第 八 章 制 動 系 設(shè) 計 第 八 章 制 動 系 設(shè) 計 8-1 概 述 8-2 制 動 器 的 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 8-3 制 動 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定 8-4 制 動 器 的 設(shè) 計 與 計 算 8-5 制 動 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 8-6 制 動 力 調(diào) 節(jié) 機(jī) 構(gòu) 8-7 制 動 器 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 元 件 8-1概 述 功 用 : 使 汽 車 以 適 當(dāng) 的 減 速 度 降 速 行 駛 直 至 停 車 ; 在 下 坡 行 駛 時 使 汽 車 保 持 適 當(dāng) 的 穩(wěn) 定 車 速 ; 使 汽 車 可 靠 地 停 在 原 地 或 坡 道 上 。 行 車 制 動 裝 置駐 車 制 動 裝 置應(yīng) 急 制 動 裝 置輔 助 制 動 裝 置 汽 車 制 動 系 統(tǒng) 圖 組 制 動 系 應(yīng) 滿 足 如 下 要 求 ： 1） 足 夠 的 制 動 能 力 。 2） 工 作 可 靠 。 3） 不 應(yīng) 當(dāng) 喪 失 操 縱 性 和 方 向 穩(wěn) 定 性 。 4） 防 止 水 和 污 泥 進(jìn) 入 制 動 器 工 作 表 面 。 5） 熱 穩(wěn) 定 性 良 好 。 6） 操 縱 輕 便 ， 并 具 有 良 好 的 隨 動 性 。 7） 噪 聲 盡 可 能 小 。 8） 作 用 滯 后 性 應(yīng) 盡 可 能 短 9） 摩 擦 襯 片 （ 塊 ） 應(yīng) 有 足 夠 的 使 用 壽 命 10） 調(diào) 整 間 隙 工 作 容 易 11） 報 警 裝 置 8-2制 動 器 的 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 摩 擦 式液 力 式 -緩 速 器 電 磁 式 磨 擦 副 結(jié) 構(gòu) 鼓 式盤 式帶 式 -中 央 制 動 器 分 領(lǐng) 從 蹄 式 、 雙 領(lǐng) 蹄 式 、 雙 向 雙 領(lǐng) 蹄 式 、 雙 從 蹄 式 、 單 向 增 力 式 、 雙向 增 力 式 等 幾 種 一 、 鼓 式 制 動 器 主 要 區(qū) 別 ： 蹄 片 固 定 支 點 的 數(shù) 量 和 位 置 不 同 ; 張 開 裝 置 的 形 式 與 數(shù) 量 不 同 ; 制 動 時 兩 塊 蹄 片 之 間 有 無 相 互 作 用 。 制 動 器 效 能 :制 動 器 在 單 位 輸 入 壓 力 或 力 的 作 用下 所 輸 出 的 力 或 力 矩 。 制 動 器 效 能 因 數(shù) :在 制 動 鼓 或 制 動 盤 的 作 用 半 徑 R上 所 得 到 摩 擦 力 （ M/R） 與 輸 入 力 F0之 比 ， RFMK 0 制 動 器 效 能 的 穩(wěn) 定 性 : 效 能 因 數(shù) K對 摩 擦 因 數(shù) f的 敏 感 性 （ dK/df） 。 1.領(lǐng) 從 蹄 式每 塊 蹄 片 都 有 自 己 的 固 定 支 點 ， 而 且 兩 固 定 支 點 位 于 兩 蹄 的 同 一 端 。 凸 輪 或 楔 塊 式張 開 裝 置 : 活 塞 輪 缸 （ 液 壓 驅(qū) 動 ） 平 衡 凸 塊 式楔 塊 式平 衡 式非 平 衡 式 制 動 器 的 效 能 和 效 能 穩(wěn) 定 性 ， 在 各 式 制 動 器 中 居 中 游 ;兩 蹄 襯 片 磨 損 不 均勻 ， 壽 命 不 同 。 2.雙 領(lǐng) 蹄 式兩 塊 蹄 片 各 有 自 己 的 固 定 支 點 ， 而 且 兩 固 定 支 點 位 于 兩 蹄 的 不 同 端 。 每 塊 蹄 片 有 各 自 獨 立 的 張 開 裝 置 ， 且 位 于 與 固 定 支 點 相 對 應(yīng) 的 一 方 。 制 動 器 的 制 動 效 能 相 當(dāng) 高 ; 倒 車 制 動 時 ， 制 動 效 能 明 顯 下 降 ; 兩 蹄 片磨 損 均 勻 ， 壽 命 相 同 ; 結(jié) 構(gòu) 略 顯 復(fù) 雜 。 3.雙 向 雙 領(lǐng) 蹄 式兩 蹄 片 浮 動 ， 始 終 為 領(lǐng) 蹄 。 制 動 效 能 相 當(dāng) 高 ， 而 且 不 變 ， 磨 損 均 勻 ， 壽 命 相 同 。 4.雙 從 蹄 式 兩 塊 蹄 片 各 有 自 己 的 固 定 支 點 ， 而 且 兩 固 定 支 點 位 于 兩 蹄 的 不 同 端 。制 動 器 效 能 穩(wěn) 定 性 最 好 ， 但 制 動 器 效 能 最 低 。 5.單 向 增 力 式兩 蹄 片 只 有 一 個 固 定 支 點 ， 兩 蹄 下 端 經(jīng) 推 桿 相 互 連 接 成 一 體 制 動 器 效 能 很 高 ， 制 動 器 效 能 穩(wěn) 定 性 相 當(dāng) 差 6.雙 向 增 力 式制 動 器 效 能 很 高 ， 制 動 器 效 能 穩(wěn) 定 性 比 較 差 兩 蹄 片 端 部 各 有 一 個 制 動 時 不 同 時 使 用 的 共 用 支 點 ， 支 點 下方 有 張 開 裝 置 ， 兩 蹄 片 下 方 經(jīng) 推 桿 連 接 成 一 體 二 、 盤 式 制 動 器鉗 盤 式 (點 盤 式 制 動 器 )全 盤 式 (離 合 器 式 制 動 器 ) 固 定 鉗 式 滑 動 鉗 式 擺 動 鉗 式 浮 動 鉗 式 盤 式 制 動 器 有 如 下 優(yōu) 點 ： 熱 穩(wěn) 定 性 好 ； 水 穩(wěn) 定 性 好 ； 制 動 力 矩 與 汽 車 運 動 方 向 無 關(guān) ； 易 于 構(gòu) 成 雙 回 路 制 動 系 ； 尺 寸 小 、 質(zhì) 量 小 、 散 熱 良 好 ； 襯 塊 磨 損 均 勻 ； 更 換 襯 塊 容 易 ；縮 短 了 制 動 協(xié) 調(diào) 時 間 ； 易 于 實 現(xiàn) 間 隙 自 動 調(diào) 整 。 8-3制 動 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定一 、 鼓 式 制 動 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定1.制 動 鼓 內(nèi) 徑 D轎 車 ： D/Dr=0.640.74貨 車 ： D/Dr=0.700.83 ZBT24 005-89 制 動 鼓 工 作 直 徑 及 制 動 蹄 片 寬 度 尺 寸系 列 2.摩 擦 襯 片 寬 度 b和 包 角 包 角 一 般 不 宜 大 于 120 。 制 動 襯 片 寬 度 尺 寸 系 列 見 ZB T24 005-89。 3.摩 擦 襯 片 起 始 角 04.制 動 器 中 心 到 張 開 力 F0作 用 線 的 距 離 e 使 距 離 e（ 圖 8-7） 盡 可 能 大 , 初 步 設(shè) 計 時 可 暫 定 e=0.8R左 右 。 5.制 動 蹄 支 承 點 位 置 坐 標(biāo) a和 c使 a盡 可 能 大 而 c盡 可 能 小 。 初 步 設(shè) 計 時 ， 也 可 暫 定 a=0.8R左 右 。 二 、 盤 式 制 動 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定1.制 動 盤 直 徑 D 通 常 選 擇 為 輪 輞 直 徑 70%79% 2.制 動 盤 厚 度 h 實 心 制 動 盤 厚 度 可 取 為 1020mm; 通 風(fēng) 式 制 動 盤 厚 度 取 為 2050mm; 采 用 較 多 的 是 2030mm 3.摩 擦 襯 塊 外 半 徑 R2與 內(nèi) 半 徑 R1 外 半 徑 R2與 內(nèi) 半 徑 R1（ 圖 8-11） 的 比 值 不 大 于 1.5 4.制 動 襯 塊 面 積 A 1.63.5kg/cm2 8-4制 動 器 的 設(shè) 計 與 計 算 一 、 鼓 式 制 動 器 的 設(shè) 計 計 算 111111 cos BBCB 對 于 緊 蹄 的 徑 向 變 形 1和 壓 力 p1為 ： )sin( )sin( 11max11 11max11 app a兩 個 自 由 度 的 緊 蹄 摩 擦 襯 片 的 徑 向 變 形 規(guī) 律 : 1.壓 力 沿 襯 片 長 度 方 向 的 分 布 規(guī) 律一 個 自 由 度 的 緊 蹄 摩 擦 襯 片 的 徑 向 變 形 規(guī) 律 dBABBCB 111111111 sinsin 表 面 的 徑 向 變 形 和 壓 力 為 : app adR sinsinmax11 新 蹄 片 壓 力 沿 摩 擦 襯 片 長 度 的 分 布 符 合 正 弦 曲 線 規(guī) 律 2.計 算 蹄 片 上 的 制 動 力 矩法 向 力 制 動 力 矩 對 于 緊 蹄 對 于 松 蹄 液 力 驅(qū) 動 自 鎖 條 件 領(lǐng) 蹄 表 面 的 最 大 壓 力 不 會 自 鎖 二 、 盤 式 制 動 器 的 設(shè) 計 計 算單 側(cè) 制 動 塊 加 于 制 動 盤 的 制 動 力 矩 單 側(cè) 襯 塊 加 于 制 動 盤 的 總 摩 擦 力 有 效 半 徑 m值 一 般 不 應(yīng) 小 于 0.65。 平 面 度 允 差 為 0.012mm， 表 面 粗 糙 度 為 Ra0.71.3m， 兩 摩 擦 表 面的 平 行 度 不 應(yīng) 大 于 0.05mm， 制 動 盤 的 端 面 圓 跳 動 不 應(yīng) 大 于 0.03mm。 三 、 襯 片 磨 損 特 性 的 計 算 摩 擦 襯 片 （ 襯 塊 ） 的 磨 損 受 溫 度 、 摩 擦 力 、 滑 磨 速 度 、 制 動 鼓 （ 制 動 盤 ） 的材 質(zhì) 及 加 工 情 況 ， 以 及 襯 片 （ 襯 塊 ） 本 身 材 質(zhì) 等 許 多 因 素 的 影 響 ， 試 驗 表 明 ， 影響 磨 損 的 最 重 要 的 因 素 還 是 摩 擦 表 面 的 溫 度 和 摩 擦 力 。雙 軸 汽 車 的 單 個 前 輪 及 后 輪 制 動 器 的 比 能 量 耗 散 率 鼓 式 制 動 器 的 比 能 量 耗 散 率 以 不 大 于 1.8W/mm2為 宜 ， 計 算 時 取 減 速 度j=0.6g。 制 動 初 速 度 1： 轎 車 用 100km/h（ 27.8m/s） ； 總 質(zhì) 量 3.5t以 下 的 貨車 用 80km/h（ 22.2m/s） ； 總 質(zhì) 量 3.5t以 上 的 貨 車 用 65km/h（ 18m/s） 。 轎 車 的 盤 式 制 動 器 在 同 上 的 1和 j的 條 件 下 ， 比 能 量 耗 散 率 應(yīng) 不 大 于6.0W/mm2。 比 摩 擦 力 f0 每 單 位 襯 片 （ 襯 塊 ） 摩 擦 面 積 的 制 動 器 摩 擦 力 在 j=0.6g時 ， 鼓 式 制 動 器 的 比 摩 擦 力 f0以 不 大 于 0.48N/mm2為 宜 。 與 之 相應(yīng) 的 襯 片 與 制 動 鼓 之 間 的 平 均 單 位 壓 力 pm=f0/f=1.371.60N/mm2（ 設(shè) 摩 擦 因數(shù) f=0.30.35） 。 四 、 前 、 后 輪 制 動 器 制 動 力 矩 的 確 定首 先 選 定 同 步 附 著 系 數(shù) 0， 計 算 前 、 后 輪 制 動 力 矩 的 比 值 根 據(jù) 汽 車 滿 載 在 柏 油 、 混 凝 土 路 面 上 緊 急 制 動 到 前 輪 抱 死 拖 滑 ， 計 算 出 前 輪 制 動 器 的 量 大 制 動 力 矩 M1max； 再 根 據(jù) 前 面 已 確 定 的 前 、 后 輪 制 動 力 矩 的 比 值 計 算 出 后 輪 制 動 器 的 最 大 制動 力 矩 M2max。 五 、 應(yīng) 急 制 動 和 駐 車 制 動 所 需 的 制 動 力 矩1.應(yīng) 急 制 動應(yīng) 急 制 動 時 ， 后 輪 一 般 都 將 抱 死 滑 移 前 橋 制 動 力 后 橋 制 動 力 2.駐 車 制 動上 坡 停 駐 時 后 橋 附 著 力 下 坡 停 駐 時 后 橋 附 著 力 汽 車 可 能 停 駐 的 極 限 上 坡 路 傾 角 汽 車 可 能 停 駐 的 極 限 下 坡 路 傾 角 8-5制 動 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu)一 、 制 動 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 的 形 式簡 單 制 動動 力 制 動 伺 服 制 動制 動 力 源 機(jī) 械 式 ：液 壓 式 ： 機(jī) 械 效 率 低 ， 傳 動 比 小 ， 潤 滑 點 多 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 成 本 低 ， 工 作 可 靠 （ 故 障 少 ） ， 應(yīng) 用 于 中 、 小 型 汽 車 的 駐 車 制 動 裝 置 中 作 用 滯 后 時 間 較 短 （ 0.10.3s） ； 工 作 壓力 高 （ 可 1020MPa） ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 質(zhì) 量小 ； 機(jī) 械 效 率 較 高 氣 壓 制 動 ： 全 液 壓 動 力 制 動 閉 式 （ 常 壓 式 ）開 式 （ 常 流 式 ） 操 縱 輕 便 、 工 作 可 靠 、 不 易 出 故 障 、 維修 保 養(yǎng) 方 便 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 、 笨 重 、 成 本 高 ； 作 用 滯 后 時間 較 長 （ 0.30.9s） ； 簧 下 質(zhì) 量 大 ； 噪聲 大 。 真 空 伺 服 制 動空 氣 伺 服 制 動液 壓 伺 服 制 動 0.050.07MPa 0.60.7MPa 二 、 分 路 系 統(tǒng) 全 車 的 所 有 行 車 制 動 器 的 液 壓 或 氣 壓 管 路 分 為 兩 個 或 多 個 互 相 獨 立 的 回 路 ， 其中 一 個 回 路 失 效 后 ， 仍 可 利 用 其 它 完 好 的 回 路 起 制 動 作 用 。 三 、 液 壓 制 動 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計 計 算1.制 動 輪 缸 直 徑 d的 確 定2.制 動 主 缸 直 徑 d0的 確 定3.制 動 踏 板 力 Fp第 i個 輪 缸 的 工 作 容 積 所 有 輪 缸 的 總 工 作 容 積 初 步 設(shè) 計 時 主 缸 活 塞 行 程 S0和 活 塞 直 徑 d0 一 般 要 求 ： 最 大 踏 板 力 一 般 為 500N（ 轎 車 ） 或 700N（ 貨 車 ） 。 4.制 動 踏 板 工 作 行 程 踏 板 行 程 （ 計 入 襯 片 或 襯 塊 的 允 許 磨 損 量 ） 對 轎 車 最 大 應(yīng) 大 于100150mm， 對 貨 車 不 大 于 180mm。 8-6制 動 力 調(diào) 節(jié) 機(jī) 構(gòu) 一 、 限 壓 閥 限 壓 閥 適 用 于 軸 距 短 且 質(zhì) 心 高 ， 從 而 制 動 時 軸 荷 轉(zhuǎn) 移 較 多 的 輕 型 汽 車 ，特 別 是 輕 型 和 微 型 轎 車 。 二 、 制 動 防 抱 死 機(jī) 構(gòu) （ ABS） 基 本 功 能 : 感 知 制 動 輪 每 一 瞬 時 的 運 動 狀 態(tài) ， 相 應(yīng) 地 調(diào) 節(jié) 制 動 器 制 動 力 矩的 大 小 ， 避 免 出 現(xiàn) 車 輪 的 抱 死 現(xiàn) 象 。 它 可 使 汽 車 在 制 動 時 維 持 方 向 穩(wěn) 定 性 和 縮 短 制 動 距 離 ， 有 效 地 提 高 行 車 安全 性 。 滑 動 率 S ABS系 統(tǒng) 控 制 方 法 目 前 主 要 有 邏 輯 門 限 值 控 制 方 法 和 現(xiàn) 代 控 制 方 法 兩 種 ，目 的 是 在 各 種 工 況 下 制 動 時 都 可 獲 得 最 佳 的 滑 動 率 S， 由 此 可 獲 得 最 短 的 制 動 距離 。 8-7 制 動 器 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 元 件一 、 制 動 鼓二 、 制 動 蹄 制 動 鼓 應(yīng) 當(dāng) 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 、 剛 度和 熱 容 量 ， 與 摩 擦 襯 片 材 料 相 配 合 ，又 應(yīng) 當(dāng) 有 較 高 的 摩 擦 因 數(shù) 。 轎 車 和 輕 型 貨 車 的 制 動 蹄 廣 泛 采 用 T形 鋼 輾 壓或 用 鋼 板 焊 接 制 成 ； 重 型 貨 車 的 制 動 蹄 則 多 用 鑄鐵 或 鑄 鋼 鑄 成 ， 斷 面 有 工 字 形 、 山 字 形 和 字 形 幾 種 。 制 動 蹄 腹 板 和 翼 緣 的 厚 度 ， 轎 車 為35mm， 貨 車 約 為 58mm。 制 動 蹄 和 摩 擦 片 可 以 鉚 接 ， 也 可 以 粘 接 。 鑄 造 式 ： 組 合 式 ： 質(zhì) 量 小 ， 工 作 面 耐 磨 ， 并 有 較 高 的 摩 擦 因 數(shù) 多 選 用 灰 鑄 造 鐵 ，具 有 機(jī) 械 加 工 容 易 、 耐 磨 熱容 量 大 等 優(yōu) 點 轎 車 壁 厚 取 為 712mm， 貨 車取 為 1318mm。 三 、 摩 擦 襯 片 （ 襯 塊 ）1） 具 有 一 定 的 穩(wěn) 定 的 摩 擦 因 數(shù) 。2） 具 有 良 好 的 耐 磨 性 。3） 要 有 盡 可 能 小 的 壓 縮 率 和 膨 脹 率 。4） 制 動 時 不 易 產(chǎn) 生 噪 聲 ， 對 環(huán) 境 無 污 染 。5） 應(yīng) 采 用 對 人 體 無 害 的 摩 擦 材 料 。6） 有 較 高 的 耐 擠 壓 強(qiáng) 度 和 沖 擊 強(qiáng) 度 ， 以 及 足 夠 的 抗 剪 切 能 力 。7） 摩 擦 襯 塊 的 熱 傳 導(dǎo) 率 應(yīng) 控 制 在 一 定 范 圍 。石 棉 摩 阻 材 料 ： 半 金 屬 摩 阻 材 料 ： 金 屬 摩 阻 材 料 ： 制 造 容 易 、 成 本 低 、 不 易 刮 傷 對 偶 ；耐 熱 性 能 差 ， 隨 著 溫 度 升 高 而 摩 擦 因 數(shù) 降 低 、磨 耗 增 高 和 對 環(huán) 境 污 染 較 高 的 耐 熱 性 和 耐 磨 性 ， 沒 有 石 棉 粉 塵 公 害 由 增 強(qiáng) 材 料 （ 石 棉 及 其 它 纖 維 ） 、 粘 結(jié) 劑 、 摩 擦 性 能調(diào) 節(jié) 劑 組 成由 金 屬 纖 維 、 粘 結(jié) 劑 和 摩 擦 性 能 調(diào) 節(jié) 劑 組 成 粉 末 冶 金 無 機(jī) 質(zhì) 耐 熱 性 好 、 摩 擦 性 能 穩(wěn) 定 制 造 工 藝 復(fù) 雜 、 成 本 高 、 容 易 產(chǎn) 生 噪 聲 和 刮 傷 對 偶 利 用 制 動 鉗 中 的 橡 膠 密 封 圈 的 極 限 彈 性 變 形 量 ， 來 保 持 制 動 時 為 消 除 設(shè) 定隙 所 需 的 活 塞 設(shè) 定 行 程 。 四 、 制 動 鼓 （ 盤 ） 與 襯 片 （ 塊 ） 之 間 的 間 隙 自 動 調(diào) 整 裝 置間 隙 過 大 產(chǎn) 生 制 動 作 用 的 時 間 增 長 ；同 步 制 動 性 能 變 壞 ；增 加 了 壓 縮 空 氣 或 制 動 液 的 消 耗 量 ， 并 使 制 動 踏 板 或 手 柄 行 程 增 大盤 式 制 動 器 鼓 制 動 器 階 躍 式 自 調(diào) 裝 置 (適 用 于 雙 向 增 力 式 制 動 器 ) next next back