1.5吨载货汽车后桥制动器设计 汽车设计课程设计 - 下载本文

汽车设计课程设计说明书

设计题目:设计“北京旗铃1.5吨轻型载货车后桥制动器”

设 计 者: 广廓 指导教师: 林慕义

北京信息科技大学 车辆教研室 2012年1月 15日

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目 录

第1章 绪 论........................................................................................................... 0

1.1 制动系统设计的意义................................................................................ 1 1.2 制动系统研究现状.................................................................................... 1 1.3 制动系系设计要求.................................................................................... 1 第2章 鼓式制动系统分析..................................................................................... 3

2.1 鼓式制动器的结构型式及选择.............................. 错误!未定义书签。

2.1.1领从蹄式制动器.............................................................................. 4 2.1.2双领蹄式制动器.............................................................................. 6 2.1.3双向双领蹄式制动器...................................................................... 6 2.1. 4单向增力式制动器......................................................................... 6 2.1.5双向增力式制动器.......................................................................... 7

第3章 制动系统设计计算..................................................................................... 8

3.1 制动系统主要参数数值............................................................................ 8

3.1.1 相关主要技术参数......................................................................... 8 3.1.2 同步附着系数的分析..................................................................... 9 3.2 制动器有关计算........................................................................................ 9

3.2.1 确定前后轴制动力矩分配系数β................................................. 9 3.2.2 制动器制动力矩的确定................................................................. 9 3.2.3 后轮制动器的结构参数与摩擦系数的选取............................... 10 3.3 制动器制动效能因数计算...................................................................... 10 3.4 制动器主要零部件的结构设计.............................................................. 14 第4章 制动性能分析........................................................................................... 16

4.1 制动性能评价指标.................................................................................. 16 4.2 制动效能.................................................................................................. 16 4.3 制动效能的恒定性.................................................................................. 16 4.4 制动时汽车的方向稳定性...................................................................... 17 4.5制动器制动力分配曲线分析................................................................... 17 4.6制动减速度j ............................................................................................ 18 4.7制动距离S ............................................................................................... 18 4.8 摩擦衬片(衬块)的磨损特性计算...................................................... 19 4.9 驻车制动计算.......................................................................................... 20 第5章 液压制动驱动机构的设计计算............................................................... 21

5.1 制动缸直径与工作容积.......................................................................... 21 5.2 制动主缸直径与工作容积...................................................................... 22 5.3 制动踏板力与踏板行程.......................................................................... 22 5.4 真空助力装置基本参数设计.................................................................. 24 参考文献................................................................................................................. 25

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第1章 绪 论

1.1 制动系统设计的意义

汽车是现代交通工具中用得最多,最普遍,也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置,是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高,为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。本次课程设计题目为鼓式制动系统设计。

通过查阅相关的资料,运用专业基础理论和专业知识,进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求:具有足够的制动效能以保证汽车的安全性;同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。

1.2 制动系统研究现状

车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作,由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全,因此制动性能是车辆非常重要的性能之一,改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。当车辆制动时,由于车辆受到与行驶方向相反的外力,所以才导致汽车的速度逐渐减小至0,对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计,因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础,由于这一过程较为复杂,因此一般在实际中只能建立简化模型分析,通常人们主要从三个方面来对制动过程进行分析和评价:

1)制动效能:即制动距离与制动减速度; 2)制动效能的恒定性:即抗热衰退性; 3)制动时汽车的方向稳定性;

目前,对于整车制动系统的研究主要通过路试或台架进行,由于在汽车道路试验中车轮扭矩不易测量,因此,多数有关传动系!制动系的试验均通过间接测量来进行汽车在道路上行驶,其车轮与地面的作用力是汽车运动变化的根据,在汽车道路试验中,如果能够方便地测量出车轮上扭矩的变化,则可为汽车整车制动系统性能研究提供更全面的试验数据和性能评价。

1.3 制动系设计要求

能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规规定的有关要求外,也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。

具有足够的制动效能,包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动效能是用在一定的制动初速度下或最大踏板力下的制动减速度和制动距离两项指标来评定。欧、美、日等国的有关标准或法规对这两项指标的规定。综合国外有关标

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准和法规,可以认为:进行制动效能试验时的制动减速度j,载货汽车应为4.4~5.5

2ms相应的最大制动距离st货车为0.15v+v2/115,式中第一项为反应距离;第二项为制动距离,st的单位为 m;v的单位为km/h.

工作可靠,汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置,且它们的制动驱动机构应是各自独立的。行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路,当其中一套失效时另一套应保证汽车制动效能不底于正常的30%;驻车 制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。

制动效能的热稳定性好。汽车的高速制动、短时间内的频繁重复制动,尤其是下长破时的连续制动,都会引起制动器的温升过快,温度过高特别下长坡时的频繁制动可使制动器摩擦副的温度达3000C~4000C 有时甚至高达7000C..此时,制动摩擦副的摩擦系数会急剧减小,使制动效能下降而发生热衰退现象。制动器发生热衰退后,经过散热、降温和一定次数的和缓使用使摩擦表面得到磨合,其制动效能可重复恢复,这称为热恢复。提高摩擦材料的高温摩擦稳定性,增大制动鼓、盘的热容量,改善其散热性或采用强制冷却装置,都是提高抗热衰退的措施。

制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后,会因水的润滑作用使摩擦系数急剧减少而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动5~15次,即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料吸水率低,其摩擦性能恢复迅速。也应防泥沙、污物等进入制动器工作表面,否则会使制动效能降低并加速磨损。某些越野车为了防止水和泥沙浸入而采用封闭的制动器。

制动时的操作稳定性好。即使任何速度制动,汽车都不应当失去操作性和方向稳定性。为此,汽车前、后轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时,将失去操作性;后轮抱死而侧滑甩尾,会失去方向稳定性;当左、右轮的制动力矩差值超过50%时,会发生制动时汽车跑偏。

制动踏板和手柄的位置和行程符合人—机工程学的要求,即操作方便性好,操作轻便,舒适,能减少疲劳。踏板形成;对货车应不大于160~200mm。各国法规规定,制动的最大踏板力一般为150N(轿车)~700N(货车)。设计时,紧急制动(约占制动总次数的5%~10%)踏板力的选取范围:货车为350~550N,采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。应急制动时的手柄拉力以不大于400~500N为宜。

作用滞后的时间要尽可能地短,包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间(制冻滞后时间)和从放开踏板至完全解除制动的时间(解除制动滞后时间)。

制动时不应产生震动和噪音。与悬架、转向装置不产生运动干涉,在车轮跳

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动或汽车转向时不会引起自行制动。制动系中应有音响或光信号等警报装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效;制动系中也有必要的安全装置,例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏,应有防止压缩空气继续漏失的装置;在行驶过程中挂车一旦脱挂,亦应有安全装置驱动使驻车制动将其挺驻。

能全天候使用,气温高时液压制动管路不应有气阻现象;气温低时液压制动管路不应出现结冰。制动系的机件应使用寿命长、制造成本低;对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求,应力求减小制动时飞散到大气的有害于人体的石棉纤维。

第2章 鼓式制动系统分析

2.1 鼓式制动器的结构型式及选择

鼓式制动器分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动器,后者则安装在制动地板上,而制动地板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上或变速器,分动器壳或其相固定的支架上,起旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮毂上,而中央制动器的制动鼓则固定在变速器或分动器的第二周后端。制动时,利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力据,故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带,其旋转摩擦元件为制动鼓,并利用制动骨的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面,产生摩擦力矩作用于制动鼓,故又称为带式制动器,由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器,而且在汽车上已很少采用,所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器,通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。

制动蹄按其张开时的转动方向与制动鼓的旋转方向是否一致而分为领蹄和从蹄两种类型。制动蹄张开的转动方向与制动骨的旋转方向一致的制动蹄称为领蹄,两者方向不一致的称为从蹄。

鼓式制动器按蹄的类型分为:领从蹄式制动器,双领蹄式制动器,双向双领蹄式制动器,单向增力式制动器和双向增力式制动器。

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