盤(pán)式汽車(chē)制動(dòng)器設(shè)計(jì)【含CAD圖紙】
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1 XXXX 大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 題 目： 運(yùn)輸車(chē)輛盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職稱(chēng): 職稱(chēng): 20**年 12 月 5 日 1 摘 要 制動(dòng)器，是汽車(chē)上最重要的系統(tǒng)之一，也是汽車(chē)駕駛者最應(yīng)重視的一個(gè)方面。汽車(chē)的制動(dòng)可分 為盤(pán)式制動(dòng)和鼓式制動(dòng)。本文通過(guò)對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)原理的分析，在原始資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)制 動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的受力分析，確定了制動(dòng)力矩、摩擦盤(pán)尺寸、踏板操縱力及踏板操縱行程等制動(dòng)器基本 參數(shù)；通過(guò)對(duì)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計(jì)了摩擦盤(pán)的結(jié)構(gòu)、壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)、制動(dòng)器彈簧的結(jié)構(gòu)和操縱機(jī) 構(gòu)等；并根據(jù)要求設(shè)計(jì)制動(dòng)器的漸開(kāi)線花鍵，選取花鍵類(lèi)型為矩形花鍵，并校核了花鍵的強(qiáng)度，結(jié) 果為花鍵強(qiáng)度夠用。本次設(shè)計(jì)的盤(pán)式制動(dòng)器符合制動(dòng)器設(shè)計(jì)的理論要求，能保證汽車(chē)在行駛中的制 動(dòng)及緊急制動(dòng)，并能保證在坡道上安全制動(dòng)。因此，達(dá)到了制動(dòng)器能保證駕駛員的行車(chē)安全的目的。 關(guān)鍵詞 車(chē)輛，盤(pán)式制動(dòng)器，操縱機(jī)構(gòu) 1 ABSTRACT Braking disc is one of the most important systems in a car, it also should be paied more attention by the automobile drivers. Vehicles break can be divided into disc brake and drum brake. From the principle of disc brake analysis and raw data, based on the brake force analys is to determine the braking torque, friction disc size, pedal power and manipulation. From analysis the brake structure, design the structure of the friction disc system, pressure plate structure and the structure of the spring brake system and manipulation systems. And accordance with the design of the brake requirements of the involute spline, select the type of rectangular spline and school nuclear strength of the spline, the spline result is enough intensity. The design of the brake disc in line with the theoretical requirements, to ensure a moving car in the braking and emergency braking, and can ensure safe braking ramp. Therefore, reach the purpose of ensure the drivers traffic safety. KEY WORDS vehicles, brakes disc, manipulation systems 1 目 錄 前言 .............................................................................................. 1 第一章 盤(pán)式制動(dòng)器概述 ... 2 1.1 盤(pán)式制動(dòng)器原理及特點(diǎn) . 2 1.2 盤(pán)式制動(dòng)器的主要元件 .. 3 1.2.1 制動(dòng)盤(pán)...... 3 1.2.2 制動(dòng)摩擦襯塊 .. 4 1.3 盤(pán)式制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu) . 4 第二章 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì) . 6 2.1 制動(dòng)器設(shè)計(jì)中的分析 6 2.2 制動(dòng)器的基本參數(shù)..... 6 2.2.1 確定制動(dòng)力矩 Mr .. 6 2.2.2 確定摩擦盤(pán)尺寸.... 7 2.2.3 制動(dòng)器的磨損驗(yàn)算 ... 8 2.2.4 踏板操縱力... 9 2.2.5 踏板操縱行程 Sc 的計(jì)算 ..13 2.3 制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...14 第三章 盤(pán)式制動(dòng)器摩擦盤(pán)的設(shè)計(jì) 16 3.1 摩擦盤(pán)結(jié)構(gòu) .16 3.2 摩擦材料類(lèi)型 .16 第四章 盤(pán)式制動(dòng)器壓盤(pán)的設(shè)計(jì) 19 4.1 壓盤(pán)的結(jié)構(gòu) ...19 4.2 壓盤(pán)的球槽 ...19 第五章 盤(pán)式制動(dòng)器彈簧的設(shè)計(jì)......22 5.1 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式 .22 5.2 圓柱螺旋彈簧的制造 ...22 5.3 圓柱螺旋彈簧參數(shù) ..23 第六章 盤(pán)式制動(dòng)器花鍵的設(shè)計(jì) ..25 6.1 花鍵的類(lèi)型、特點(diǎn)和應(yīng)用 25 6.2 花鍵參數(shù)的確定與強(qiáng)度校核 ..25 1 結(jié) 論 28 參考文獻(xiàn) ....................................................................................29 致 謝 ..31 1 前 言 汽車(chē)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域，其獨(dú)有的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等眾多指 標(biāo)，也對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)行駛的一個(gè)重要主動(dòng)安全系統(tǒng)， 其性能的好壞對(duì)汽車(chē)的行駛安全有著重要影響。隨著汽車(chē)的形式速度和路面情況復(fù)雜 程度的提高，更加需要高性能.長(zhǎng)壽命的制動(dòng)系統(tǒng)。其性能的好壞對(duì)汽車(chē)的行駛安全有 著重要影響，如果此系統(tǒng)不能正常工作，車(chē)上的駕駛員和乘客將會(huì)受到車(chē)禍的傷害。 鑒于制動(dòng)系統(tǒng)的重要性，本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是運(yùn)輸車(chē)輛中的制動(dòng)器，目前廣 泛使用的是摩擦式制動(dòng)器，摩擦式制動(dòng)器就其摩擦副的結(jié)構(gòu)形式可分成鼓式、盤(pán)式和 帶式三種。其中盤(pán)式制動(dòng)器較為廣泛。盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦力產(chǎn)生于同汽車(chē)固定部位相 連的部件與一個(gè)或幾個(gè)制動(dòng)盤(pán)兩端面之間。其中摩擦材料僅能覆蓋制動(dòng)盤(pán)工作表面的 一小部分的盤(pán)式制動(dòng)器稱(chēng)為鉗盤(pán)式制動(dòng)器；摩擦材料覆蓋制動(dòng)盤(pán)全部工作表面盤(pán)式制 動(dòng)器稱(chēng)為全盤(pán)式制動(dòng)器?，F(xiàn)代汽車(chē)中以單盤(pán)單鉗式的鉗盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用最為廣泛，僅 有個(gè)別大噸位礦用自卸車(chē)采用單盤(pán)三鉗和雙盤(pán)單鉗的鉗盤(pán)式制動(dòng)器，以及全盤(pán)式制動(dòng) 器。 鉗盤(pán)制動(dòng)器和浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器。式制動(dòng)器分為定鉗盤(pán)式定鉗盤(pán)式為制動(dòng)鉗固定在 制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)，且在其兩側(cè)均設(shè)有加壓機(jī)構(gòu)。浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器僅在制動(dòng)盤(pán)一側(cè)設(shè)有加壓 機(jī)構(gòu)的制動(dòng)鉗，借其本身的浮動(dòng)，而在制動(dòng)盤(pán)的另一側(cè)產(chǎn)生壓緊力。又分為制動(dòng)鉗可 相對(duì)于制動(dòng)鉗可相對(duì)于制動(dòng)盤(pán)軸向滑動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器；與制動(dòng)鉗可在垂直于制動(dòng)盤(pán)的 平面內(nèi)擺動(dòng)的擺動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器。 本次設(shè)計(jì)共七章內(nèi)容，在田全忠導(dǎo)師的指導(dǎo)下，結(jié)合有關(guān)的書(shū)籍和手冊(cè)而完成。 田老師在我的設(shè)計(jì)中做了全程輔導(dǎo)，并最后對(duì)本設(shè)計(jì)做了認(rèn)真詳細(xì)的審閱，提出了許 多寶貴的意見(jiàn)，我在此向他表示誠(chéng)摯的感謝。 由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)批評(píng)指正。 第一章 盤(pán)式制動(dòng)器概述 1.1 盤(pán)式制動(dòng)器原理及特點(diǎn) 1 圖.1-1 增力式盤(pán)式制動(dòng)器零件圖 1、2壓盤(pán) 3、7摩擦盤(pán) 4半軸殼 5半軸 6回位彈簧 8中間殼體 9調(diào)整螺栓 10斜 拉桿 11調(diào)節(jié)叉 12拉桿 13壓盤(pán)凸肩 14殼體肩臺(tái) 上圖是運(yùn)輸車(chē)輛增力式盤(pán)式制動(dòng)器零件圖。在差速器的每一側(cè)半軸上，用花鍵安 裝著兩個(gè)粘有摩擦襯面的摩擦盤(pán) 3 和 7，它們能在花鍵軸上來(lái)回滑動(dòng)，是制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn) 部分。在兩摩擦盤(pán)之間有一對(duì)可鍛鑄鐵的圓形壓盤(pán) 1 和 2，它們的表面支承在半軸殼 4 的三個(gè)凸肩上，并能在較小的弧度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。兩壓盤(pán)內(nèi)側(cè)面的五個(gè)卵圓形凹坑中裝有五 個(gè)鋼球，兩壓盤(pán)用三根彈簧 6 拉緊。在中間蓋 8 和摩擦盤(pán) 4 上，與摩擦盤(pán)相對(duì)著的表 面經(jīng)過(guò)加工。摩擦盤(pán)與壓盤(pán)間，以及摩擦盤(pán)與半軸殼和中間蓋間，在不制動(dòng)時(shí)都有一 定間隙。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板通過(guò)斜拉桿使兩壓盤(pán)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)凹坑中夾著的五個(gè)鋼 球就從坑底向坑邊滾動(dòng)，將兩壓盤(pán)擠開(kāi)，兩壓盤(pán)就將旋轉(zhuǎn)著的兩個(gè)摩擦盤(pán)分別推向半 軸殼和中間蓋，使各相對(duì)摩擦表面間產(chǎn)生摩擦扭矩，最終將半軸制動(dòng)。如果放松制動(dòng) 踏板，則彈簧 6 又將兩壓盤(pán)拉緊復(fù)原，使鋼球進(jìn)入坑底，恢復(fù)了摩擦盤(pán)兩側(cè)的間隙。 盤(pán)式制動(dòng)器在上述制動(dòng)過(guò)程中有增力作用。當(dāng)摩擦盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)；作用在壓盤(pán) 上的摩擦扭矩將使它們跟隨旋轉(zhuǎn)，但當(dāng)壓盤(pán) 1 由于其凸起 13 受到半軸殼上的凸肩 14 的限制而不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓盤(pán) 2 則在摩擦扭矩的作用下將相對(duì)于壓盤(pán) 1 作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)， 協(xié)助鋼球繼續(xù)將兩壓盤(pán)擠開(kāi)，使操縱省力。當(dāng)摩擦盤(pán)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，和上述過(guò)程相似 地起增力作用。因此不管運(yùn)輸車(chē)輛前進(jìn)還是倒退，制動(dòng)時(shí)盤(pán)式制動(dòng)器都有增力作用。 與帶式和蹄式制動(dòng)器相比，盤(pán)式制動(dòng)器除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜外有一系列優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)緊 湊，操縱省力，制動(dòng)效果好，襯面磨損較均勻，間隙不需調(diào)整，封閉性好不易進(jìn)泥水， 且散熱容易，故使用壽命較長(zhǎng)等。這些特點(diǎn)使它得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 1 1.2 盤(pán)式制動(dòng)器的主要元件 1.2.1 制動(dòng)盤(pán) 一、制動(dòng)盤(pán)直徑 D 制動(dòng)盤(pán)直徑 D 應(yīng)盡可能取大些，這時(shí)制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增加，可以降低制動(dòng) 鉗的夾緊力，減少襯塊的單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)的直徑通 常選擇為輪輞直徑的 70一 79?？傎|(zhì)量大于 2t 的汽車(chē)應(yīng)取上限 。 1 二、制動(dòng)盤(pán)厚度 h 制動(dòng)盤(pán)厚度對(duì)制動(dòng)盤(pán)質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤(pán)厚度不 宜取得很大；為了降低溫度，制動(dòng)盤(pán)厚度又不宜取得過(guò)小。制動(dòng)盤(pán)可以做成實(shí)心的， 或者為了散熱通風(fēng)的需要在制動(dòng)盤(pán)中間鑄出通風(fēng)孔道。一般實(shí)心制動(dòng)盤(pán)厚度可取為 1020 ，通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán)厚度取為 2050 ，采用較多的是 2030 。在高速運(yùn)mmm 動(dòng)下緊急制動(dòng), 制動(dòng)盤(pán)會(huì)形成熱變形, 產(chǎn)生顫抖。為提高制動(dòng)盤(pán)摩擦面的散熱性能, 大多把制動(dòng)盤(pán)做成中間空洞的通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán), 這樣可使制動(dòng)盤(pán)溫度降低 20 %30 % 。2 三、制動(dòng)盤(pán)的安裝 制動(dòng)盤(pán)安裝在輪轂上, 與車(chē)輪形成整體旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)盤(pán)是旋轉(zhuǎn)部件, 與摩擦襯塊之 間只有微小的間隙。從制動(dòng)盤(pán)中心到摩擦襯塊磨合中心稱(chēng)為制動(dòng)盤(pán)有效半徑。根據(jù)杠 桿原理,如摩擦力相同,則制動(dòng)盤(pán)的有效半徑越大, 制動(dòng)力就越大。 四、制動(dòng)盤(pán)的維修 制動(dòng)盤(pán)都是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，以使在制動(dòng)盤(pán)使用期限內(nèi)保持制動(dòng)表面各項(xiàng)指標(biāo)的允差， 這些指標(biāo)是平行度、平面度以及橫向擺差。保持關(guān)于制動(dòng)表面形狀的精度的允差，有 助于盡量減少制動(dòng)粗暴及踏板脈動(dòng)。 制動(dòng)盤(pán)表面粗糙度必須保持在 60m 特定范圍內(nèi)，或者更小些。需要控制制動(dòng)表 面粗糙度，盡量減少踏板費(fèi)力、過(guò)大的制動(dòng)衰退、反常性能的問(wèn)題?？刂票砻娲植诙?同樣能提高摩擦襯片的壽命。 每當(dāng)維修制動(dòng)摩擦塊或卡鉗、或者換位車(chē)輪或?yàn)榱似渌?lèi)型工作而拆卸車(chē)輪，總 要檢查盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)。不要忘記，伴隨盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)而發(fā)生的許多問(wèn)題，一 般用肉眼檢查一下，可能不是很明顯的。制動(dòng)盤(pán)厚度、平行度、擺差、平面度。以及 刮痕深度等，只能用準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x和千分尺進(jìn)行測(cè)量。精密的測(cè)量工具及現(xiàn)代的精加 1 工設(shè)備，對(duì)維修好制動(dòng)盤(pán)來(lái)說(shuō)，是至關(guān)重要的。 1.2.2 制動(dòng)摩擦襯塊 摩擦襯塊是指鉗夾活塞推動(dòng)擠壓在制動(dòng)盤(pán)上的摩擦材料。摩擦襯塊分為摩擦材料 和底板,兩者直接壓嵌在一起。 摩擦襯塊外半徑只與內(nèi)半徑及推薦摩擦襯塊外半徑 與內(nèi)半徑 的比值不大于2R1 1.5。若此比值偏大，工作時(shí)襯塊的外緣與內(nèi)側(cè)圓周速度相差較多，磨損不均勻，接觸 面積減少，最終導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器襯塊工作面積 A，推薦根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車(chē)質(zhì)量在 1.63.5 范圍內(nèi)選用。2/kgm 由于摩擦,摩擦襯塊會(huì)產(chǎn)生磨損。摩擦材料使用完后, 底板和制動(dòng)盤(pán)直接接觸會(huì)喪 失制動(dòng)效果, 損壞制動(dòng)盤(pán)。制動(dòng)盤(pán)損壞后,修理費(fèi)用十分昂貴。 為避免損壞制動(dòng)盤(pán),過(guò)去,用戶(hù)靠定期車(chē)檢來(lái)確定摩擦襯塊的剩余量; 后來(lái), 在底 板上安裝摩擦襯塊磨損指示器, 當(dāng)摩擦襯塊已磨損到剩余量很少時(shí), 指示器與制動(dòng)盤(pán) 接觸, 當(dāng)司機(jī)踏制動(dòng)踏板時(shí), 就發(fā)出異常的聲響; 現(xiàn)在有一種更加準(zhǔn)確提醒摩擦襯塊 磨損的方法, 即安裝電子式磨損指示器, 當(dāng)摩擦襯塊磨損后, 磨損指示器中的線路斷 掉,警示燈亮 。3 1.3 盤(pán)式制動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu) 在一般拖拉機(jī)上，制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)幾乎都是機(jī)械式的。制動(dòng)踏板通過(guò)一些桿件與制 動(dòng)元件相連。當(dāng)摩擦襯面磨損后，為了調(diào)整踏板的自由行程，有一些桿件的長(zhǎng)度是可 調(diào)的，如利用調(diào)節(jié)叉來(lái)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。左右制動(dòng)器的踏板可用連接板連接，以便同時(shí)制動(dòng) 兩驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)松開(kāi)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板都應(yīng)該有回位彈簧使其自動(dòng)回位。為使運(yùn)輸車(chē)輛 能在斜坡上停車(chē)或在作固定作業(yè)時(shí)不讓其隨意移動(dòng)位置，在操縱機(jī)構(gòu)中都有停車(chē)鎖定 裝置，它能卡住已踏下的制動(dòng)踏板，使其不能回位，以使制動(dòng)器能在沒(méi)有駕駛員操縱 的情況下長(zhǎng)時(shí)間地處于制動(dòng)狀態(tài) 。9 帶式和蹄式制動(dòng)器踏板的自由行程一般為 4080 ，盤(pán)式制動(dòng)器踏板的自由行m 程稍大些，這是因?yàn)楸P(pán)式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件和制動(dòng)元件間的總間隙較小，如果自由行 程過(guò)小，駕駛員稍一踏下踏板就已開(kāi)始了制動(dòng)，這樣易使摩擦襯面加速磨損。左右踏 板的行程必須一致，否則拖拉機(jī)在緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)而發(fā)生安全事故。 如果用作直線行駛中降速或停車(chē)，則必須注意首先分離主離合器然后再制動(dòng)；如 1 果用作協(xié)助履帶拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向，則必須注意首先分離慢速側(cè)的轉(zhuǎn)向離合器，然后再制動(dòng) 該側(cè)驅(qū)動(dòng)輪。 第二章 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì) 2.1 制動(dòng)器設(shè)計(jì)中的分析 在制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中， 和 是根據(jù)制動(dòng)力矩的大小，允許的表面單位壓力和制動(dòng)pRg 器結(jié)構(gòu)的合理布置等決定的，一般不考慮對(duì)加力效果的影響，當(dāng)摩擦材料選定后，系 數(shù) 也是一個(gè)既定的數(shù)值。因此要使制動(dòng)器滿(mǎn)足一定的加力效果，關(guān)鍵在于合理的確 定球槽斜角 。 可以看出，當(dāng)球槽斜角 減少時(shí)，加力系數(shù)變大，操縱省力。但是， 的減少 受到自剎的限制。如果 較小，則只要壓盤(pán)與摩擦片開(kāi)始接觸后，不需要駕駛員的操 縱力，制動(dòng)器就會(huì)自行制動(dòng)，這是我們不希望的。因此，不自剎的條件為： ( / ) (2-1)tgpRg 式中 -摩擦系數(shù) -擦力合力的作用半徑；pR -鋼球至中心 的距離。gO 1 加力系數(shù)愈大，表示操縱力減少愈多。但必須指出，加力系數(shù)并不代表操縱力實(shí) 際減少的比例。因?yàn)閷?shí)際操縱力取決于主拉桿的拉力 ，即 與 的合力，而不是p12 與 的代數(shù)和。其中 為斜拉桿對(duì)壓盤(pán) 1 的拉力； 為斜拉桿對(duì)壓盤(pán) 2 的拉力。1p21p2 從以上分析看出，盤(pán)式制動(dòng)器之所以結(jié)構(gòu)緊湊，在于它在同樣體積下可獲得較多 的摩擦面積。它的加力效果顯著，使操縱力很小。并與被制動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。由 于摩擦面上的壓力分布比較均勻，因此磨損均勻，延長(zhǎng)了摩擦片的壽命，減少了調(diào)整 次數(shù)。壓力分布均勻?qū)τ跍p少結(jié)構(gòu)尺寸也很有利（因?yàn)槟Σ疗哪p取決于最大的單 位壓力及單位摩滑功） 。此外，在盤(pán)式制動(dòng)器中各徑向力相互平衡，減少了軸和軸承上 的載荷。 2.2 制動(dòng)器的基本參數(shù) 2.2.1 先確定制動(dòng)力矩 rM 一、車(chē)輛在行駛中制動(dòng) = =454.5 (2-2) 1rM()2saqmgLih0.7210.625(1.9078)4.8Nm 式中 車(chē)輛整機(jī)使用質(zhì)量, =2100kg；s sm 車(chē)輛驅(qū)動(dòng)附著系數(shù), =0.7； 車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪胎動(dòng)力半徑, =0.625mraq raq L車(chē)輛軸距,L=1950mm； a車(chē)輛質(zhì)心縱坐標(biāo), a =780mm； h車(chē)輛質(zhì)心高度坐標(biāo),h=700mm； 制動(dòng)器至驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)比, =4.846。mi mi 二、車(chē)輛在坡道上停車(chē) = =438 2rM(sincos)aqmgfr210(sin20.cos2)0.65486 Nm (2-3) 式中 坡道停車(chē)時(shí)坡度角, = ；a a20c 車(chē)輛滾動(dòng)阻力系數(shù), =0.02；f f 取大值 =454.5 作為制動(dòng)器計(jì)算力矩。rN 1 2.2.2 確定摩擦盤(pán)尺寸 摩擦盤(pán)的外徑 和內(nèi)徑 的數(shù)值主要取決于單位壓力和單位摩滑功。計(jì)算時(shí)假設(shè)2R1 單位壓力 是均勻的，摩擦面上的單位壓力可用下式計(jì)算：q = = =0.3 0.5 (2-4)21()rpMiq:MP 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，摩擦力的合力半徑 ，近似地可以按內(nèi)外徑的平均值進(jìn)行計(jì)算，pR 即 = (2-5)pR12() 若令 =0.55 即 代入式（2-4）后，可得：ccR = (2-6)q32(1)rMi 根據(jù)上述關(guān)系，便可按下式求得： (2-7)322(1)rRicq 國(guó)內(nèi)的一般運(yùn)輸車(chē)輛 <300000500000 ，這里 =300000 ，系數(shù)2/Nmq2/Nm 的數(shù)值一般在 0.50.6 范圍內(nèi)選擇，這里選為 =0.55 所以，有c c =322(1)rMRicq3 2545..140()(10.)3 90.6m 式中： 摩擦片的干摩擦系數(shù),=0.3； 摩擦面對(duì)數(shù) , =4。ii =0.5590.6 = 49.8312Rcm 按上述方法求得的 和 還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)安排情況加以修整，查閱國(guó)內(nèi)運(yùn)輸車(chē)輛盤(pán)12R 式制動(dòng)器的有關(guān)參數(shù)，現(xiàn)對(duì) 和 做一些修整，取 =50mm， =90mm1R2 2.2.3 制動(dòng)器的磨損驗(yàn)算 由（2-4）式可得出： 壓緊力 = = = = 5411 (2-8)QrPMiR120.5()ri450.3(9)4N 1 單位壓力 = = =307722 N/m2 (2-9）q21()QR265413.(90) 單位滑磨功 = pv 式中 -線速度 V = = = (2-10)2max30ewbvzRni.14092385.06/ms 式中 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速, =2000r/min；new new 變速箱最高檔的傳動(dòng)比, = ；ibvmax ibvmax2938 中央傳動(dòng)比, = 。iz iz398 所以，有 = =0.33032284.95=0.5pqv/MPas 單位壓力 是制動(dòng)器工作壽命的重要參數(shù)，取得過(guò)大，制動(dòng)器易磨損，但 值過(guò)小q 將增大制動(dòng)器的尺寸，對(duì)于一般的國(guó)內(nèi)運(yùn)輸車(chē)輛要求 <300000500000 ，上述q2/Nm 中驗(yàn)算的 =307722 滿(mǎn)足要求，故合適。q2/Nm 在求得 和 后，還應(yīng)驗(yàn)算單位滑磨功 A。單位摩滑功按摩擦片外圓來(lái)計(jì)算，因1R 為該處圓周速度最高。對(duì)于一般的國(guó)內(nèi)運(yùn)輸車(chē)輛要求 7 時(shí)，每端的死圈 約為 1 1.75 圈。彈簧絲的直徑 d 0.5mm 時(shí)，彈簧的兩支承端面可不必磨平。d0.5mm: 的彈簧兩支承端面則需磨平。磨平部分應(yīng)不少于元周長(zhǎng)的 ，端頭厚度一般不小于，34 端面粗糙度應(yīng)低于 。8d 圓柱螺旋拉伸彈簧空載時(shí)，各圈應(yīng)相互并攏。另外，為了節(jié)省軸向工作空間，并 1 保證彈簧在空載時(shí)各圈相互壓緊，常在卷繞的過(guò)程中，同時(shí)使彈簧絲繞其本身的軸線 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。這樣制成的彈簧，各圈相互間即具有一定的壓緊力，彈簧絲中也產(chǎn)生了一 定的預(yù)應(yīng)力，故稱(chēng)為有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧。這種彈簧一定要在外加的拉力大于初拉力 后，各圈才開(kāi)始分離，故可較無(wú)預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧節(jié)省軸向的工作空間。拉伸彈簧F 的端部制有掛鉤，以便安裝和加載。但因在掛鉤過(guò)渡處產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力，故只宜 用于彈簧絲直徑 10mm 的彈簧中 。d13 5.2 圓柱螺旋彈簧的制造 螺旋彈簧的制造工藝包括：卷制、掛鉤的制作或端面圈的精加工、熱處理、工藝 性試驗(yàn)和強(qiáng)壓處理等。 卷制分冷卷及熱卷兩種。冷卷用于經(jīng)預(yù)先熱處理后拉成的直徑 d<(8 10)mm 的彈: 簧絲；直徑較大的彈簧絲制作的強(qiáng)力彈簧則用熱卷。熱卷時(shí)的溫度隨彈簧絲的粗細(xì)在 800 1000 的范圍內(nèi)選擇 。:C23 對(duì)于重要的壓縮彈簧，為了保證兩端的承壓面與其軸線垂直，應(yīng)將端面圈在專(zhuān)用 的磨床上磨平。對(duì)于拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧，為了便于聯(lián)接和加載，兩端應(yīng)制有掛鉤或 桿臂。彈簧制成后，如再進(jìn)行一次強(qiáng)壓處理，一般可提高其承載能力的 25%。 彈簧在完成上述工序后，均應(yīng)進(jìn)行熱處理。冷卷后的彈簧只做回火處理，以消除 卷制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。熱卷是需經(jīng)淬火及中溫回火處理。熱處理后的彈簧，表面不應(yīng) 出現(xiàn)顯著的脫碳層。 此外，彈簧還需要進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)和根據(jù)彈簧的技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行精度、沖擊、 疲勞等試驗(yàn)，以檢驗(yàn)彈簧是否符合技術(shù)要求。特別指出的是，彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖 擊強(qiáng)度，在很大程度上取決于彈簧絲的表面狀況，所以彈簧絲表面必須光潔，無(wú)裂紋 和傷痕等缺陷。表面脫碳會(huì)嚴(yán)重影響材料的疲勞強(qiáng)度和抗沖擊性能。 為了提高承載能力，還可在彈簧制成后進(jìn)行強(qiáng)壓處理或噴丸處理。強(qiáng)壓處理是使 彈簧在超過(guò)極限載荷作用下持續(xù) 6 48h，以便在彈簧絲截面的表層高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑形: 變形和有益的與工作應(yīng)力反向的殘余應(yīng)力，使彈簧在工作時(shí)的最大應(yīng)力下降，從而提 高彈簧的承載能力。但用于長(zhǎng)期振動(dòng)、高溫或腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，不宜進(jìn)行強(qiáng)壓處 1 理 。13 5.3 圓柱螺旋彈簧參數(shù) 為了使彈簧能夠正?？煽康毓ぷ?，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同 時(shí)應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以及良好的可熱處理性。 在本次的運(yùn)輸車(chē)輛制動(dòng)器設(shè)計(jì)中用到了五種圓柱螺旋彈簧，分別為壓盤(pán)回位彈簧、 踏板回位彈簧等，現(xiàn)將這五種彈簧的各種參數(shù)列為表 5-1 所示： 表 5-1 彈簧參數(shù) 名稱(chēng) 參數(shù) 壓盤(pán)回 位彈簧 鎖 定 爪扭簧 踏板回 位彈簧 差速鎖 搖臂扭簧 差速鎖拔叉回 位彈簧 材 料 彈簧鋼 絲 I 彈簧鋼 絲 I 彈簧鋼 絲 I 彈簧鋼 絲 I 彈簧鋼 絲 I 彈簧絲直徑 2.5 0.522.5 4 4 彈簧外徑 21 0.420.5 27.5 彈簧內(nèi)徑 25 20 0.35 自由長(zhǎng)度 23.5 130 0.5 17 55 0.35 旋向 任意 左 任意 右 任意 工作圈數(shù) 3 1 225 123 7 總?cè)?shù) 8.5 實(shí)驗(yàn)高度 （或長(zhǎng)度） 31.5 192 32 實(shí)驗(yàn)載荷 （公斤） 16.5 16.8 1.6864.8 1 第六章 盤(pán)式制動(dòng)器花鍵設(shè)計(jì) 6.1 花鍵的類(lèi)型、特點(diǎn)和應(yīng)用 花鍵連接可用于靜連接或動(dòng)連接。按其齒形的不同，可分為矩形花鍵和漸開(kāi)線花 鍵兩類(lèi)，均已標(biāo)準(zhǔn)化。 花鍵連接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成，工作時(shí)依靠鍵齒的側(cè)面來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。由于它是 多齒傳遞載荷，所以花鍵連接的承受能力高，同時(shí)齒槽較淺，故對(duì)軸的削弱較小，且 定心與導(dǎo)向性良好，但其加工復(fù)雜，需要專(zhuān)用設(shè)備?；ㄦI聯(lián)接適用于定心精度要求高， 載荷大或輪轂經(jīng)常作軸向滑移的聯(lián)接。 漸開(kāi)線花鍵的齒廓為漸開(kāi)線，分度圓壓力角有 和 兩種，齒頂高分別為 0.5m3045 和 0.4m，此處 m 為模數(shù)。壓力角為 的漸開(kāi)線花鍵，由于齒形鈍而短，與壓力角為45 的漸開(kāi)線花鍵相比，對(duì)連接件的削弱較少，但齒的工作面高度較小，故承載能力較30 低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜連接 。13 在本設(shè)計(jì)中摩擦盤(pán)的輪轂就采用了分度圓壓力角有 的漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接形式。0 6.2 花鍵參數(shù)的確定與強(qiáng)度校核 （1）結(jié)合考慮現(xiàn)有刀具，這里初步定為齒數(shù) =14 =18aZb （2）查閱簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè),表 8-22 漸開(kāi)線花鍵的尺寸系列，依據(jù)12 直徑 =35 =45 和齒數(shù) =14 =18 可以確定模數(shù) m=2.5adbaZb （3）查閱簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè),表 8-21 漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接的要素、代號(hào)12 及公式，可知：分度圓壓力角 =30；理論工作齒高 h=m；分度圓直徑 =35 adm =45 ；分度圓弧齒厚 = =5.37 bdmasbm （4）定心方式：一般情況下，推薦優(yōu)先采用齒形定中心，因?yàn)檫@種定心方式對(duì) 1 中性好，能獲得多數(shù)齒同時(shí)接觸。按外徑定中心， （如徑向負(fù)荷較大，齒形配合又需 選用動(dòng)配合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)） 。這種定心方式：d=m(z+1.4)；外花鍵齒頂?shù)菇巧疃?f=0.2m； 為獲得較大定位面積，推薦模數(shù) m 不小于 2.5,漸開(kāi)線花鍵參數(shù)如表 6-1 所示： 表 6-1 漸開(kāi)線花鍵參數(shù) a b 標(biāo)號(hào) 參數(shù) 孔 軸 孔 軸 齒數(shù) 14 14 18 18 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 2.5 分度圓壓力角 03030303 分度圓直徑 35 35 45 45 齒條原始齒形位移 1.25 1.25 1.25 1.25 花鍵外徑 0.3412H0.319.57()f0.352H0.348657()f 花鍵內(nèi)徑 .70534 .160444 分度圓弧齒厚或齒槽寬 .125430.358.25470.358 量棒直徑 0.10.170.10.17 量棒間距離 .28759.43.2759.52 定心方式 齒形 齒形 齒形 齒形 定心表面粗糙度 摩擦盤(pán)與軸的材料都是鍛鋼，用花鍵構(gòu)成聯(lián)接，裝摩擦盤(pán)處的軸徑 =35 adm =45 ，摩擦盤(pán)輪轂寬度為 L=18 ，需傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=454.5 ,許用壓力p bdmmNa =60 , p =40 試確定花鍵的齒數(shù) ZMPabPa 由公式 p= （6-1） 3210Tphldz 式中 L齒的工作長(zhǎng)度,這里取 L=18mm； 1 h花鍵齒側(cè)面的工作高度,漸開(kāi)線花鍵, =30查設(shè)計(jì)手冊(cè)取 h=m=2.5mm； d花鍵的平均直徑,這里取 =35mm =45mm；adbd p花鍵聯(lián)接的許用壓力,單位 MPa，查手冊(cè)取p=50MPa 。 可得出，齒數(shù) Z： = =13.74az 3210aThldp3245.10.786 = =16.03bz 3bl 3.0.25140 這里取為 =14、 =18。a 花鍵聯(lián)接其主要失效形式是工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或工作面過(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)接） 。 因此，靜聯(lián)接通常按工作面上的擠壓應(yīng)力通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算，動(dòng)聯(lián)接則按工作面上的壓力 進(jìn)行條件性的強(qiáng)度計(jì)算。 計(jì)算時(shí)，假定載荷在鍵的工作面上分布均勻，每個(gè)齒工作面上壓力的合力 F 作用 在平均直徑 處，并引入系數(shù) 來(lái)考慮實(shí)際載荷在各花鍵齒上分配不均的影響，則md 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為： 靜聯(lián)接 = = =58.9MPaap 3210aTZhld3245.10.78ap = = =35.6MPabp 3bl3.0.1254bp 動(dòng)聯(lián)接 = = =58.9MPaa 32aTZhld3.0.78a = = =35.6MPabp 310bl345.1.2bp 靜聯(lián)接、動(dòng)聯(lián)接均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故合適。 1 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)是盤(pán)式制動(dòng)器部分。制動(dòng)器器是車(chē)輛不可或缺的一部分，其中制動(dòng)器設(shè) 計(jì)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對(duì)于我們還沒(méi)有踏出校門(mén)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其中的設(shè) 計(jì)理念還是很值得我們?nèi)ヌ接?、學(xué)習(xí)的。 我在盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中給予了分塊處理：制動(dòng)器概述、主要參數(shù)的確定、摩擦 材料、摩擦盤(pán)、壓盤(pán)、彈簧以及花鍵的設(shè)計(jì)和校核。在設(shè)計(jì)中以制動(dòng)器的作用和意義 為主線，來(lái)確定較為合理的方案和參數(shù)，以使制動(dòng)器的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安 全性得到保證。 盤(pán)式制動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1、熱穩(wěn)定性較好。因?yàn)橹苿?dòng)摩擦襯塊的尺寸不長(zhǎng)，其工作表面的面積僅為制動(dòng)盤(pán) 面積的 126，故散熱性較好。 2、水穩(wěn)定性較好。因?yàn)橹苿?dòng)襯塊對(duì)盤(pán)的單位壓力高，易將水?dāng)D出，同時(shí)在離心力 的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對(duì)盤(pán)的擦拭作用，因而，出水后只需經(jīng)一、 二次制動(dòng)即能恢復(fù)正常；而鼓式制動(dòng)器則需經(jīng)過(guò)十余次制動(dòng)方能恢復(fù)正常制動(dòng)效能。 3、制動(dòng)力矩與汽車(chē)前進(jìn)和后退行駛無(wú)關(guān)。 4、在輸出同樣大小的制動(dòng)力矩的條件下，盤(pán)式制動(dòng)器的質(zhì)量和尺寸比鼓式要小。 5、盤(pán)式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，維修保 養(yǎng)容易。 6、制動(dòng)盤(pán)與摩擦襯塊間的間隙小(0.050.15mm)，這就縮短了油缸活塞的操作時(shí) 間，并使制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比有增大的可能。 7、制動(dòng)盤(pán)的熱膨脹不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起制動(dòng)踏板行程損失，這也使間隙 自動(dòng)調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化。 盤(pán)式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是：制動(dòng)比較粗暴。兩個(gè)粘有摩擦襯面的摩擦盤(pán)能在花鍵 軸上來(lái)回滑動(dòng)，是制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)部分。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，能在極短時(shí)間使車(chē)輛停止。再加上 壓盤(pán)上球槽的傾斜角不可能無(wú)限大，所以制動(dòng)不平順。 參考文獻(xiàn) 1 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001：158200 1 2 張洪欣.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981：106126 3 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：4061 4 張文春.汽車(chē)?yán)碚?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：7083 5 彭文生，張志明，黃華梁.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2002：96138 6 董寶承.汽車(chē)底盤(pán).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：3281 7 陳煥江，徐雙應(yīng).交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)英語(yǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：2030 8 劉鴻文.簡(jiǎn)明材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1997：254259 9 陳殿云，張淑芬，楊民獻(xiàn).工程力學(xué).蘭州：蘭州大學(xué)出版設(shè)， 2003：182196 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的精神，為以后我踏入社會(huì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 在此感謝**教授在設(shè)計(jì)中給予的輔導(dǎo)與幫助，田老師在這一學(xué)期中給我傳授了許 多知識(shí)，如何做設(shè)計(jì)工作，在其過(guò)程中應(yīng)考慮到的指標(biāo)，如經(jīng)濟(jì)性、合理性、可靠性 和安全性等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中田老師及時(shí)發(fā)現(xiàn)我出現(xiàn)的問(wèn)題，使我能早早的改正，節(jié)省 了許多時(shí)間和精力，而且給我提供了一些有價(jià)值的資料。 1 另外，在大學(xué)三年的學(xué)習(xí)中，我各科的任課老師辛勤的備課，耐心地為我們講解 學(xué)術(shù)知識(shí)，使我學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在此向他們表示由衷的感謝！在設(shè)計(jì)中楊磊、 馬澤偉和鄭奎等同學(xué)提出了許多意見(jiàn)和建議，在此表示謝意！ 此外，在此我對(duì)在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中所引用的眾多參考文獻(xiàn)的作者表示感謝。 1
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