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

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图 2-1 鼓式制动器简图

(a)领从蹄式(用凸轮张开);(b)领从蹄式(用制动轮缸张开);(c)双领蹄式(非

双向,平衡式);(d)双向双领蹄式;(e)单向增力式;(f)双向增力式

2.1.1、领从蹄式制动器

如图2-1(a)、(b)所示,图上方的旋向箭头代表汽车前进时制动鼓的旋转方向(制动鼓正向旋转),蹄1为领蹄,蹄2为从蹄。汽车倒车时制动鼓的变为反向旋转,随之领蹄与从蹄相互对调。制动鼓正、反向旋转时总具有一个领蹄和一个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。由图2-1(a)、(b)可见,领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧,即摩擦力矩具有“增势”作用,故又称增势蹄;而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势,即摩擦力矩具有“减势”作用,故又称减势蹄。“增势”作用使领蹄所受的法向反力增大,而“减势”作用使从蹄所受的法向反力减小。

1?P2?P的领从蹄式制动器结构,如图2-1(b)所示,两对于两蹄的张开力P蹄压紧制动鼓的法向力相等。但当制动鼓旋转并制动时,领蹄由于摩擦力矩的“增势”作用,使其进一步压紧制动鼓而使其所受的法向反力加大;从蹄由于摩擦力矩的“减势”作用而使其所受的法向反力减小。这样,由于两蹄所受的法向反力不等,不能相互平衡,其差值由车轮轮毂轴承承受。这种制动时两蹄法向反力不能相互平衡的制动器也称为非平衡式制动器。液压或楔块驱动的领从蹄式制动器

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均为非平衡式结构,也叫做简单非平衡式制动器。非平衡式制动器将对轮毂轴承造成附加径向载荷,而且领蹄摩擦衬片表面的单位压力大于从蹄的,磨损较严重。为使衬片寿命均衡,可将从蹄的摩擦衬片包角适当地减小。

对于如图2-1 (a)所示具有定心凸轮张开装置的领从蹄式制动器,制动时,凸轮机构保证了两蹄等位移,作用于两蹄上的法向反力和由此产生的制动力矩分别相等,而作用于两蹄的张开力P1、P2则不等,且必然有P1

领从蹄式制动器的两个蹄常有固定的支点。张开装置有凸轮式、楔块式、曲柄式和具有两个或四个等直径活塞的制动轮缸式。后者可保证作用在两蹄上的张开力相等并用液压驱动,而凸轮式、楔块式和曲柄式等张开装置则用气压驱动。当张开装置中的制动凸轮和制动楔块都是浮动的时,也能保证两蹄张开力相等,该凸轮称为平衡凸轮。非平衡式的制动凸轮的中心固定不能浮动,不能保证作用在两蹄上的张开力相等。

领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平,但由于其在汽车前进和倒车时的制动性能不变,结构简单,造价较低,也便于附装驻车制动机构,故仍广泛用作载货汽车的前、后轮以及轿车的后轮制动器。

根据支承结构及调整方法的不同,领从蹄鼓式液压驱动的车轮制动器又有不同的结构方案,如图 2-2所示。

图 2-2 领从蹄式制动器的结构方案(液压驱动)

(a)一般形式;(b)单固定支点,轮缸上调整;

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(c)双固定支点,偏心轴调整;(d)浮动蹄片,支点端调整

2.1.2、双领蹄式制动器

当汽车前进时,若两制动蹄均为领蹄的制动器,称为双领蹄式制动器。但这种制动器在汽车倒车时,两制动蹄又都变为从蹄,因此,它又称为单向双领蹄式制动器。两制动蹄各用一个单活塞制动轮缸推动,两套制动蹄、制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的,因此两蹄对鼓作用的合力恰好相互平衡,故属于平衡式制动器。

双领蹄式制动器有高的正向制动效能,但倒车时则变为双从蹄式,使制动效能大降。中级轿车的前制动器常用这种型式,这是由于这类汽车前进制动时,前轴的动轴荷及附着力大于后轴,而倒车时则相反,采用这种结构作为前轮制动器并与领从蹄式后轮制动器相匹配,则可较容易地获得所希望的前、后轮制动力分配(

Ff1?Ff2)并使前、后轮制动器的许多零件有相同的尺寸。它不用于后轮还由

于有两个互相成中心对称的制动轮缸,难于附加驻车制动驱动机构。

2.1.3、双向双领蹄式制动器

当制动鼓正向和反向旋转时两制动蹄均为领蹄的制动器,称为双向双领蹄式制动器。其两蹄的两端均为浮式支承,不是支承在支承销上,而是支承在两个活塞制动轮缸的支座上或其他张开装置的支座上)。当制动时,油压使两个制动轮缸的两侧活塞或其他张开装置的两侧均向外移动,使两制动蹄均压紧在制动鼓的内圆柱面上。制动鼓靠摩擦力带动两制动蹄转过一小角度,使两制动蹄的转动方向均与制动鼓的旋转方向一致;当制动鼓反向旋转时,其过程类同但方向相反。因此,制动鼓在正向、反向旋转时两制动蹄均为领蹄,故称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。由于这种制动器在汽车前进和倒退时的性能不变,故广泛用于中、轻型载货汽车和部分轿车的前、后轮。但用作后轮制动器时,需另设中央制动器。

2.1.4、单向增力式制动器

单向增力式制动器的两蹄片只有一个固定支点,两蹄下端经推杆相互连接成一体,制动器仅有一个轮缸用来产生推力张开蹄片。

汽车前进制动时,两蹄片皆为领蹄,次领蹄上不存在轮缸张开力,而且由于领蹄上的摩擦力经推杆作用到次领蹄,使制动器效能很高,居各式制动器之首。

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与双向增力式制动器比较,这种制动器的结构比较简单。因两块蹄片都是领蹄,所以制动器效能稳定性相当差。倒车制动时,两蹄又皆为从蹄,使制动器效能很低,又因两蹄片上单位压力不等,造成蹄片磨损不均匀,寿命不一样,这种制动器只有一个轮缸,故不适合用于双回路驱动机构,另外由于两蹄片下部联动,使调整蹄片间隙变得困难。

因此少数总质量不大的商用车用其作为前轮制动器。 2.1.5、双向增力式制动器

双向增力式制动器的两蹄片端部有一个制动时不同时使用的共同支点,指点下方有一个轮缸,内装两个活塞用来同时驱动张开两蹄片,两蹄片下方经推杆连成一体。

与单向增力式制动器不同的是,次领蹄上也作用由来自轮缸活塞推压的张开力,尽管这个张开力的作用效果较小,但因次领蹄下端受有来自领蹄经推杆作用的张开力很大,结果次领蹄上的制动力矩能达到主领蹄制动力的2-3倍。因此,采用这种制动器以后,即使制动驱动机构中不用伺服装置,也可以借助很小的踏板力得到很大的制动力矩,这种制动器前进与倒车的制动效果不变。

双向增力式制动器因两蹄片均有领蹄,所以制动器效能稳定性差。除此之外,两蹄片上单位压力不等,故磨损不均匀,寿命不同,调整间隙工作与单向增力式一样比较困难,因只有一个轮缸,故制动器不适合用于有的双回路驱动机构。

双向增力式制动器在大型高速轿车上用的较多,而且常常将其作为行车制动与驻车制动共用的制动器,但行车制动是由液压经制动轮缸产生制动蹄的张开力进行制动,而驻车制动则是用制动操纵手柄通过钢索拉绳及杠杆等机械操纵系统进行操纵。

双向增力式制动器也广泛用作汽车的中央制动器,因为驻车制动要求制动器正向,反向的制动效能都很高,而且驻车制动若不用于应计制动时也不会产生高温,故其热衰退问题并不突出。

还应指出,制动器的效能不仅与制动器的结构型式、结构参数和摩擦系数有关,也受到其他有关因素的影响。例如制动蹄摩擦衬片与制动鼓仅在衬片的中部接触时,输出的制动力矩就小;而在衬片的两端接触时,输出的制动力矩就大。制动器的效能常以制动器效能因数或简称为制动器因数BF(brake factor)来衡量,

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制动器因数BF可用下式表达:

BF=(fN1+fN2) (2-1) P式中 fN1,fN2:——制动器摩擦副间的摩擦力(见图2-1);

N1,N2:——制动器摩擦副间的法向力,对平衡式鼓式制动器和盘式制动器: N1=N2

f—制动器摩擦副的摩擦系数;

P—鼓式制动器的蹄端作用力(见图2-1),盘式制动器衬块上的作用力。 基本尺寸比例相同的各种内张型鼓式制动器以及盘式制动器的制动器因数BF与摩擦系数f之间的关系。BF值大,即制动效能好。在制动过程中由于热衰退,摩擦系数是会变化的,因此摩擦系数变化时,BF值变化小的,制动效能稳定性就好。

综上所述,考虑到领从蹄式制动器的效能及稳定性均处于中等水平,且其在汽车前进和倒车时的制动性能不变,结构简单,造价较低,也便于附装驻车制动机构,广泛用作载货汽车的前、后轮以及轿车的后轮制动器。因此,本设计后轮制动器采用双固定支点的领从蹄式制动器。

第3章 制动系统设计计算

3.1制动系统主要参数数值

3.1.1相关主要技术参数

额定功率(kW):76 扭矩(N·m):245 最高车速(KM/h):95 轴距(mm):3308 额定载重(吨):1.7 整车整备质量(kg):2485 最大设计总质量(kg):4410 后桥载荷(kg):2825 轮胎规格:7.00-16,7.50-16

车轮工作半径(mm):383.27 (GB9744-1997) 质心位置(mm): L1=2119mm L2= 1189mm

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