工程机械运用与维护专业毕业设计：轻型车鼓式后制动器设计

工程机械运用与维护专业毕业设计：轻型车鼓式后制动器设计内容摘要：

驻车制动机构，易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。 故仍广泛用作载货汽车的前、后轮以及轿车的后轮制动器。 根据设计车型的特点及制动要求，并考虑到使结构简单，造价较低，也便于附装驻车制动机构等因数，选用 领从 蹄式制动器 ，其支撑结构型式为浮式平行支撑。 河北工程大学毕业设计 13 第 2 章 制动系的主要参数及其选择 制动器设计中需要预先给定的参数有：汽车轴距 L=；车轮滚动半径 r ；汽车空，满载时的总质量 39。 am =1672， am =4180；空，满载时的质心位置，包括质心高度 39。 gh = ，gh =，质心离前轴距离 39。 1L ， 1L ，质心离后轴轴距 39。 2L ， 2L ；空，满载时的轴荷分配：前轴负荷 39。 1G ， 1G ，后轴负荷 39。 2G ， 2G 等。 而对于汽车制动性能有重要影响的制动系参数有：制动力及其分配系数，同步附着系数，制动强度，附着系数利用率，最大制动力矩与制动因素等。 制动力与制动力分配系数 汽车制动时，若忽略路面对车轮滚动阻力矩和汽车回转质量的惯性力矩，则对任一角度  0 的车轮，其力矩平衡方程为 fT BeFr=0 式（ ） 式中： fT — 制动器对车轮作用的制动力矩，即制动器的摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反， Nm BF — 地面作用于车轮上的制动力，即地面与轮胎之间的摩擦力，又称地面制动力，其方向与汽车行驶方向相反， N； er — 车轮有效半径， m。 令 ff eTF r 式（ ） 并称之为制动器制动力，它是在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，因此又称为制动周缘力。 fF 与地面制动力 BF 的方向相反，当车轮角速度  0 时，大小亦相等， 且 fF 仅由制动器结构参数所决定。 即 fF 取决于制动器结构形式 ，尺寸，摩擦副的摩擦系数及车轮半径等，并与制动踏板力即制动系的液压或气压成正比。 当加大踏板力以加大 fT ， fF 和 BF 均随之增大。 但地面制动力 BF 受附着条件的限制，其值不可能大于附着力 F ，即 BF  F =Z 式（ ） 或 maxBF =F = Z 式（ ） 式中  — 轮胎与地面间的附着系数； Z— 地面对车轮的法向反力。 当制动器制动力 fF 和地面制动力 BF 达到附着力 F 值时，车轮即被抱死并在地面上滑移。 此后制动力矩 fT 即表现为静摩擦力矩，而 fF = fT / er 即成为与 BF 相平衡以阻止 14 车轮再旋转的周缘力的极限值。 当制动到  =0 以后，地面制动力 BF 达到附着力 F 值后就不再增大，而制动器制动力 fF 由于踏板力 PF 增大使摩擦力矩 fT 增大而继续上升（见图 ） 图 制动器制动力 fF ，地面制动力 BF 与踏板力 PF 的关系 根据汽车制动时的整车受力分析，考虑到制动时的轴荷转移，可求得地面对前，后轴车轮的法向反力 1Z , 2Z 为： )(21 tug ddghLLGZ  )(12 tug ddghLLGZ  式（ ） 式中： G — 汽车所受重力， N； L — 汽车轴距， mm； 1L — 汽车质心离前轴距离， mm； 2L — 汽车质心离后轴距离， mm； gh — 汽车质心高度， mm； 其中 取一定值附着系数  =；所以在空，满载时由式（ ）可得前后制动反力 Z 为以下数值 故 满载时： )(2605 1 Z = )(2605 2 Z 河北工程大学毕业设计 15 = 空载时： )(2605 39。 1 Z = )(2605 39。 2 Z = 由以上两式可求得前、后轴车轮附着力即为 表 图 制动时的汽车受力图 汽车总的地面制动力为 BF = 1BF + 2BF =Gdugdt=Gq 式（ ） 式中 q（ q= dugdt） — 制动强度，亦称比减速度或比制动力； 车辆工况 前轴法向反力 1Z ， N 后轴法向反力 2Z ,N 汽车空载 汽车满载 16 1BF ， 2BF — 前后轴车轮的地面制动力。 由以上两式可求得前，后车轮附着力为 1F = 2 gB hLGFLL=  2 gG L qhL  2F = 1 gBhLGFLL=  1 gG L qhL  式（ ） 由已知条件及式（ ）可得 得前、后轴车轮附着力即地面最大制动力为 故 满载时： )(2605 F = )(2605 2 F = 空载时： )(2605 39。 1 F = )(2605 39。 2 F = 故满载时前、后轴车轮附着力即地面最大制动力为： 表 上式表明：汽车附着系数  为任意确定的路面上制动时，各轴附着力即极限制动力并非为常熟，而是制动强度 q 或总之动力 BF 的函数。 当汽车各车轮制动器的制动力足够时，根据汽车前，后的周和分配，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三种，即 （ 1）前轮先抱死拖滑，然后后轮再抱死拖滑； 车辆工况 前轴车轮附着力 1F ， N 后轴车轮附着力 2F ,N 汽车空载 汽车满载 河北工程大学毕业设计 17 （ 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮再抱死拖滑； （ 3）前，后轮同时抱死拖滑。 由以上三种情况中，显然是最后一种情况的附着条件利用得最好。 由式（ ），（ ）不难求得在任何附着系数  的路面上，前，后车轮同时抱死即前，后轴车轮附着力同时被充分利用的条件是 1fF+ fF =1BF+2BF= G 12/ffFF=12/BBFF=   21/ggL h L h 式（ ） 式中 1fF — 前轴车轮的制动器制动力，1fF=1BF= 1Z ； 2fF — 后轴车轮的制动器制动力，2fF=2BF= 2Z ； 1BF — 前轴车轮的地面制动力 ； 2BF — 后轴车轮的地面制动力； 1Z ， 2Z — 地面对前，后轴车轮的法向反力； G — 汽车重力； 1L ， 2L — 汽车质心离前，后轴距离； gh — 汽车质心高度。 由式（ ）可知，前，后车轮同时抱死时，前，后制动器的制动力1fF，2fF是 的函数。 由式（ ）中消去  ，得 212 22141 22 gf f fgghL GLGF L F Fh G h    式（ ） 式中 L — 汽车的轴距。 将上式绘成以1fF，2fF为坐标的曲线，即为理想的前，后轮制动器制动力分配曲线，简称 I 曲线，如图 所示。 如果汽车前，后制动器的制动力1fF，2fF能按 I 曲线的规律分配，则能保证汽车在任何附着系数  的路面上制动时，能使前后车轮同时抱死。 然而，目前大多数两轴汽车由 其是货车的前后制动力之比为一定值，并以前制动1fF与总制动力 fF 之比来表明分配的比例，称为汽车制动器制动力分配系数   =1ffFF = 112fffFFF 式（ ） 联立式（ ）和式（ ）可得  = LhL g2 带入数据得 满载时：  = LhL g2 = 1250 8102605= 空载时： 39。  = 39。 39。 2 gLhL = 1400 9502605= 由于在附着条件限定的范围内，地面制动力在数值上等于相应的制动周缘力，故 18  又可通称为制动力分配系数。 又 由于满载和空载时的理想分配曲线非常接近，故应采用结构简单的非感载式比例阀，同时整个制动系应加装 ABS 防抱死制动系统。 图 某载货汽车的 I曲线与  线 同步附着系数 由式（ ）可得表达式 21ffFF =1 式（ ） 上式在图 中是一条通过坐标原点斜率为  1/ 的直线，它是具有制动器制动力分配系数  的汽车的实际前，后制动器制动力分配线，简称  线。 图中  线与 I曲线交于 B 点，可求出 B 点处的附着系数 0 = ，则称  线与 I 线交线处的附着系数 0为同步附着系数。 它是汽车制动性能的一个重要参数，由汽车结构参数所决定。 同步附着系数的计算公式是： 20 gLLh  式（ ） 由已知条件以及式（ ）可得 满载时： 20 2 6 0 5 0 .7 3 1 2 5 0810gLLh  = 空载时： 39。 39。 20 39。 2 6 0 5 0 .8 2 1 4 0 0950gLLh  = 根据设计经验，空满载的同步附着系数 0 和 0 应在下列范围内：轿车： ～ 河北工程大学毕业设计 19 ；轻型客车、轻型货车： ～ ；大型客车及中重型货车： ～。 故所得同步附着系 数满足要求。 故所得同步附着系数满足要求。 制动力分配的合理性通常用利用附着系数与制动强度的关系曲线来评定。 利用附着系数就是在某一制动强度 q 下，不发生任何车轮抱死所要求的最小路面附着系数 。 前轴车轮的利用附着系数 1 可如下求得： 设汽车前轮刚要抱死或前、后轮刚要同时抱死时产生的减速度为 qgdtdu ，则 GqdtdugGFF Bf   11 式 () 而由式 )(21 ghLLGZ  可得前轴车轮的利用附着系数为 )(1 2111gBqhLLqZF 式 () 同样可求出后轴车轮的利用附着系数为： )(1)1(1222gBqhLLqZF  式 () 由此得出利用附着系数与制动强度的关系曲线为： 20 图 制动强度与利用附着系数关系曲线 —— 空载 图 制动强度与利用附着系数关系曲线 —— 满载 根据 GB 12676— 1999 附录 A，未装制动防抱死装置的 M1类车辆应符合下列要求： (1)  值在 ～ 之间时，则必须。