汽車盤式制動器制動系統(tǒng)的設(shè)計與校核計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11907汽車盤式制動器制動系統(tǒng)的設(shè)計與校核計算案例 1301681.1盤式制動器的主要零部件的設(shè)計 179451.1.1制動盤 1146831.1.2制動鉗 1118751.1.3制動襯塊 2128641.1.4摩擦材料 2125421.1.5制動間隙的調(diào)整 2154071.2盤式制動器設(shè)計計算 2207461.2.1單個制動襯片摩擦力矩及制動器制動力矩的計算 2187201.3前后輪制動器制動力矩確定 3284421.3.1制動力 3317211.3.2前、后制動器制動力的確定 474151.3.3理想前后制動器制動力分配曲線 5226111.3.4同步附著系數(shù)的選擇以及制動器制動力分配系數(shù)的確定 6112261.3.5計算前輪最大制動力矩 7155851.3.6計算后輪最大制動力矩 7209061.3.7計算前后輪制動力矩的比值 7152671.4襯塊磨損特性計算 7176491.1.1比能量耗散率 721194（1）制動器比能量耗散率e： 7280641.1.2比摩擦力f0 81.1盤式制動器的主要零部件的設(shè)計1.1.1制動盤制動盤通常由珠光灰鑄鐵制成。有兩種結(jié)構(gòu)形狀，一種是扁平型，另一種是高帽型。后者用于卡鉗盤式制動器。圓柱部分的長度取決于布局的大小。盤式制動器盤式制動器的工作環(huán)境比較高。由于高強度制動條件下盤式制動器的升溫速度不能太高，因此采用通風(fēng)盤式，通風(fēng)肋數(shù)為24個。這樣有利于散熱。因為制動時會產(chǎn)生大量的熱，因此要具有較高的強度，為了避免產(chǎn)生大量的熱，制動盤的粗糙度要好，因此要具有良好的平整度。1.1.2制動鉗制動鉗由可用鍛鑄鐵KTH370-12制造，有的制動鉗也可用球墨鑄鐵QT400-18制造，還有的可以用輕合金制造，例如用鋁合金壓鑄。制動鉗可安裝在半軸前方也可安裝在半軸后方，安裝在半軸前方時，可有效避免汽車行駛時，車輪甩出的污泥和污水進入制動鉗，安裝在半軸后方時，可減少車輪輪轂軸承的合成載荷。因為制動時會產(chǎn)生大量的熱，因此制動鉗的選取應(yīng)該具有較高的強度。1.1.3制動襯塊制動塊由兩個部件分組成一個是摩擦部分，另一個是為了安裝設(shè)計的背板部分，他們通過擠壓直接合成一體。襯塊設(shè)計為扇形的結(jié)構(gòu)，活塞與制動塊背板間加裝消音片，并且活塞應(yīng)盡量多地壓在消音片上，這樣更能減少噪聲。制動塊背板由鋼板制成，制動塊應(yīng)該加裝制動報警器，在襯塊磨損到一定量時實現(xiàn)報警，保證制動安全性[13]。1.1.4摩擦材料制動摩擦材料應(yīng)該具有良好的耐磨性，制動時不應(yīng)該產(chǎn)生噪聲，不應(yīng)該發(fā)出不良的，難聞的氣味，應(yīng)該具有抗壓，抗拉，抗彎曲的性能，不應(yīng)該特別容易受熱變形，熱膨脹率要小。各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達0.7。設(shè)計計算制動器時一般取f=0.3～0.35。因為摩擦系數(shù)越高，摩擦性能越差，所以這次我取得摩擦系數(shù)是0.3。1.1.5制動間隙的調(diào)整一般情況下，制動盤的間隙在0.1-0.3mm，為了能夠使制動盤轉(zhuǎn)動，此次我取0.15。1.2盤式制動器設(shè)計計算1.2.1單個制動襯片摩擦力矩及制動器制動力矩的計算單個制動襯片摩擦力矩的計算公式為：（1.1）一個車輪有兩個制動摩擦襯片，因此一個制動器摩擦力矩的計算公式為：（1.2）假設(shè)摩擦盤表面平整，制動盤受到的壓力均勻的，處處相等，那么制動器制動力矩也可以根據(jù)下列公式計算：（1.3）其中f是制動襯塊摩擦系數(shù)，F(xiàn)0是單側(cè)制動塊對制動盤的壓緊力，Re是有效半徑。其中：（1.4）Aw是活塞輪缸端面面積，根據(jù)手冊查的轎車的活塞輪缸壓力一般不超過10-12MPa，盤式制動器可以取高一點，我取得是P0=12MPa（1.5）Dw是輪缸直徑，由設(shè)計手冊查得當壓力為12MPa時，dw=59mm,則根據(jù)（1.5）公式計算出結(jié)果Aw=2734mm2.根據(jù)公式（1.3）求得Tf=2221.38將上述結(jié)果代入（1.1）求得單個制動襯塊的摩擦力矩是1112.20。1.3前后輪制動器制動力矩確定1.3.1制動力地面制動力：地面制動力是有制動器摩擦力矩引起的由地面提供的，阻礙汽車行駛的外力。它受兩個摩擦副的制約，一個是輪胎與地面間的摩擦力，也就是熟話說的附著力，另一個是制動盤內(nèi)摩擦襯片與制動盤制動鼓之間的摩擦力。制動器制動力：為了克服制動器摩擦力矩在輪胎邊緣施加的能使輪胎轉(zhuǎn)動的力。地面制動力，制動器制動力與地面附著力之間的關(guān)系。圖1.1制動過程中地面制動的動力、制動器制動力，附著力三者之間的關(guān)系由圖1.2分析可知，汽車剛開始制動時，緩慢踩下制動踏板，此時制動器制動力等于地面附著力，繼續(xù)增大制動踏板力，當超過某一值時，此時地面制動力保持在一個固定的值不在增加，制動器制動力繼續(xù)沿直線上升，而這個固定的值就是地面附著力，也就是說，當?shù)孛嬷苿恿_到地面附著力時，地面制動力達到最大值不在增加，因此可以看出，地面制動力首先受制動器制動力的影響，其次還受到地面附著力的制約。只有制動器提供足夠大的地面制動力，同時地面提供足夠大的附著力，才能獲得足夠大的地面制動力。即1.3.2前、后制動器制動力的確定圖1.2制動時汽車的受力圖圖1.2中：Z1是地面對前輪的法向反作用力（N）;首先對前輪接地點取力矩得：（1.6）然后對后輪接地點去力矩得：（1.7）讓，z叫做制動強度，如果在不一樣的路面上制動時，前后車輪都抱死，那么此時z=Φ從而求得地面法向反作用力為:（1.8）(1.9)1.3.3理想前后制動器制動力分配曲線什么叫做理想的前后制動器制動力分配曲線，首先要知道汽車抱死時可能會出現(xiàn)的三種情況：要么前輪先抱死，要么后輪先抱死，要么兩者同時抱死，這三種情況，前兩種都是不穩(wěn)定的工況，第三種情況是最穩(wěn)定的工況，第三種情況下，可以避免前輪失去轉(zhuǎn)向能力以及后輪出現(xiàn)側(cè)滑，同時對附著條件的利用也是最好的。因此制動時，前后車輪同時抱死時，對附著條件的利用，對汽車方向穩(wěn)定性均有利。此時，前后制動器制動力分配曲線為理想的前后制動力制動器分配曲線。此時前后制動器制動力的和等于制動時的附著力，并且，前后單獨制動器的制動力等于前后輪各自的附著力。（1.10）（1.11）消去變量φ，得：（1.12）根據(jù)公式（1.12）畫成曲線，這個曲線就是理想的前后輪制動器制動力分配曲線，也就是制動時，前后車輪同時抱死時的制動器制動力分配曲線，簡稱I曲線。圖1.3理想前后制動器制動力分配曲線I曲線還是前后車輪都抱死時前后地面制動力分配曲線，也是前后地面附著系數(shù)關(guān)系曲線。1.3.4同步附著系數(shù)的選擇以及制動器制動力分配系數(shù)的確定同步附著系數(shù)是由汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的，當一個汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，同步附著系數(shù)也就確定了。國內(nèi)有推薦轎車滿載時候的同步附著系數(shù)取≥0.6；貨車滿載的時候取≥0.5為宜[14]。因為汽車在道路良好的路面上以一定速度制動時，除了制動強度等于同步附著系數(shù)這個情況外，其他情況都是路面附著系數(shù)大于制動強度。因此，在同步附著系數(shù)的道路上制動，效果以及穩(wěn)定性最好。本次設(shè)計比亞迪F3為轎車，因此我取同步附著系數(shù)為0.7。對于市面上大多數(shù)轎車而言，兩軸汽車的前后制動器制動力之比值都是定值，通常用前軸制動器制動力與汽車總的制動器制動力之比來表示制動器制動力分配系數(shù)。用符號β表示。即:（1.13）是前制動器制動力，是總制動器制動力。總的制動器制動力：(1.14)是后制動器制動力。(1.15)用來表示，以來表示斜率，這是一個通過原點的直線，這條直線就是實際前后制動器制動力分配線，簡稱β線。根據(jù)公式：(1.16)將選定的同步附著系數(shù)代入（1.16）中得β=0.66將β=0.66代入到公式（1.15）中得:1.3.5計算前輪最大制動力矩因為上面已經(jīng)求出前后輪制動力，因此根據(jù)公式:（1.17）代入車輪的工作半徑已經(jīng)前輪制動力求得前輪最大制動力矩為1775N.M1.3.6計算后輪最大制動力矩將車輪工作半徑以及后輪最大制動力矩代入如下公式：（1.18）得出后輪最大制動力矩為911.4N.M1.3.7計算前后輪制動力矩的比值將前后輪最大制動力矩代入如下公式：（1.19）得出前后輪制動力矩比值為0.52。1.4襯塊磨損特性計算1.1.1比能量耗散率（1）制動器比能量耗散率e：制動塊摩擦面積：制動初速度取V1=100km/h根據(jù)公式:（1.20）將初速度代入得t=1.73s單個前輪制動器比能量耗散率：（1.21）單個前輪