制动系设计汽车设计

第 八 章 制 动 系 设 计 第 八 章 制 动 系 设 计 8-1 概 述 8-2 制 动 器 的 结 构 方 案 分 析 8-3 制 动 器 主 要 参 数 的 确 定 8-4 制 动 器 的 设 计 与 计 算 8-5 制 动 驱 动 机 构 8-6 制 动 力 调 节 机 构 8-7 制 动 器 的 主 要 结 构 元 件 8-1概 述 功 用 : 使 汽 车 以 适 当 的 减 速 度 降 速 行 驶 直 至 停 车 ; 在 下 坡 行 驶 时 使 汽 车 保 持 适 当 的 稳 定 车 速 ; 使 汽 车 可 靠 地 停 在 原 地 或 坡 道 上 。 行 车 制 动 装 置驻 车 制 动 装 置应 急 制 动 装 置辅 助 制 动 装 置 汽 车 制 动 系 统 图 组 制 动 系 应 满 足 如 下 要 求 ： 1） 足 够 的 制 动 能 力 。 2） 工 作 可 靠 。 3） 不 应 当 丧 失 操 纵 性 和 方 向 稳 定 性 。 4） 防 止 水 和 污 泥 进 入 制 动 器 工 作 表 面 。 5） 热 稳 定 性 良 好 。 6） 操 纵 轻 便 ， 并 具 有 良 好 的 随 动 性 。 7） 噪 声 尽 可 能 小 。 8） 作 用 滞 后 性 应 尽 可 能 短 9） 摩 擦 衬 片 （ 块 ） 应 有 足 够 的 使 用 寿 命 10） 调 整 间 隙 工 作 容 易 11） 报 警 装 置 8-2制 动 器 的 结 构 方 案 分 析 摩 擦 式液 力 式 -缓 速 器 电 磁 式 磨 擦 副 结 构 鼓 式盘 式带 式 -中 央 制 动 器 分 领 从 蹄 式 、 双 领 蹄 式 、 双 向 双 领 蹄 式 、 双 从 蹄 式 、 单 向 增 力 式 、 双向 增 力 式 等 几 种 一 、 鼓 式 制 动 器 主 要 区 别 ： 蹄 片 固 定 支 点 的 数 量 和 位 置 不 同 ; 张 开 装 置 的 形 式 与 数 量 不 同 ; 制 动 时 两 块 蹄 片 之 间 有 无 相 互 作 用 。 制 动 器 效 能 :制 动 器 在 单 位 输 入 压 力 或 力 的 作 用下 所 输 出 的 力 或 力 矩 。 制 动 器 效 能 因 数 :在 制 动 鼓 或 制 动 盘 的 作 用 半 径 R上 所 得 到 摩 擦 力 （ M/R） 与 输 入 力 F0之 比 ， RFMK 0 制 动 器 效 能 的 稳 定 性 : 效 能 因 数 K对 摩 擦 因 数 f的 敏 感 性 （ dK/df） 。 1.领 从 蹄 式每 块 蹄 片 都 有 自 己 的 固 定 支 点 ， 而 且 两 固 定 支 点 位 于 两 蹄 的 同 一 端 。 凸 轮 或 楔 块 式张 开 装 置 : 活 塞 轮 缸 （ 液 压 驱 动 ） 平 衡 凸 块 式楔 块 式平 衡 式非 平 衡 式 制 动 器 的 效 能 和 效 能 稳 定 性 ， 在 各 式 制 动 器 中 居 中 游 ;两 蹄 衬 片 磨 损 不 均匀 ， 寿 命 不 同 。 2.双 领 蹄 式两 块 蹄 片 各 有 自 己 的 固 定 支 点 ， 而 且 两 固 定 支 点 位 于 两 蹄 的 不 同 端 。 每 块 蹄 片 有 各 自 独 立 的 张 开 装 置 ， 且 位 于 与 固 定 支 点 相 对 应 的 一 方 。 制 动 器 的 制 动 效 能 相 当 高 ; 倒 车 制 动 时 ， 制 动 效 能 明 显 下 降 ; 两 蹄 片磨 损 均 匀 ， 寿 命 相 同 ; 结 构 略 显 复 杂 。 3.双 向 双 领 蹄 式两 蹄 片 浮 动 ， 始 终 为 领 蹄 。 制 动 效 能 相 当 高 ， 而 且 不 变 ， 磨 损 均 匀 ， 寿 命 相 同 。 4.双 从 蹄 式 两 块 蹄 片 各 有 自 己 的 固 定 支 点 ， 而 且 两 固 定 支 点 位 于 两 蹄 的 不 同 端 。制 动 器 效 能 稳 定 性 最 好 ， 但 制 动 器 效 能 最 低 。 5.单 向 增 力 式两 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 效 能 很 高 ， 制 动 器 效 能 稳 定 性 相 当 差 6.双 向 增 力 式制 动 器 效 能 很 高 ， 制 动 器 效 能 稳 定 性 比 较 差 两 蹄 片 端 部 各 有 一 个 制 动 时 不 同 时 使 用 的 共 用 支 点 ， 支 点 下方 有 张 开 装 置 ， 两 蹄 片 下 方 经 推 杆 连 接 成 一 体 二 、 盘 式 制 动 器钳 盘 式 (点 盘 式 制 动 器 )全 盘 式 (离 合 器 式 制 动 器 ) 固 定 钳 式 滑 动 钳 式 摆 动 钳 式 浮 动 钳 式 盘 式 制 动 器 有 如 下 优 点 ： 热 稳 定 性 好 ； 水 稳 定 性 好 ； 制 动 力 矩 与 汽 车 运 动 方 向 无 关 ； 易 于 构 成 双 回 路 制 动 系 ； 尺 寸 小 、 质 量 小 、 散 热 良 好 ； 衬 块 磨 损 均 匀 ； 更 换 衬 块 容 易 ；缩 短 了 制 动 协 调 时 间 ； 易 于 实 现 间 隙 自 动 调 整 。 8-3制 动 器 主 要 参 数 的 确 定一 、 鼓 式 制 动 器 主 要 参 数 的 确 定1.制 动 鼓 内 径 D轿 车 ： D/Dr=0.640.74货 车 ： D/Dr=0.700.83 ZBT24 005-89 制 动 鼓 工 作 直 径 及 制 动 蹄 片 宽 度 尺 寸系 列 2.摩 擦 衬 片 宽 度 b和 包 角 包 角 一 般 不 宜 大 于 120 。 制 动 衬 片 宽 度 尺 寸 系 列 见 ZB T24 005-89。 3.摩 擦 衬 片 起 始 角 04.制 动 器 中 心 到 张 开 力 F0作 用 线 的 距 离 e 使 距 离 e（ 图 8-7） 尽 可 能 大 , 初 步 设 计 时 可 暂 定 e=0.8R左 右 。 5.制 动 蹄 支 承 点 位 置 坐 标 a和 c使 a尽 可 能 大 而 c尽 可 能 小 。 初 步 设 计 时 ， 也 可 暂 定 a=0.8R左 右 。 二 、 盘 式 制 动 器 主 要 参 数 的 确 定1.制 动 盘 直 径 D 通 常 选 择 为 轮 辋 直 径 70%79% 2.制 动 盘 厚 度 h 实 心 制 动 盘 厚 度 可 取 为 1020mm; 通 风 式 制 动 盘 厚 度 取 为 2050mm; 采 用 较 多 的 是 2030mm 3.摩 擦 衬 块 外 半 径 R2与 内 半 径 R1 外 半 径 R2与 内 半 径 R1（ 图 8-11） 的 比 值 不 大 于 1.5 4.制 动 衬 块 面 积 A 1.63.5kg/cm2 8-4制 动 器 的 设 计 与 计 算 一 、 鼓 式 制 动 器 的 设 计 计 算 111111 cos BBCB 对 于 紧 蹄 的 径 向 变 形 1和 压 力 p1为 ： )sin( )sin( 11max11 11max11 app a两 个 自 由 度 的 紧 蹄 摩 擦 衬 片 的 径 向 变 形 规 律 : 1.压 力 沿 衬 片 长 度 方 向 的 分 布 规 律一 个 自 由 度 的 紧 蹄 摩 擦 衬 片 的 径 向 变 形 规 律 dBABBCB 111111111 sinsin 表 面 的 径 向 变 形 和 压 力 为 : app adR sinsinmax11 新 蹄 片 压 力 沿 摩 擦 衬 片 长 度 的 分 布 符 合 正 弦 曲 线 规 律 2.计 算 蹄 片 上 的 制 动 力 矩法 向 力 制 动 力 矩 对 于 紧 蹄 对 于 松 蹄 液 力 驱 动 自 锁 条 件 领 蹄 表 面 的 最 大 压 力 不 会 自 锁 二 、 盘 式 制 动 器 的 设 计 计 算单 侧 制 动 块 加 于 制 动 盘 的 制 动 力 矩 单 侧 衬 块 加 于 制 动 盘 的 总 摩 擦 力 有 效 半 径 m值 一 般 不 应 小 于 0.65。 平 面 度 允 差 为 0.012mm， 表 面 粗 糙 度 为 Ra0.71.3m， 两 摩 擦 表 面的 平 行 度 不 应 大 于 0.05mm， 制 动 盘 的 端 面 圆 跳 动 不 应 大 于 0.03mm。 三 、 衬 片 磨 损 特 性 的 计 算 摩 擦 衬 片 （ 衬 块 ） 的 磨 损 受 温 度 、 摩 擦 力 、 滑 磨 速 度 、 制 动 鼓 （ 制 动 盘 ） 的材 质 及 加 工 情 况 ， 以 及 衬 片 （ 衬 块 ） 本 身 材 质 等 许 多 因 素 的 影 响 ， 试 验 表 明 ， 影响 磨 损 的 最 重 要 的 因 素 还 是 摩 擦 表 面 的 温 度 和 摩 擦 力 。双 轴 汽 车 的 单 个 前 轮 及 后 轮 制 动 器 的 比 能 量 耗 散 率 鼓 式 制 动 器 的 比 能 量 耗 散 率 以 不 大 于 1.8W/mm2为 宜 ， 计 算 时 取 减 速 度j=0.6g。 制 动 初 速 度 1： 轿 车 用 100km/h（ 27.8m/s） ； 总 质 量 3.5t以 下 的 货车 用 80km/h（ 22.2m/s） ； 总 质 量 3.5t以 上 的 货 车 用 65km/h（ 18m/s） 。 轿 车 的 盘 式 制 动 器 在 同 上 的 1和 j的 条 件 下 ， 比 能 量 耗 散 率 应 不 大 于6.0W/mm2。 比 摩 擦 力 f0 每 单 位 衬 片 （ 衬 块 ） 摩 擦 面 积 的 制 动 器 摩 擦 力 在 j=0.6g时 ， 鼓 式 制 动 器 的 比 摩 擦 力 f0以 不 大 于 0.48N/mm2为 宜 。 与 之 相应 的 衬 片 与 制 动 鼓 之 间 的 平 均 单 位 压 力 pm=f0/f=1.371.60N/mm2（ 设 摩 擦 因数 f=0.30.35） 。 四 、 前 、 后 轮 制 动 器 制 动 力 矩 的 确 定首 先 选 定 同 步 附 着 系 数 0， 计 算 前 、 后 轮 制 动 力 矩 的 比 值 根 据 汽 车 满 载 在 柏 油 、 混 凝 土 路 面 上 紧 急 制 动 到 前 轮 抱 死 拖 滑 ， 计 算 出 前 轮 制 动 器 的 量 大 制 动 力 矩 M1max； 再 根 据 前 面 已 确 定 的 前 、 后 轮 制 动 力 矩 的 比 值 计 算 出 后 轮 制 动 器 的 最 大 制动 力 矩 M2max。 五 、 应 急 制 动 和 驻 车 制 动 所 需 的 制 动 力 矩1.应 急 制 动应 急 制 动 时 ， 后 轮 一 般 都 将 抱 死 滑 移 前 桥 制 动 力 后 桥 制 动 力 2.驻 车 制 动上 坡 停 驻 时 后 桥 附 着 力 下 坡 停 驻 时 后 桥 附 着 力 汽 车 可 能 停 驻 的 极 限 上 坡 路 倾 角 汽 车 可 能 停 驻 的 极 限 下 坡 路 倾 角 8-5制 动 驱 动 机 构一 、 制 动 驱 动 机 构 的 形 式简 单 制 动动 力 制 动 伺 服 制 动制 动 力 源 机 械 式 ：液 压 式 ： 机 械 效 率 低 ， 传 动 比 小 ， 润 滑 点 多 结 构 简 单 ， 成 本 低 ， 工 作 可 靠 （ 故 障 少 ） ， 应 用 于 中 、 小 型 汽 车 的 驻 车 制 动 装 置 中 作 用 滞 后 时 间 较 短 （ 0.10.3s） ； 工 作 压力 高 （ 可 1020MPa） ， 结 构 简 单 ， 质 量小 ； 机 械 效 率 较 高 气 压 制 动 ： 全 液 压 动 力 制 动 闭 式 （ 常 压 式 ）开 式 （ 常 流 式 ） 操 纵 轻 便 、 工 作 可 靠 、 不 易 出 故 障 、 维修 保 养 方 便 结 构 复 杂 、 笨 重 、 成 本 高 ； 作 用 滞 后 时间 较 长 （ 0.30.9s） ； 簧 下 质 量 大 ； 噪声 大 。 真 空 伺 服 制 动空 气 伺 服 制 动液 压 伺 服 制 动 0.050.07MPa 0.60.7MPa 二 、 分 路 系 统 全 车 的 所 有 行 车 制 动 器 的 液 压 或 气 压 管 路 分 为 两 个 或 多 个 互 相 独 立 的 回 路 ， 其中 一 个 回 路 失 效 后 ， 仍 可 利 用 其 它 完 好 的 回 路 起 制 动 作 用 。 三 、 液 压 制 动 驱 动 机 构 的 设 计 计 算1.制 动 轮 缸 直 径 d的 确 定2.制 动 主 缸 直 径 d0的 确 定3.制 动 踏 板 力 Fp第 i个 轮 缸 的 工 作 容 积 所 有 轮 缸 的 总 工 作 容 积 初 步 设 计 时 主 缸 活 塞 行 程 S0和 活 塞 直 径 d0 一 般 要 求 ： 最 大 踏 板 力 一 般 为 500N（ 轿 车 ） 或 700N（ 货 车 ） 。 4.制 动 踏 板 工 作 行 程 踏 板 行 程 （ 计 入 衬 片 或 衬 块 的 允 许 磨 损 量 ） 对 轿 车 最 大 应 大 于100150mm， 对 货 车 不 大 于 180mm。 8-6制 动 力 调 节 机 构 一 、 限 压 阀 限 压 阀 适 用 于 轴 距 短 且 质 心 高 ， 从 而 制 动 时 轴 荷 转 移 较 多 的 轻 型 汽 车 ，特 别 是 轻 型 和 微 型 轿 车 。 二 、 制 动 防 抱 死 机 构 （ ABS） 基 本 功 能 : 感 知 制 动 轮 每 一 瞬 时 的 运 动 状 态 ， 相 应 地 调 节 制 动 器 制 动 力 矩的 大 小 ， 避 免 出 现 车 轮 的 抱 死 现 象 。 它 可 使 汽 车 在 制 动 时 维 持 方 向 稳 定 性 和 缩 短 制 动 距 离 ， 有 效 地 提 高 行 车 安全 性 。 滑 动 率 S ABS系 统 控 制 方 法 目 前 主 要 有 逻 辑 门 限 值 控 制 方 法 和 现 代 控 制 方 法 两 种 ，目 的 是 在 各 种 工 况 下 制 动 时 都 可 获 得 最 佳 的 滑 动 率 S， 由 此 可 获 得 最 短 的 制 动 距离 。 8-7 制 动 器 的 主 要 结 构 元 件一 、 制 动 鼓二 、 制 动 蹄 制 动 鼓 应 当 有 足 够 的 强 度 、 刚 度和 热 容 量 ， 与 摩 擦 衬 片 材 料 相 配 合 ，又 应 当 有 较 高 的 摩 擦 因 数 。 轿 车 和 轻 型 货 车 的 制 动 蹄 广 泛 采 用 T形 钢 辗 压或 用 钢 板 焊 接 制 成 ； 重 型 货 车 的 制 动 蹄 则 多 用 铸铁 或 铸 钢 铸 成 ， 断 面 有 工 字 形 、 山 字 形 和 字 形 几 种 。 制 动 蹄 腹 板 和 翼 缘 的 厚 度 ， 轿 车 为35mm， 货 车 约 为 58mm。 制 动 蹄 和 摩 擦 片 可 以 铆 接 ， 也 可 以 粘 接 。 铸 造 式 ： 组 合 式 ： 质 量 小 ， 工 作 面 耐 磨 ， 并 有 较 高 的 摩 擦 因 数 多 选 用 灰 铸 造 铁 ，具 有 机 械 加 工 容 易 、 耐 磨 热容 量 大 等 优 点 轿 车 壁 厚 取 为 712mm， 货 车取 为 1318mm。 三 、 摩 擦 衬 片 （ 衬 块 ）1） 具 有 一 定 的 稳 定 的 摩 擦 因 数 。2） 具 有 良 好 的 耐 磨 性 。3） 要 有 尽 可 能 小 的 压 缩 率 和 膨 胀 率 。4） 制 动 时 不 易 产 生 噪 声 ， 对 环 境 无 污 染 。5） 应 采 用 对 人 体 无 害 的 摩 擦 材 料 。6） 有 较 高 的 耐 挤 压 强 度 和 冲 击 强 度 ， 以 及 足 够 的 抗 剪 切 能 力 。7） 摩 擦 衬 块 的 热 传 导 率 应 控 制 在 一 定 范 围 。石 棉 摩 阻 材 料 ： 半 金 属 摩 阻 材 料 ： 金 属 摩 阻 材 料 ： 制 造 容 易 、 成 本 低 、 不 易 刮 伤 对 偶 ；耐 热 性 能 差 ， 随 着 温 度 升 高 而 摩 擦 因 数 降 低 、磨 耗 增 高 和 对 环 境 污 染 较 高 的 耐 热 性 和 耐 磨 性 ， 没 有 石 棉 粉 尘 公 害 由 增 强 材 料 （ 石 棉 及 其 它 纤 维 ） 、 粘 结 剂 、 摩 擦 性 能调 节 剂 组 成由 金 属 纤 维 、 粘 结 剂 和 摩 擦 性 能 调 节 剂 组 成 粉 末 冶 金 无 机 质 耐 热 性 好 、 摩 擦 性 能 稳 定 制 造 工 艺 复 杂 、 成 本 高 、 容 易 产 生 噪 声 和 刮 伤 对 偶 利 用 制 动 钳 中 的 橡 胶 密 封 圈 的 极 限 弹 性 变 形 量 ， 来 保 持 制 动 时 为 消 除 设 定隙 所 需 的 活 塞 设 定 行 程 。 四 、 制 动 鼓 （ 盘 ） 与 衬 片 （ 块 ） 之 间 的 间 隙 自 动 调 整 装 置间 隙 过 大 产 生 制 动 作 用 的 时 间 增 长 ；同 步 制 动 性 能 变 坏 ；增 加 了 压 缩 空 气 或 制 动 液 的 消 耗 量 ， 并 使 制 动 踏 板 或 手 柄 行 程 增 大盘 式 制 动 器 鼓 制 动 器 阶 跃 式 自 调 装 置 (适 用 于 双 向 增 力 式 制 动 器 ) next next back