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SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 王雪梅 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程B07-2班 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 　 重型貨車是我國(guó)應(yīng)用較廣泛的運(yùn)輸車，而制動(dòng)器是重型貨車的重要部件，其制動(dòng)性能是確保車輛行駛的主、被動(dòng)安全性和提升車輛行駛的動(dòng)力性決定因素之一。應(yīng)用Pro/E 軟件建立制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型,然后利用Ansys軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法，可縮該制動(dòng)器的研發(fā)周期, 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本, 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） （一）設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用CQ3253TMG384貨車的具體參數(shù)如下： 整車質(zhì)量： 空載：8900kg 滿載：18900kg 質(zhì)心至前軸的距離：空載：2674mm滿載：3822mm 質(zhì)心至后軸的距離：空載：2926mm滿載：1778mm 質(zhì)心高度： 空載：hg=1052mm滿載：hg=1211mm 軸 距： L=5600mm最高車速： 85km/h 確定制動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)制動(dòng)器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用Pro/E軟件建立制動(dòng)器三維模型裝配圖，通過(guò)干涉檢查驗(yàn)證制動(dòng)器設(shè)計(jì)的正確性，利用Ansys軟件對(duì)摩擦襯片有限元分析。 （二）研究方法 1、參考相關(guān)資料，對(duì)比各種制動(dòng)器優(yōu)缺點(diǎn)，初步確定設(shè)計(jì)方案。 2、實(shí)地考察相關(guān)類型的車，為最終設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。 3、利用Pro/E軟件建立制動(dòng)器的三維模型, 利用Ansys軟件對(duì)摩擦襯片有限元分析。 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 （一）計(jì)算說(shuō)明部分 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.5萬(wàn)字，利用Pro/E軟件建立制動(dòng)器三維模型裝配圖，利用Ansys軟件對(duì)摩擦襯片有限元分析。 （二）圖紙部分 鼓制動(dòng)器三維裝配圖零件圖若干張，共計(jì)折合2張A0圖紙。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報(bào)告 第1～2周（2月28日～3月13日） （2）確定總體設(shè)計(jì)方案 第3～4周（3月14日～3月27日） （3）對(duì)制動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)第5～7周（3月28日～4月17日） （4）建立制動(dòng)器的三維零件及裝配模型 第8～9周（4月18日～5月1日） （5）Ansys軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析第10～12周（5月2日～5月22日） （5）書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書第13～14周（5月23日～6月5日） （6）設(shè)計(jì)審核、修改 第15～16周（6月6日～6月19日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日～6月26日） 五、主要參考資料 [1]蔣崇賢，何明輝《專用汽車設(shè)計(jì)》 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 [2]龔曙光.ANSYS在應(yīng)力分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.CAD/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造.2001，(7):70-80 [3]工程中的有限元方法(第3版)．機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4]黃天澤，黃金陵．汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [5]孫桓主編.機(jī)械設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社出版 [6]余志生． 汽車?yán)碚揫M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [7]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造.人民交通出版社出版 [8]吳鎮(zhèn)著.理論力學(xué).上海:上海交通大學(xué)出版社，1997 [9]呂慧瑛.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社，2002 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表 題 目 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 類別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王雪梅 系、專業(yè)、班級(jí) 汽車與交通工程學(xué)院車輛B07-2班 指導(dǎo)教師 王永梅 職 稱 講師 設(shè)計(jì)成果明細(xì)： 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì) The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Weight Truck Brakes Based On Element Finite Candidate：Wang Xuemei Specialty：Vehicle engineering Class：BW07-2 Supervisor：Lecturer of WangYongmei Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B07-2班 學(xué)生姓名： 王雪梅 指導(dǎo)教師： 王永梅 職 稱： 講 師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程B07-2班 學(xué) 生 姓 名: 王 雪 梅 導(dǎo) 師 姓 名: 王 永 梅 開 題 時(shí) 間: 2011-02-28 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 王雪梅 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程 B07-2 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀，選題的目的、依據(jù)和意義 1、研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)最重要的交通工具之一，隨之而來(lái)的現(xiàn)象是人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性與舒適性的重點(diǎn)關(guān)注。汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動(dòng)器的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。據(jù)有關(guān)資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢?，制動(dòng)器是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中最重要的安全部件，對(duì)汽車制動(dòng)器進(jìn)行深入的分析具有十分重要的意義。 目前，汽車所用都制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是一般無(wú)摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動(dòng)即可恢復(fù)正常；在輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動(dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會(huì)像制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使制動(dòng)器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程過(guò)大；較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。在高速剎車時(shí)能迅速制動(dòng)，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車,制動(dòng)效能的恒定性好,便于安裝像ABS那樣的高級(jí)電子設(shè)備。鼓式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較少, 成本較低,便于維修。?雖然在汽車制動(dòng)器領(lǐng)域，盤式制動(dòng)器將逐步取代鼓式制動(dòng)器是必然的趨勢(shì)，但在現(xiàn)階段，鼓式制動(dòng)器依然占據(jù)著很重要的位置。。四輪轎車在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式?，F(xiàn)在轎車上應(yīng)用最為廣泛的是前盤后鼓式或全盤式制動(dòng)器，其中20％的轎車采用前盤后鼓式制動(dòng)器雖然在轎車領(lǐng)域全鼓式制動(dòng)器已基本上淘汰，但在商用車上應(yīng)用最為廣泛仍是全鼓式制動(dòng)器，至于前盤后鼓式制動(dòng)器或全盤式制動(dòng)器只應(yīng)用在有特殊需求客車或高檔客車上。不過(guò)對(duì)于重型車來(lái)說(shuō)，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 鼓式制動(dòng)器相對(duì)于盤式制動(dòng)器，其制動(dòng)效能和散熱性要差許多。鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上，制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)聚集大量的熱量，制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。另外，鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙。 針對(duì)以上缺點(diǎn)，現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器則采取一些改進(jìn)措施： 1）合理確定制動(dòng)鼓的直徑 2）合理確定摩擦襯片寬度 3）合理確定輪轂散熱結(jié)構(gòu) 4）合理選擇輪胎和輪輞??5）加裝氣門嘴固定卡??6）采用目前較先進(jìn)的技術(shù)，以防車輪過(guò)熱，如采用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂、使用緩速器。 Pro／E是美國(guó)參數(shù)化公司(Parametric TechnologyCorporation，簡(jiǎn)稱PTC)開發(fā)的CAD／CAE／CAM軟件，是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能。該軟件先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Me—chanical Design Automation，MDA)系列軟件的最新發(fā)展方向，成為提供工業(yè)解決方案的有力工具，因而被廣泛用于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真、有限元分析、電子、航空、航天、軍工等行業(yè)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，已使工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點(diǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新概念、新辦法已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并發(fā)揮出前所未有的作用，推動(dòng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。 PTC 公司的pro/e是現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的代表，由它率先它采用的革命性的設(shè)計(jì)思想—基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)，領(lǐng)導(dǎo)了現(xiàn)代CAD發(fā)展的潮流。其主要特征功能有：全相關(guān)性、基于特征的參數(shù)化模型建模、先進(jìn)的資料管理系統(tǒng)裝配管理工程數(shù)據(jù)庫(kù)再利用等，它易于使用，可在各種硬件平臺(tái)上運(yùn)行?？勺屖褂谜咄瑫r(shí)完成工業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能，模擬加工制造，縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間和流程。 Pro／E的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)(又稱尺寸驅(qū)動(dòng)幾何技術(shù))的基本思想，是和幾何約束確定產(chǎn)品形狀的幾何特征，參數(shù)化的產(chǎn)品模型由幾何模型和幾何約束共同構(gòu)成，完備的約束模型通過(guò)尺寸對(duì)幾何形狀的某些控制元素加以約束，構(gòu)成幾何元素惟一完整的表示。參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)(1)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品建模和修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段。 (2)可滿足設(shè)計(jì)具有相同或相近幾何拓樸結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。(3)可滿足不同零件曲面的公式化高精度設(shè)計(jì) 有限元技術(shù)是機(jī)械工程應(yīng)用中普遍采用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)之一，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分心計(jì)算問題的有效途徑，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍提高，有限元技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的法陣，求解問題的范圍從線性問題發(fā)展到非線性問題，鼓式制動(dòng)器具有系列化的特點(diǎn)，適于采用參數(shù)化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。因此有限元分析軟件對(duì)制動(dòng)器的分析有重要意義。 近幾年國(guó)內(nèi)外鼓式制動(dòng)器的有限元分析的研究概況如下：1999年C. Hohmann, K.Schiffner, 使用ADINA對(duì)一款卡車用鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)鼓與摩擦襯片的法向壓力呈非線性分布。王良模、彭育輝于2002年應(yīng)用大型的機(jī)械軟件I—DEAS建立了某一國(guó)產(chǎn)雙向自增力鼓式制動(dòng)器的有限元模型，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行有限元方法的計(jì)算、分析。2003年呂振華、亓昌利用有限元分析軟件ADINA建立一種蹄－鼓式制動(dòng)器熱彈性耦合動(dòng)力學(xué)分析的三維有限元模型，探討了進(jìn)行制動(dòng)器熱彈性耦合有限元分析的過(guò)程，通過(guò)仿真計(jì)算得到制動(dòng)器工作過(guò)程中摩擦副間接觸力分布、制動(dòng)鼓瞬態(tài)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)等重要信息。此外，劉立剛、王學(xué)林利用ANSYS軟件預(yù)測(cè)了某重型汽車的鼓式制動(dòng)器分布式摩擦襯片的壓力分布、制動(dòng)扭矩、制動(dòng)器的應(yīng)力分布以及制動(dòng)器的變形。2005年李亮、宋健通過(guò)建立循環(huán)制動(dòng)過(guò)程中溫度鼓式制動(dòng)器三維有限元仿真場(chǎng)分析的快速有限元仿真模型，對(duì)鼓式制動(dòng)器采用二維有限元仿真，獲得瞬態(tài)溫度場(chǎng)等仿真結(jié)果。2006年JinchunHuang,Charles M.Krousgrill以有限元為手段研究了鼓式制動(dòng)器嘯叫的機(jī)理。 2、選題的依據(jù)、目的和意義 重型貨車是我國(guó)應(yīng)用較廣泛的運(yùn)輸車，而制動(dòng)器是重型貨車的重要部件，其制動(dòng)性能是確保車輛行駛的主、被動(dòng)安全性和提升車輛行駛的動(dòng)力性決定因素之一。應(yīng)用Pro/E 軟件建立制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型,然后利用Ansys軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法，可縮該制動(dòng)器的研發(fā)周期, 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本, 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 本重型貨車設(shè)計(jì)的參數(shù)我以紅巖牌CQ30系列汽車的技術(shù)參數(shù)為參考，選擇的車型是CQ1300(CQ30.290/B38/16×4)，主要的技術(shù)參數(shù)是長(zhǎng)×寬×高（mm）9300×2500×3084 軸距(mm)3800×1400 輪距（mm） 前輪/后橋2006/1810 最小離地間隙（mm）325 整車自質(zhì)量（kg）111700 允許載質(zhì)量（kg）18300總質(zhì)量（kg）30000 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（kw/r/min）213/2100 最大扭矩（n·m/r/min）1254/1300 制動(dòng)裝置型式 雙管路氣壓式簡(jiǎn)單非平衡鼓式 前/后摩擦片寬度（mm）160/160 前/后制動(dòng)鼓直徑（mm）480/480 1、基本內(nèi)容 （1）制動(dòng)器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， （2）制動(dòng)器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和； （3）運(yùn)用pro/e軟件進(jìn)行實(shí)體建摸； （4）摩擦襯片進(jìn)行有限元分析； （5）運(yùn)用Autocad軟件對(duì)制動(dòng)器做出裝配圖及零件圖； （6）總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書; 2、擬解決的主要問題 （1）確定鼓式制動(dòng)器的基本參數(shù); （2）制動(dòng)器的制動(dòng)鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和; （3）摩擦襯片的有限元分析； 三、技術(shù)路線（研究方法） 查閱資料 確定總體設(shè)計(jì)方案 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 制動(dòng)系選擇 制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制動(dòng)器主要零件的強(qiáng)度校核和分析 制動(dòng)器的三維零件及裝配模型 運(yùn)用ANSYS進(jìn)行分析 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書 四、論文進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報(bào)告 第1～2周（2月28日～3月13日） （2）確定總體設(shè)計(jì)方案 第3～4周（3月14日～3月27日） （3）對(duì)制動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)第5～7周（3月28日～4月17日） （4）建立制動(dòng)器的三維零件及裝配模型 第8～9周（4月18日～5月1日） （5）Ansys軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析第10～12周（5月2日～5月22日） （5）書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書第13～14周（5月23日～6月5日） （6）設(shè)計(jì)審核、修改 第15～16周（6月6日～6月19日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日～6月26日） 五、參考文獻(xiàn). [1] 張海清，非石棉盤式制動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀[J ]，汽車技術(shù) 1993（6）. [2] 程國(guó)華.汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展漫談[J ]：汽車運(yùn)用，2003年第6期. [3] 朱　旬，金海東.轎車制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)淺析[J ]：汽車研究與開發(fā)，1999 年第 2 期. [4] 陳步童.微型汽車制動(dòng)系統(tǒng)常見故障診斷與檢修[J ]：無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.4期. [5] 張國(guó)強(qiáng) 車輛制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)淺析[J ] 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2009，29(3). [6] 張濤,王燕玲.汽車制動(dòng)性能與測(cè)試[J ] .儀器儀表學(xué)報(bào) ,2002 ,22 (4) :197. [7] 張建俊.汽車檢測(cè)技術(shù)[M] .北京:高等教育出版社 ,2003. [8]吳迎學(xué). 汽車鼓式制動(dòng)器的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中南林學(xué)院學(xué)報(bào) , 2000,(04) [9]張健,雷雨成,衛(wèi)修敬. 領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算方法研究[J]. 長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào) , 2001, (03) . 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D?rsch .Friction mechanism in industrial brakes.Wear , 2001,249 :771–779 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就起著決定性作用。據(jù)有關(guān) 資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起 的事故為總數(shù)的45%。可見，制動(dòng)器是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此 外，制動(dòng)器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn) 輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中最重要的安全部件，對(duì)汽車制 動(dòng)器進(jìn)行深入的分析具有十分重要的意義。 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書主要介紹了鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。首先介紹了鼓式制動(dòng)器的發(fā)展及 ， 通 對(duì)鼓式制動(dòng)器和 式制動(dòng)器的 及 進(jìn)行分析。最 定 用 從 式鼓式制動(dòng)器。在計(jì) 設(shè)計(jì) 數(shù) ，通 制 件 ，用 ?￠? 件進(jìn)行對(duì)制動(dòng)器￡件的?￥分析。 關(guān)?§currency1制動(dòng)鼓'“??'制動(dòng) '安全性'?fi制動(dòng) I 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT Born from the car, the vehicle braking system on the vehicle's security plays a decisive role. According to relevant information,the vehicle cause problems of the traffic accident ,while the brake system failure is the total of 45% of the accident. Thus, the brake is to ensure the safety of the most important about a system.In addition, the brake is a direct impact on the average speed and efficiency of transport, ensure the efficiency of transport is an important factor. the brake is the brake system the most important of security parts, while the brake on the analysis is therefore tremendously significant. The main specification of the design introduced in order to study Santana2000 car in order to carry out the design of drum brake. First introduced the development of brake drum and its structure, and through the drum brake and disc brake structure and analysis of advantages and disadvantages. Ultimately determine the use of lead from the hoof-style drum brakes. In the calculation of design parameters, through the PRO / E model of three-dimensional graphics software, using ANSYS software to check on the analysis of the brake parts . Key words: Brake'Parking brake'Drum brake'Disc brakes'Pressure brake II SY-025-BY-6 畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 王雪梅 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛B07-2班 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；選題的理論意義或?qū)嶋H價(jià)值 10 3 查閱文獻(xiàn)資料能力；綜合運(yùn)用知識(shí)能力 15 4 研究方案的設(shè)計(jì)能力；研究方法和手段的運(yùn)用能力；外文應(yīng)用能力 25 5 文題相符程度；寫作水平 15 6 寫作規(guī)范性；篇幅；成果的理論或?qū)嶋H價(jià)值；創(chuàng)新性 15 7 科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度 10 得 分 X= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 　 　 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-8 畢業(yè)論文答辯評(píng)分表 學(xué)生 姓名 王雪梅 專業(yè) 班級(jí) 車輛B07-2班 指導(dǎo) 教師 王永梅 職 稱 講師 題目 基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 答辯 時(shí)間 月 日 時(shí) 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號(hào) 評(píng) 審 指 標(biāo) 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況，題目難易度、工作量、理論意義或價(jià)值 10 2 研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、應(yīng)用文獻(xiàn)資料和外文的能力 20 3 論文撰寫水平、文題相符程度、寫作規(guī)范化程度、篇幅、成果的理論或?qū)嶋H價(jià)值、創(chuàng)新性 15 4 畢業(yè)論文答辯準(zhǔn)備情況 5 5 畢業(yè)論文自述情況 20 6 畢業(yè)論文答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過(guò)程記錄、評(píng)語(yǔ)： 　 　 　 　 　 　 　 　 　 答辯組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 SY-025-BY-7 畢業(yè)論文評(píng)閱人評(píng)分表 學(xué)生 姓名 王雪梅 專業(yè) 班級(jí) 車輛B07-2班 指導(dǎo)教 師姓名 王永梅 職稱 講師 題目 　基于有限元重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 15 2 題目工作量；選題的理論意義或?qū)嶋H價(jià)值 10 3 查閱文獻(xiàn)資料能力；綜合運(yùn)用知識(shí)能力 20 4 研究方案的設(shè)計(jì)能力；研究方法和手段的運(yùn)用能力；外文應(yīng)用能力 25 5 文題相符程度；寫作水平 15 6 寫作規(guī)范性；篇幅；成果的理論或?qū)嶋H價(jià)值；創(chuàng)新性 15 得 分 Y= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 　 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 評(píng)閱人簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 課題背景及目的 重型貨車是我國(guó)應(yīng)用較廣泛的運(yùn)輸車，而制動(dòng)器是重型貨車的重要部件，其制動(dòng)性能是確保車輛行駛的主、被動(dòng)安全性和提升車輛行駛的動(dòng)力性決定因素之一。應(yīng)用Pro/E 軟件建立制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型,然后利用Ansys軟件對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法，可縮該制動(dòng)器的研發(fā)周期, 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本, 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)最重要的交通工具之一，隨之而來(lái)的現(xiàn)象是人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性與舒適性的重點(diǎn)關(guān)注。汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動(dòng)器的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。據(jù)有關(guān)資料的介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢姡苿?dòng)器是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)器的好壞直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中最重要的安全部件，對(duì)汽車制動(dòng)器進(jìn)行深入的分析具有十分重要的意義。 目前，汽車所用都制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。盤式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是一般無(wú)摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動(dòng)即可恢復(fù)正常；在輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動(dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會(huì)像制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使制動(dòng)器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程過(guò)大；較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整。在高速剎車時(shí)能迅速制動(dòng)，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車,制動(dòng)效能的恒定性好,便于安裝像ABS那樣的高級(jí)電子設(shè)備。鼓式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較少, 成本較低,便于維修。?雖然在汽車制動(dòng)器領(lǐng)域，盤式制動(dòng)器將逐步取代鼓式制動(dòng)器是必然的趨勢(shì)，但在現(xiàn)階段，鼓式制動(dòng)器依然占據(jù)著很重要的位置。。四輪轎車在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式?，F(xiàn)在轎車上應(yīng)用最為廣泛的是前盤后鼓式或全盤式制動(dòng)器，其中20％的轎車采用前盤后鼓式制動(dòng)器雖然在轎車領(lǐng)域全鼓式制動(dòng)器已基本上淘汰，但在商用車上應(yīng)用最為廣泛仍是全鼓式制動(dòng)器，至于前盤后鼓式制動(dòng)器或全盤式制動(dòng)器只應(yīng)用在有特殊需求客車或高檔客車上。不過(guò)對(duì)于重型車來(lái)說(shuō)，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 鼓式制動(dòng)器相對(duì)于盤式制動(dòng)器，其制動(dòng)效能和散熱性要差許多。鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上，制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)聚集大量的熱量，制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。另外，鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙。 針對(duì)以上缺點(diǎn)，現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器則采取一些改進(jìn)措施： 1）合理確定制動(dòng)鼓的直徑 2）合理確定摩擦襯片寬度 3）合理確定輪轂散熱結(jié)構(gòu) 4）合理選擇輪胎和輪輞??5）加裝氣門嘴固定卡??6）采用目前較先進(jìn)的技術(shù)，以防車輪過(guò)熱，如采用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂、使用緩速器。 Pro／E是美國(guó)參數(shù)化公司(Parametric TechnologyCorporation，簡(jiǎn)稱PTC)開發(fā)的CAD／CAE／CAM軟件，是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能。該軟件先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Me—chanical Design Automation，MDA)系列軟件的最新發(fā)展方向，成為提供工業(yè)解決方案的有力工具，因而被廣泛用于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真、有限元分析、電子、航空、航天、軍工等行業(yè)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，已使工程設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點(diǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新概念、新辦法已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并發(fā)揮出前所未有的作用，推動(dòng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。 PTC 公司的pro/e是現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的代表，由它率先它采用的革命性的設(shè)計(jì)思想—基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)，領(lǐng)導(dǎo)了現(xiàn)代CAD發(fā)展的潮流。其主要特征功能有：全相關(guān)性、基于特征的參數(shù)化模型建模、先進(jìn)的資料管理系統(tǒng)裝配管理工程數(shù)據(jù)庫(kù)再利用等，它易于使用，可在各種硬件平臺(tái)上運(yùn)行?？勺屖褂谜咄瑫r(shí)完成工業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能，模擬加工制造，縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間和流程。 Pro／E的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)(又稱尺寸驅(qū)動(dòng)幾何技術(shù))的基本思想，是和幾何約束確定產(chǎn)品形狀的幾何特征，參數(shù)化的產(chǎn)品模型由幾何模型和幾何約束共同構(gòu)成，完備的約束模型通過(guò)尺寸對(duì)幾何形狀的某些控制元素加以約束，構(gòu)成幾何元素惟一完整的表示。參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)(1)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品建模和修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段。 (2)可滿足設(shè)計(jì)具有相同或相近幾何拓樸結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。(3)可滿足不同零件曲面的公式化高精度設(shè)計(jì)。 有限元技術(shù)是機(jī)械工程應(yīng)用中普遍采用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)之一，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分心計(jì)算問題的有效途徑，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍提高，有限元技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的法陣，求解問題的范圍從線性問題發(fā)展到非線性問題，鼓式制動(dòng)器具有系列化的特點(diǎn)，適于采用參數(shù)化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。因此有限元分析軟件對(duì)制動(dòng)器的分析有重要意義。 近幾年國(guó)內(nèi)外鼓式制動(dòng)器的有限元分析的研究概況如下[8]：1999年C. Hohmann, K.Schiffner, 使用ADINA對(duì)一款卡車用鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)鼓與摩擦襯片的法向壓力呈非線性分布。王良模、彭育輝于2002年應(yīng)用大型的機(jī)械軟件I—DEAS建立了某一國(guó)產(chǎn)雙向自增力鼓式制動(dòng)器的有限元模型，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行有限元方法的計(jì)算、分析。2003年呂振華、亓昌利用有限元分析軟件ADINA建立一種蹄－鼓式制動(dòng)器熱彈性耦合動(dòng)力學(xué)分析的三維有限元模型，探討了進(jìn)行制動(dòng)器熱彈性耦合有限元分析的過(guò)程，通過(guò)仿真計(jì)算得到制動(dòng)器工作過(guò)程中摩擦副間接觸力分布、制動(dòng)鼓瞬態(tài)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)等重要信息。此外，劉立剛、王學(xué)林利用ANSYS軟件預(yù)測(cè)了某重型汽車的鼓式制動(dòng)器分布式摩擦襯片的壓力分布、制動(dòng)扭矩、制動(dòng)器的應(yīng)力分布以及制動(dòng)器的變形。2005年李亮、宋健通過(guò)建立循環(huán)制動(dòng)過(guò)程中溫度鼓式制動(dòng)器三維有限元仿真場(chǎng)分析的快速有限元仿真模型，對(duì)鼓式制動(dòng)器采用二維有限元仿真，獲得瞬態(tài)溫度場(chǎng)等仿真結(jié)果。2006年JinchunHuang,Charles M.Krousgrill以有限元為手段研究了鼓式制動(dòng)器嘯叫的機(jī)理。 1.3 課題研究方法 任務(wù)要求確定制動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)制動(dòng)器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用Pro/E軟件建立制動(dòng)器三維模型裝配圖，通過(guò)干涉檢查驗(yàn)證制動(dòng)器設(shè)計(jì)的正確性，利用Ansys軟件對(duì)摩擦襯片有限元分析。 深入了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過(guò)自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過(guò)試驗(yàn)最終確定制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 1.4預(yù)期目標(biāo) (1)具有良好的制動(dòng)效能 (2)具有良好的制動(dòng)效能的穩(wěn)定性 (3)制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好 (4)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好 1.5設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 確定鼓式制動(dòng)器的基本參數(shù)，對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用Pro/E軟件建立制動(dòng)器三維模型裝配圖，通過(guò)干涉檢查驗(yàn)證制動(dòng)器設(shè)計(jì)的正確性，利用Ansys軟件對(duì)摩擦襯片有限元分析。 第2章 總體設(shè)計(jì)方案 汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一。制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。因此，改善汽車的制動(dòng)性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。 制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。 制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車制動(dòng)裝置和駐車制動(dòng)裝置。前者用來(lái)保證前兩項(xiàng)功能，后者用來(lái)保證第三項(xiàng)功能。 設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求[16]： （1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定； （2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定的；駐坡能力是以汽車在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來(lái)評(píng)定的。詳見QC/T239-1997； （3）工作可靠。行車制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路，當(dāng)其中一套管路失效時(shí)，另一套完好的管路應(yīng)保證汽車制動(dòng)能力不低于沒有失效時(shí)規(guī)定值的30%。行車和駐車制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱； （4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。具體要求詳見QC/T582-1999； （5）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好； （6）在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見QC/T239-1997； （7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人-機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞； （8）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間； （9）制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲； （10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)； （11）應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效； （12）用壽命長(zhǎng)，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維； （13）磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來(lái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有公害問題，已被逐漸淘汰，取而代之的各種無(wú)石棉材料相繼研制成功。 2.1 制動(dòng)原理和工作過(guò)程 要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過(guò)兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力，即制動(dòng)力。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大，制動(dòng)減速度越大。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。 圖2.1 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 2.2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。目前廣泛使用的是摩擦式制動(dòng)器。 摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式，盤式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用作中央制動(dòng)器，本文不做介紹。 2.3鼓式制動(dòng)器 鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半袖套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動(dòng)鼓。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪鼓上。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦路片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外因柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為： 1、領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 如圖2.2所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向(制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn))，則蹄1為領(lǐng)蹄，蹄2為從蹄。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互對(duì)調(diào)了。這種當(dāng)制動(dòng)鼓正、反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)總具有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢(shì)”作用，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減勢(shì)”作用，故又稱為減勢(shì)蹄。“增勢(shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢(shì)”作用使從蹄所受的法向反力減小。 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)與倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故這種結(jié)構(gòu)仍廣泛用于中、重型載貨汽車的前、后輪制動(dòng)器及轎車的后輪制動(dòng)器。 2、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 若在汽車前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器，則稱為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。顯然，當(dāng) 圖2.2 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 汽車倒車時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖2.3所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓作用的合力恰好相互平衡，故屬于平衡式制動(dòng)器。 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器有高的正向制動(dòng)效能，但倒車時(shí)則變?yōu)殡p從蹄式，使制動(dòng)效能大降。這種結(jié)構(gòu)常用于中級(jí)轎車的前輪制動(dòng)器，這是因?yàn)檫@類汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，前軸的動(dòng)軸荷及 附著力大于后軸，而倒車時(shí)則相反。 圖2.3 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 3、雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。它也屬于平衡式制動(dòng)器。由于雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)及倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，因此廣泛用于中、輕型載貨汽車和部分轎車的前、后車輪，但用作后輪制動(dòng)器時(shí)，則需另設(shè)中央制動(dòng)器用于駐車制動(dòng)。如圖2.4所示。 4、單向增力式制動(dòng)器 單向增力式制動(dòng)器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力 不能相互平衡，因此它居于一種非 圖2.4 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 平衡式制動(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，它僅用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動(dòng)器。如圖2.5所示。 圖2.5 單向增力式制動(dòng)器 5、雙向增力式制動(dòng)器 將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動(dòng)器。對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。 雙向增力式制動(dòng)器在大型高速轎車上用的較多，而且常常將其作為行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)共用的制動(dòng)器，但行車制動(dòng)是由液壓經(jīng)制動(dòng)輪缸產(chǎn)生制動(dòng)蹄的張開力進(jìn)行制動(dòng)，而駐車制動(dòng)則是用制動(dòng)操縱手柄通過(guò)鋼索拉繩及杠桿等機(jī)械操縱系統(tǒng)進(jìn)行操縱。雙向增力式制動(dòng)器也廣泛用作汽車的中央制動(dòng)器，因?yàn)轳v車制動(dòng)要求制動(dòng)器正向、反向的制動(dòng)效能都很高，而且駐車制動(dòng)若不用于應(yīng)急制動(dòng)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生高溫，故其熱衰退問題并不突出。 但由于結(jié)構(gòu)問題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降。因此，在轎車領(lǐng)域上己經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)型車中使用，主要用于制動(dòng)負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動(dòng)。 圖2.6 雙向增力式制動(dòng)器 6、凸輪式制動(dòng)器 目前所有國(guó)產(chǎn)汽車和部分外國(guó)汽車的氣壓制動(dòng)系中，都采用凸輪促動(dòng)的車輪制動(dòng)器，而且大都設(shè)計(jì)成領(lǐng)從蹄式，凸輪促動(dòng)的雙向自增力式制動(dòng)器只宜用作中央制動(dòng)器。 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)調(diào)整臂在制動(dòng)氣室的推動(dòng)下，帶動(dòng)制動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，推使兩制動(dòng)蹄壓靠制動(dòng)鼓，制動(dòng)凸輪的工作表面輪廓是中心對(duì)稱的兩段偏心圓弧。這種凸輪的促動(dòng)力對(duì)凸輪中心的力臂是隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化的，因而即使輸入制動(dòng)凸輪軸的力矩不變，凸輪對(duì)蹄的促動(dòng)力也會(huì)隨凸輪轉(zhuǎn)角而變化。 2.4方案確定 本次設(shè)計(jì)以CQ3253TMG384型貨車為依據(jù)，采用領(lǐng)從蹄鼓式制動(dòng)器，且為凸輪式制動(dòng)器。由于重型貨車的行駛速度一般較低，而且通常是是長(zhǎng)距離運(yùn)輸，則采用操縱輕便，工作可靠，不易出故障，維修方便的氣壓制動(dòng), 一般氣壓制動(dòng)的重型貨車都采用凸輪制動(dòng)器。 2.5本章小結(jié) 本章確定了制動(dòng)系統(tǒng)方案為制動(dòng)系統(tǒng)采用氣壓制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)為后輪鼓式制動(dòng)器，并采用氣壓制動(dòng)，制動(dòng)凸輪與制動(dòng)蹄之間采用滾輪傳動(dòng)，借以提高機(jī)械效率。 第3章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用CQ3253TMG384貨車的具體參數(shù)如下： 整車質(zhì)量： 空載：8900kg 滿載：18900kg 質(zhì)心至前軸的距離： 空載：2674mm 滿載：3822mm 質(zhì)心至后軸的距離： 空載：2926mm 滿載：1778mm 質(zhì)心高度： 空載：hg=1052mm 滿載：hg=1211mm 軸 距： L=5600mm 最高車速： 85km/h 輪 胎： 11.00-20 3.2同步附著系數(shù)的分析 汽車制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任意角速度＞0的車輪，其力矩平衡方程為 （3.1） 式中：—制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N?m； ―地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N； ―車輪有效半徑，m。 令 （3.2） 稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力。 一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好[6]。 任何附著系數(shù)路面上前后同時(shí)抱死的條件為（=0.85）： （3.3） （3.4） 式中：G-汽車重力； —前制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —后制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —質(zhì)心到前軸的距離，mm； —質(zhì)心到后軸的距離，mm。 得： =71914N =78522N 一般常用制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)來(lái)表示分配比例 前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例影響到汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。要確定值首先就要選取同步附著系數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，我們總是希望前輪先抱死（）。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦以及我國(guó)道路條件，車速不高，所以本車型取0.5左右為宜。 由 （3.5） 式中：—同步附著系數(shù)； —質(zhì)心高度，mm； —軸距，mm； —質(zhì)心到后軸的距離，mm 得： (1)當(dāng)＜時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力； (2)當(dāng)＞時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性； (3)當(dāng)＝時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。 分析表明[14]，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用[6]。 根據(jù)相關(guān)資料查出貨車0.5，故取=0.74。 為保證汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和有足夠的附著系數(shù)利用率，ECE的制動(dòng)法規(guī)規(guī)定，在各種載荷條件下，轎車在0.15q0.8，其他汽車在0.15q0.3的范圍內(nèi)，前輪應(yīng)先抱死；在車輪尚未抱死的情況下，在0.150.8的范圍內(nèi)，必須滿足q。 3.3 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定 應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。 雙軸汽車前后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前后車輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為 （3.6） 式中：—前制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —后制動(dòng)器制動(dòng)力，N； —質(zhì)心到前軸的距離，mm； —質(zhì)心到后軸的距離，mm。 —同步附著系數(shù)，0.74。 通常上式的比值為轎車1.3 到1.6，貨車為0.5到0.7。因此可知前后制動(dòng)器比值符合要求 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩： （3.7） 式中：——該車所能遇到的最大附著系數(shù)； ——制動(dòng)強(qiáng)度； ——車輪有效半徑； ——后軸最大制動(dòng)力矩； ——汽車滿載質(zhì)量； ——汽車軸距； 其中 故后軸Nm 前軸Nm 3.4鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)選擇 在有關(guān)的整車總布置參數(shù)和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式確定以后，就可以參考已有的同類型、同等級(jí)汽車的同類制動(dòng)器，對(duì)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行初選。 3.4.1 制動(dòng)鼓直徑 當(dāng)輸出力一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，制動(dòng)力矩也越大，散熱性能也越好。但止境的尺寸受到輪輞內(nèi)徑的限制，而且直徑的增大也使制動(dòng)鼓的質(zhì)量增大，使汽車的非懸掛質(zhì)量增大，而不利于汽車的行駛平順性。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈g隙，此間隙一般不小于20～30mm,以利于散熱通風(fēng)，也可避免由于輪輞過(guò)熱而損壞輪胎。由此間隙要求及輪輞的尺寸及渴求得制動(dòng)鼓直徑的尺寸。另外，制動(dòng)鼓直 D=20mm D=355.6-421.64 mm通過(guò)查表3.1得制動(dòng)鼓內(nèi)徑D=420mm 徑與輪輞直徑之比為 根據(jù)QC/T309-1999《制動(dòng)鼓工作及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》 制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)溫升不應(yīng)超過(guò)極限值。制動(dòng)鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。 表3.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑選取對(duì)照表 輪輞直徑/in 12 13 14 15 16 制動(dòng)鼓內(nèi)徑/mm 轎車 180 200 240 260 ---- 轎車 220 240 260 300 320 制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中是圓柱表面的配合來(lái)定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對(duì)轎車為15N·cm～20 N·cm；對(duì)貨車為30 N·cm～40 N·cm。微型轎車要求其制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差＜0.03mm，徑向跳動(dòng)量≤0.05mm，靜不平衡度≤1.5N.cm[11]。 制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由ll mm增至20 mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7mm～12mm；中、重型載貨汽車為13mm～18mm[8]。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。 由上述可以確定本次設(shè)計(jì)采用的材料是HT20-40；制動(dòng)鼓的壁厚是14.5mm；進(jìn)行制動(dòng)鼓建模的時(shí)候會(huì)用到這個(gè)數(shù)值。 3.4.2 摩擦襯片寬度b和包角β 摩擦襯片的包角可在900～1200范圍內(nèi)選取，試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角在900～1200時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度也最低，且制動(dòng)效能最高。再減小包角雖有利于散熱，但由于單位壓力過(guò)高將加速磨損。包角一般不宜大于1200，因過(guò)大不僅不利于散熱，而且易使制動(dòng)作永不平順，甚至可能發(fā)生自鎖。 摩擦襯片寬度較大可以降低單位壓力、減小磨損，但過(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使單位壓力不超過(guò)2.5 M的條件來(lái)選擇襯片寬度的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。另外，根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式制動(dòng)器總的摩擦襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大。而單個(gè)摩擦襯片的面積又決定與制動(dòng)鼓的半徑，襯片寬度及包角。即 （3.8） 式中，包角以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。 制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。 a、參考同類汽車選取，一般b/D=0.16～0.26,取0.25，故b=115mm b、取蹄包角 領(lǐng)蹄包角 從蹄包角 （3.9） 式中：—單個(gè)摩擦襯片的面積，mm2； —制動(dòng)鼓內(nèi)徑，mm； —摩擦片的寬度，mm； —領(lǐng)蹄包角，； —從蹄包角，； 得： =420×3.14×105（100+100）/360= 80776.5mm2 c、摩擦襯片起始角，一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令： 有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。 3.4.3 制動(dòng)器中心到張開力P作用線和距離e 在保證輪缸能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件，應(yīng)使距離e盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)可取 e=0.8R （3.10） 式中：—制動(dòng)器中心到張開力距離mm； —制動(dòng)鼓半徑，mm。 故e=168mm 3.4.4制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置是k 與 c 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 是應(yīng)盡可能地小, 以不使兩制動(dòng)蹄端毛面相碰擦為準(zhǔn)，使尺寸 c 盡可能地大，設(shè)計(jì)可定 c=0.8R （3.11） 式中：c—制動(dòng)器中心到張開力距離mm； —制動(dòng)鼓半徑，mm。 故c=168mm K盡可能的小，以使c盡可能的大，初步設(shè)計(jì)取k=28mm。 制動(dòng)蹄的支承采用二自由度制動(dòng)篩的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。青銅偏心輪可保持制動(dòng)蹄腹板上的支承孔的完好性并防止這些零件的腐蝕磨損。 具有長(zhǎng)支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開槽供制動(dòng)蹄腹板張開端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。 制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4.5mm～5mm；貨車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長(zhǎng)，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小[9]。 本次制動(dòng)蹄采用的材料為Q235。 制動(dòng)蹄腹板和緣翼的厚度取6mm，摩擦襯片的厚度取10mm。 3.4.5摩擦片摩擦系數(shù) 選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單獨(dú)地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5之間，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)越高的材料，其耐磨性越差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的摩擦片材料溫度低于250度時(shí)，保持摩擦系數(shù)在0 .3～0.4已無(wú)大問題。因此，在假設(shè)的理想條件下計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，取0.3可使計(jì)算結(jié)果接近世紀(jì)。另外，在選擇摩擦材料時(shí)應(yīng)盡量采用減少污染和對(duì)人體無(wú)害的材料。 制動(dòng)摩擦材料應(yīng)只有角而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能要好，不應(yīng)在溫升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水(油、制動(dòng)液)率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率(要求摩擦襯塊么300℃的加熱板上：作用30min后，背板的溫度不越過(guò)190℃)和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗打、抗剪切、抗彎購(gòu)性能和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕丁? 當(dāng)前，在制動(dòng)器生產(chǎn)中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑(出無(wú)機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成)勺噪聲消除別(主要成分為石墨)等混合后，在高溫廠模壓成型的。模壓材料的撓性較差．故應(yīng)按襯片或襯塊規(guī)格模壓[3]。其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能及其他性能。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。 3.4.6制動(dòng)底板的材料選擇 制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置[5]。制功底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可聯(lián)鑄鐵KTH370—12的制動(dòng)底板。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計(jì)采用KTH370—12。 3.4.7制動(dòng)氣室的選擇 制動(dòng)氣室有膜片式和活塞式兩種。膜片式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)室壁的加工要求不高，無(wú)摩擦副，密封性好?；钊降男谐梯^長(zhǎng)，推力一定但有磨損，通過(guò)比較我選擇膜片式制動(dòng)氣室。 兩蹄的張開力、與制動(dòng)氣室的推力之間的關(guān)系由下式表示： （3.12） 式中：—，對(duì)凸輪中心的力臂，mm； —力對(duì)凸輪軸線的力臂，mm； 得： N 為了輸出力，制動(dòng)氣室的工作面積為 （3.13） 式中：—制動(dòng)氣室的工作壓力，MPa； 得： mm2 制動(dòng)氣室的工作半徑為 （3.14） 式中：—制動(dòng)氣室的工作面積，mm2 ； 得： mm 則取77mm 3.5同一制動(dòng)器各蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩 在計(jì)算鼓式制動(dòng)器時(shí)，必須建立制動(dòng)蹄對(duì)制動(dòng)鼓的壓緊力與所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩之間的關(guān)系，其計(jì)算公式如下 對(duì)于增勢(shì)蹄： （3.15） （3.16） 其中： 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。 =239.7 對(duì)于減勢(shì)蹄： （3.17） （3.18） 式中： 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。 =235.4 增勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩 = 減勢(shì)蹄的制動(dòng)力矩 制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 凸輪張開機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器由于，故所需的張開力為 N N 計(jì)算蹄式制動(dòng)器必須檢查蹄有無(wú)自鎖的可能。蹄式制動(dòng)器的自鎖條件為 即式 成立，則不會(huì)自鎖。 故此蹄式制動(dòng)器不會(huì)自鎖。 3.6制動(dòng)器制動(dòng)因數(shù)計(jì)算 1、領(lǐng)蹄制動(dòng)蹄因數(shù)： 圖3.1 鼓式制動(dòng)器簡(jiǎn)化受力圖 根據(jù)公式 ： （3.19） 得 ： =0.79 h/b=2;c/b=0.8 2、從蹄制動(dòng)蹄因數(shù) 根據(jù)公式 （3.20） 得 =0.48 3.7本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是完成了同步附著參數(shù)及鼓式制動(dòng)器的基本參數(shù)設(shè)計(jì)，還確定了鼓式制動(dòng)器的主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第4章 制動(dòng)性能分析 汽車的制動(dòng)性是指汽車在行駛中能利用外力強(qiáng)制地降低車速至停車或下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車速的能力。 4.1制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 汽車制動(dòng)性能主要由以下三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)： （1）制動(dòng)效能，即制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度； （2）制動(dòng)效能的穩(wěn)定性，即抗衰退性能； （3）制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，即制動(dòng)時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑、以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能[2]。 4.2制動(dòng)效能 制動(dòng)效能是指在良好路面上，汽車以一定初速度制動(dòng)到停車的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)汽車的減速度。制動(dòng)效能是制動(dòng)性能中最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車的制動(dòng)效能就越好[9]。 4.3制動(dòng)效能的恒定性 制動(dòng)效能的恒定性主要指的是抗熱衰性能。汽車在高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度。因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程實(shí)際上是把汽車行駛的動(dòng)能通過(guò)制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問題。 4.4制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動(dòng)時(shí)汽車給定路徑行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)。若制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力。則汽車將偏離原來(lái)的路徑。 制動(dòng)過(guò)程中汽車維持直線行駛，或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為方向穩(wěn)定性。影響方向穩(wěn)定性的包括制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況[5]。制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力時(shí)，汽車將偏離給定的行駛路徑。因此，常用制動(dòng)時(shí)汽車按給定路徑行駛的能力來(lái)評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，對(duì)制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度兩指標(biāo)測(cè)試時(shí)都要求了其試驗(yàn)通道的寬度。 方向穩(wěn)定性是從制動(dòng)跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力等方面考驗(yàn)。 制動(dòng)跑偏的原因有兩個(gè)： （1）汽車左右車輪，特別是轉(zhuǎn)向軸左右車輪制動(dòng)器制動(dòng)力不相等。 （2）制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)（互相干涉）。 前者是由于制動(dòng)調(diào)整誤差造成的，是非系統(tǒng)的。而后者是屬于系統(tǒng)性誤差。 側(cè)滑是指汽車制動(dòng)時(shí)某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。最危險(xiǎn)的情況是在高速制動(dòng)時(shí)后軸發(fā)生側(cè)滑。防止后軸發(fā)生側(cè)滑應(yīng)使前后軸同時(shí)抱死或前軸先抱死后軸始終不抱死[2]。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 4.5制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線分析 對(duì)于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)如下三種情況： （1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。 （2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。 （3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 所以，前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配將影響汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度，是設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系必須妥善處理的問題。 根據(jù)所給參數(shù)及制動(dòng)力分配系數(shù)，應(yīng)用MATLAB編制出制動(dòng)力分配曲線如下： 當(dāng)I線與β線相交時(shí)，前、后輪同時(shí)抱死。 當(dāng)I線在β線下方時(shí)，前輪先抱死。 當(dāng)I線在β線上方時(shí)，后輪先抱死 通過(guò)圖3.1可以看出相關(guān)參數(shù)和制動(dòng)力分配系數(shù)的合理性[16]。 4.6制動(dòng)減速度 制動(dòng)系的作用效果，可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià)。 假設(shè)汽車是在水平的，堅(jiān)硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。此時(shí)= （4.1） 式中：—汽車前、后輪制動(dòng)力矩的總合。 = M+ M=46820Nm r—滾動(dòng)半徑 r=542,5mm Ga—汽車總重 Ga=18900kg 代入數(shù)據(jù)得=46820/00.5425×18900=4.6m/s 貨車的制動(dòng)減速度應(yīng)在4.4-6m/s，所以符合要求。 4.7制動(dòng)距離S 在勻減速度制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離S為 S=1/3.6（t+ t/2）Va+ Va/254 （4.2） 式中：t—消除蹄與制動(dòng)鼓間隙時(shí)間，取0.2s t—制動(dòng)力增長(zhǎng)過(guò)程所需時(shí)間取0.6s 故S=1/3.6（0.2+ 0.6/2）30+ 30/254×0.85=8m 轎車的最大制動(dòng)距離為：S=0.1V+V/150 V取30km/小時(shí)。 S=0.1+30/150=9m S

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