毕业设计浮钳盘式制动器.docx
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毕业设计浮钳盘式制动器
原始数据:
整车质量:
空载:
1550kg;满载:
2000kg
质心位置:
a=L1=1.35m;b=L2=1.25m质心高度:
空载:
hg=0.95m;满载:
hg=0.85m轴距:
L=2.6m
轮距:
L0=1.8m
最高车速:
160km/h
车轮工作半径:
370mm
轮毂直径:
140mm
轮缸直径:
54mm
轮胎:
195/60R1485H
1.同步附着系数的分析
(1)当0时:
制动时总是前轮先抱死,这是一种稳定工况,但丧失了转向能力;
(2)当0时:
制动时总是后轮先抱死,这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去
方向稳定性;
(3)当0时:
制动时汽车前、后轮同时抱死,是一种稳定工况,但也丧失了
转向能力。
分析表明,汽车在同步附着系数为0的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时,其制动减速度为dudtqg0g,即q0,q为制动强度。
而在其他附着系数的路面上制动时,达到前轮或后轮即将抱死的制动强度q,这表明只有在0的路面上,地面的附着条件才可以得到充分利用。
根据相关资料查出轿车00.6,故取00.6.
同步附着系数:
00.6
2.确定前后轴制动力矩分配系数
常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例,称为制动器制动
F
力分配系数,用表示,即:
u1,FuFu1Fu2
u
得:
式中,Fu1:
前制动器制动力;Fu2:
后制动器制动力;Fu:
制动器总制动力
根据公式:
L20hg
L
由于已经确定同步附着系数,则分配系数可由下式得到:
1.250.60.85
2.6
3.制动器制动力矩的确定为了保证汽车有良好的制动效能,要求合理地确定前,后轮制动器的制动力矩根据汽车满载在沥青,混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑,计算出后轮制动器的最大制动力矩M2
由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩:
G
M2max(L1qhg)re
2maxL1ge
式中:
:
该车所能遇到的最大附着系数;
q:
制动强度;
re:
车轮有效半径;
M2max:
后轴最大制动力矩;
G
:
汽车满载质量;
L
:
汽车轴距;
其中
a1.350.7
q===0.66a(0)hg1.35(0.70.6)0.85
后轮的制动力矩为1.57106/2=0.785106Nmm
前轴M1max=Tf1max=Tf2max=0.67/(1-0.67)1.57106=3.2106Nmm
1
前轮的制动力矩为3.2106/2=1.6106Nmm
2.浮钳盘式制动器主要结构参数的确定
2.1制动盘直径D
制动盘直径D希望尽量大些,这时制动盘的有效半径得以增大,就可以降低制动钳的夹紧力,降低摩擦衬块的单位压力和工作温度。
但制动盘直径D受轮毅
直径的限制通常,制动盘的直径D选择为轮毅直径的70%~90%,总质量大于2t的车辆应取其上限。
通常,制造商在保持有效的制动性能的情况下,尽可能将零件做的小些,轻些。
轮辋直径为14英寸(1英寸=2.54cm),又因为M=2000kg,取其上限。
在本设计中:
D72%Dr72%1425.4256.032,取D=256m。
m
2.2制动盘厚度h
制动盘厚度h直接影响着制动盘质量和工作时的温升。
为使质量不致太大,制动盘厚度应取得适当小些;为了降低制动工作时的温升,制动盘厚度又不宜过小。
制动盘可以制成实心的,而为了通风散热,可以在制动盘的两工作面之间铸出通风孔道。
通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。
这种结构使制动盘铸件显著的增加了冷却面积。
车轮转动时,盘内扇形叶片的选择了空气循环,有效的冷却制动。
通常,实心制动盘厚度为l0mm~20m,m具有通风孔道的制动盘厚度取为20mm~50m,m但多采用20mm~30m。
m在本设计中选用通风式制动盘,h取20mm。
2.3摩擦衬块外半径R2与内半径R1
推荐摩擦衬块外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。
若比值偏大,工作时衬块的外缘与内侧圆周速度相差较多,磨损不均匀,接触面积减少,最终将导致制动力矩变化大。
在本设计中取外半径R2=104mm,R21.3,则内半径R1=80mm。
R1
2.4摩擦衬块工作面积A
摩擦衬块单位面积占有的车辆质量在1.6kg/cm2~3.5kg/cm2范围内选取。
汽车空载质量为1550kg,前轮空载时地载荷为852.5kg,所以852.5/(3.5*4)cm2 在本设计中取衬块的夹角为50°。 摩擦衬块的工作面积A: A(R22R12)25027603.5mm2A取76㎝2。 21360 经过计算最终确定前轮制动器的参数如下: 制动盘直径D=256m;m取制动盘厚度h=20mm;摩擦衬片外半径R2=104m,m内半径=80mm;制动衬块工作面积A=76cm2;活塞直径=轮缸直径=54mm 3.制动效能分析 3.1制动减速度j 制动系的作用效果,可以用最大制动减速度及最小制动距离来评价假设汽车是在水平的,坚硬的道路上行驶,并且不考虑路面附着条件,因此制动力是由制动器产生。 此时jM总/rem 式中M总——汽车前、后轮制动力矩的总合。 M总=Mu1Mu2=785+1600=2385Nm re=370mm=0.37m m——汽车总重m=2000kg 2 代入数据得j=(785+1600)/0.37×2000=6.16m/s 2 轿车制动减速度应在5.8~7m/s,所以符合要求。 3.2制动距离S 在匀减速度制动时,制动距离S为 S=1/3.6(t1+t2/2)V+V2/254 式中,t1——消除制动盘与衬块间隙时间,取0.1s t2——制动力增长过程所需时间,取0.2s V=30km/h 2 故S=1/3.6(0.1+0.2/2)30+302/254×0.7=7.2m 2 轿车的最大制动距离为: ST=0.1V+V2/150 3.3摩擦衬片的磨损特性计算 摩擦衬片的磨损与摩擦副的材质,表面加工情况、温度、压力以及相对滑磨速度等多种因素有关,因此在理论上要精确计算磨损性能是困难的。 但试验表明,摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等是影响磨损的重要因素。 汽车的制动过程,是将其机械能(动能、势能)的一部分转变为热量而耗散的 过程。 在制动强度很大的紧急制动过程中,制动器几乎承担了耗散汽车全部动 力的任务。 此时由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中,致 使制动器温度升高。 此即所谓制动器的能量负荷。 能量负荷愈大,则摩擦衬片(衬块)的磨损亦愈严重。 双轴汽车的单个前轮制动器的比能量耗散率为: 1ma(v1v22) e1 122tA1 式中: : 汽车回转质量换算系数,紧急制动时v20,1; ma: 汽车总质量; v1,v2: 汽车制动初速度与终速度(m/s);计算时轿车v1取27.8m/s; t: 制动时间,s;按下式计算 v1v227.8 t124.6s j6 2 轿车盘式制动器的比能量耗散率应不大于6.0w/mm2,故符合要求若摩擦衬片压力与制动盘面接触良好,且各处单位压力分布均匀,则在钳盘式制动器扇形摩擦衬面上任取一微小面积: dA=RdRdθ,在这微小面积上产生的微摩擦力矩为: dM=qRμdA=μqR2dRdθ,式中q为摩擦片与制动盘之间的单位面积 上的压力,μ为摩擦片的摩擦系数,则单侧摩擦片作用于制动盘上的制动力矩 R13)(N.m) 则盘式制动器的总制动力矩为: M=2μq(R23-R13) 3 4.性能约束 (1)制动力矩约束: 汽车制动器制动力矩应该小于地面的摩擦力矩,否则会发生 车轮抱死现象而产生侧滑,从而失去稳定性,即: M1Gre 2e 式中: : 路面附着系数; G: 整车重量(N); : 制动力分配系数; re: 车轮有效半径。 (2)摩擦片压力约束: 摩擦片应达到要求的耐磨性或使用寿命,对于摩擦片最大许用单位压力[P],一般按经验取值,因此,摩擦片单位面积压力不得超过许用单位压力[P],即: (3)比能量耗散率约束: 如果比能量耗散率过高,不仅会加快制动摩擦片的磨损,而且可能引起制动盘的龟裂,因此所施加的约束为: 式中: m: 整车质量(kg); [e]: 盘式制动器时,取6.0W/mm; T: 为制动时间。 2 1mav1e1 122tA1 22 2t(R22R12) (4)制动盘一次制动的温升: △T=GV2/254C1M1[△t] C1: 制动盘的热容量J/(Kg·K)对钢和铸铁取C=523J/(Kg.K); V: 制动初速度(Km/h)取30Km/h [△t]一次制动最大允许温升,一般不大于15℃即288.15K 2 (5)摩擦衬块面积: 由于摩擦衬块单位面积占有的车辆质量在1.6kg/cm2~-2 3.5kg/cm2范围内选取。 汽车空载质量为1550kg,前轮空载时地载荷为 222 852.5kg,所以852.5/(3.5*4)cm2 22
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