈大，则路 面的附着条件就发挥得愈充分，汽车制动力分配的合理程度也就愈高。 通常以利用附着系数 φi与制动强度 z的关系曲线或制动效率曲线来描述汽车制动力分配的合理性。 最理想的情况是利用附着系数 φi总等于制动强度z 这一关系。 例如，具有理想制动力分配的汽车，其利用附着系数 φi与制动强度 z 满足 φf=φb=z。 第二章 方案设计 25 由图 可知，较大的 φ0可以使汽车在大多数的道路附着条件下不产生后轮先抱死进而发生甩尾的情况。 然而，并不是 φ0取得越大越好，因为图 还告诉我们， φ0越大（交点越远），则在常用的道路附着系数范围内， I 曲线和 β线间隔越大 （可由式 式 式 6 可以得出 φ0越大， β 越大， β 线的斜率越小，即表明附着效率较低。 由于 φ0增大造成的 β的增大使得前、后轴的利用附着系数有着相反的变化趋势，过大的 β（即等效意味着过大的φ0）会使前、后轴的利用附着系数中总有一者过大，远大于制动强度，制动效能下降。 虽然从 20gLhL  中看出 β 越大， φ0越大，然而，又由式10 和式 11 得到过大的 β会使前 /后轴的利用附着系数增大，远大于制动强度，制动效能下降。 欧洲经济委员会 (ECE)制定的 ECE R13 制动法规，它综合地考虑了制动稳定性与制动效能等因素，对汽车轴间制动力分配提出了明确的要求，并已得到了世界各国的普遍认同。 我国 GB 126761999 附录 A制动力在车轴（桥）之间的分配及牵引车与挂车之间制动协调性要求 即等效采用了其内容。 另外，对车辆分类的规定为（只摘取一部分）： M 类：至少具有 4 个车轮，用于载客的机动车辆。 M 类车辆分为M M M三种类型车辆。 其中， M1类似用于载客的乘客座位（驾驶员座位除外）不超过 8 个的载客车辆。 本车属于 M3类车辆 ， ECE R13 对 M3 类车辆的规定为 （ 1） 制动强度 z=～ 之间， 利用附着系数 φ 与制动强度本 科生毕业（设计）论文 26 z 满足 φ=(z+)/。 （ 2） 当 z= 时， φ= 当 .z= 时， φ= （ 3） 在制动强度 z=～ 时， 把 φ= z+ 和 φ= 代入制动力时，如果 φ= z+ 的制动力大于代入 φ= 的制动力时，则有，当 z=～ 时，要满足 φ= 的关系，即 z= 时，得 φ=， z= 时，得 φ= 可见，得到 φ= 的 直线如下图 =~ 时，要满足 φ=()/ 的关系，即 z= 时，得 φ= Z= 时，得 φ=，就可得到 φ=()/ 的一条直线，（见下图） 把以上 3 条直线方程分别描绘在前，后地面制动力关系图上，就得到如下图所示的实际制动力分配线的限制范围，也就是说，利用附着系数 φ=~ 范围内实际制动力线应在该曲线限制区域内。 图 ECE 法规对 M3 类型车辆的制动力分配 第二章 方案设计 27 对于空载和满载情况下分别对 β在此法规限定下的许用范围进行求解，具体过程见程序 ，由 ECE 法规得到的相应的制动器制动力分配系数 β和制动强度 z 之间的关系如图。 得到对于本车而言， β在 ECE 法规允许的条件下，其取值范围为 [,] 图 接着，我们由式 20gLhL  确定许用的 φ0的范围。 通过 β和 φ0 的关系，我们可以求得在此 β 范围对应的同步附着系数 φ0的值范围。 综上，其许用的满载同步附着系数 φ0范围为 [ ] 综合考虑同步附着系数 φ0 对于制动稳定性与制动效率的影响，取满载同步附着系数 φ0=，此时确定的 β为 ，相应的空载同步附着系数 φ0= 在此系统中，当制动系统具有固定比值时，即能 使实际制动力分配曲线接近于理想制力分配曲线，满足制动法规的要求。 本 科生毕业（设计）论文 28 第三章 制动器的计算。