車輛工程畢業設計129普通貨車制動器設計說明書

2022-05-12 18:08:02 字數 5085 閱讀 7484

前言輕型載貨車主要用於中、短途載貨運輸,一般能滿足城區附近的貨運要求,個別還用於客運。

第一章制動系設計

§1.1 概述

汽車制動系是用以強制行駛中的汽車減速或停車,使下坡形式的汽車的車速保持穩定以及使已停使的汽車在原地(包括在斜坡上)駐留不動的機構。隨著高速公路的發展和車速的提高及車流密度的日益增大,為了保證行車安全,汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要,也只有制動效能良好,制動系工作可靠的汽車,才能充分發揮其動力效能。

汽車制動系至少應有兩套獨立的制動裝置,即行車制動裝置和駐車制動裝置。

行車制動裝置用作強制行駛中的汽車減速或停車,並使汽車在下短坡時保持適當的穩定車速。其驅動機構常採用單迴路、雙迴路或多迴路結構,以保持其工作可靠。

行車制動裝置由制動器和制動驅動機構兩部分組成。制動器有鼓式與盤式之分。行車制動是用腳踩下制動踏板操縱車輪制動器來制動全部車輪。

驅動機構分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時還應有操縱主缸和制動輪缸以及管路;用氣壓操縱是還應有空氣壓縮機、氣路管道、貯氣筒、控制閥和制動氣室等。

行車制動應滿足如下要求:

一、 適應有關要求和法規的規定。各項效能指標除應滿足設計任務書的規定和國家標準、法規制定的有關要求外,也應考慮銷售物件國家和地區的法規和使用者要求。

二、 具有足夠的制動效能。行車制動效能是用在一定的制動初速度下或最大踏板力下的制動減速度和制動距離兩項指標來評定。

三、 工作可靠。行車制動裝置的制動驅動機構至少應有兩套獨立的管路,當其中一套失效時,另一套應保證汽車制動效能不低於正常值的30%。

四、 制動效能的熱穩定性好。

五、 制動時的操縱穩定性好。即以任何速度制動,汽車都不應當失去操縱性和方向穩定性。為此,汽車前、後輪制動器的制動力矩應有適當的比例,最好能隨各軸間載荷轉移情況而變化;同一軸上左、右車輪制動器的制動力矩應相同。

六、 制動踏板的位置和行程符合人——機工程學要求,即操作方便性好,操縱輕便,舒適,能減少疲勞。踏板行程不大於170mm,其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。各國法規規定,制動的最大踏板力一般為700n。

設計時,緊急制動(約佔制動總次數的5%~10%)踏板力的選取範圍為350~550n採用伺服制動或動力制動應取小值。

七、 作用滯後的時間要盡可能的短,包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能水平的時間(制動滯後時間)和從開放踏板至完全解除制動的時間(解除制動滯後時間)。

八、 制動時不應產生振動和雜訊。

九、 與懸架、轉向裝置不產生運動干涉,在車輪跳動或汽車轉向時不會引起自行制動。

一十、 制動系中應有音響或光訊號等報警裝置以便能及時發現制動驅動機件的故障和功能失效;制動系中也應有必要的安全裝置;例如一旦主,掛之間的連線制動管路損壞,應有防止壓縮空氣繼續漏失的裝置;在行駛過程中掛車一旦脫掛,亦應有安全裝置驅使駐車制動將其停駐。

一十一、 能全天侯使用,氣溫高時液壓制動管路不應有氣阻現象;氣溫低時制動管路不應出現結冰。

一十二、 制動系的機件應使用壽命長,製造成本低;對摩擦材料的選擇也應考慮到環保要求,應力求減小制動時飛散到大氣中的有害於人體的石棉纖維。

§1.2 制動器的結構形式及選擇

除了輔助制動裝置是利用發動機排氣或其它緩速措施對下長坡的汽車進行減緩或穩定車速外,汽車制動器幾乎都是機械摩擦式的,既是利用固定元件與旋轉元件工作表面間的摩擦而產生制動力矩使汽車減速或停車的。

汽車制動器按其在汽車上的位置分車輪制動器和**制動器,前者是安裝在車輪處,後者則安裝在傳動系某軸上,例如變速器第二軸的後端或傳動軸的前端。摩擦式制動器按其旋轉元件的形狀有可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動器又分為內張式鼓式制動器和外束型鼓式制動器。

內張型鼓式制動器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動蹄,後者又安裝在制動底板上,而制動底板則又緊固於前梁或後橋殼的突緣上或變速器殼或與其相固定的支架上;其旋轉摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸後端的制動鼓,並利用制動鼓的圓柱內表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產生摩擦力矩,故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶;其旋轉摩擦元件為制動鼓,並利用制動鼓的外圓柱表面和制動帶摩擦片的內圓弧面作為一對摩擦表面,產生摩擦力矩作用於制動鼓,故又稱帶式制動器。在汽車制動器中帶式制動器曾僅用於某些汽車的**制動器,現在汽車已很少使用。

由於外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器,而且在汽車上已很少使用,所以內張型鼓式制動器通常稱為鼓式制動器,而通常所說的鼓式制動器即是這種內張型鼓式結構。盤式制動器的旋轉元件是乙個垂向安放且以兩側面為工作面的制動盤,其固定摩擦元件一般是位於制動盤兩側並帶有摩擦片的制動塊。當制動盤被兩側的制動塊夾緊時,摩擦表面便產生作用於制動盤上的摩擦力矩。

盤式制動器常用作轎車的車輪制動器,也可用於各種汽車的**制動器。

綜上所述,故選鼓式制動器。

鼓式制動器的結構型式及選擇:

鼓式制動器可按其制動蹄的受力情況分類(見圖1-1)他們的制動效能、制動鼓的受力平衡狀況以及車輪旋轉方向對制動效能的影響均不同。

制動蹄按其張開時的轉動方向和制動鼓的旋轉方向是一致的,有領蹄和從蹄之分。制動蹄張開時的旋轉方向和制動鼓旋轉方向是一致的制動蹄,稱為領蹄;反之,則稱為從蹄。

圖1-1 鼓式制動器示意圖

一、 領從蹄式

領從蹄式制動器的每塊蹄片都有自己的固定點,而且兩固定支點位於兩蹄的同一端(圖1-1a)。張開裝置有兩種形式,第一種用凸輪或楔塊式張開裝置。其中,平衡凸塊和楔塊式張開裝置中的制動凸輪和制動楔塊是浮動的,故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。

第二種用兩個活塞直徑相等的輪缸(液壓傳動),可保證作用在兩蹄上的張開力相等。

領叢蹄式制動器的效能和效能穩定性,在各式制動器中居中游:前進、倒退行駛的制動效果不變;結構簡單,成本低;便於附裝駐車制動驅動機構;調整蹄片與制動鼓之間的間隙工作容易。但領叢蹄式制動器也有兩蹄片上的單位壓力不等(在兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下),故兩蹄片磨損不均勻,壽命不同的特點。

此外,因只有乙個輪缸,兩蹄必須在同一驅動迴路作用下工作。

領叢蹄式制動器得到廣泛的應用,特別是轎車和輕型貨車、客車的後輪制動器用得較多。

二、 雙領蹄式

雙領蹄式制動器的兩塊蹄片各有自己的固定支點,而且兩固定支點位於兩蹄的不同端,如圖1-1b所示,領蹄的固定端在下方,從蹄的固定端在上方。每塊蹄片有各自獨立的張開裝置,而且位於與固定支點相對應的一方。

汽車前進制動時,這種制動器的制動效能相當高。由於有兩個輪缸,故可以用兩個各自獨立的迴路分別驅動兩蹄片。除此之外,這種制動器還有調整蹄片和制動鼓之間的間隙工作容易進行和兩蹄片上的單位壓力相等,使之磨損均勻,壽命相同等優點。

雙領蹄式制動器的制動效能穩定性,僅強於增力式制動器。當倒車制動時,由於兩蹄片皆為雙從蹄,使制動效能明顯下降。與領從蹄制動器比較,由於多了乙個輪缸,使結構略顯複雜。

這種制動器適用於前進制動時前軸的軸荷及附著力大於後軸,而倒車制動時則相反的汽車上。它之所以不用於後輪,還因為兩個互相成中心對稱的輪缸,難以附加駐車制動驅動機構。

三、 雙向雙領蹄式

雙向雙領蹄式制動器的結構特點是兩蹄片浮動,用各有兩個活塞的輪缸張開蹄片(圖1-1c).

無論是前進或者是後退制動時,這種制動器的兩塊蹄片始終為領蹄,所以制動效能相當高,而且不變。由於制動器內設有兩個輪缸,所以適用於雙迴路驅動機構。當一條管路失效後,制動器轉變為領從蹄式制動器。

除此之外,雙向雙領蹄制動器的兩蹄片上單位壓力相等,因而磨損均勻,壽命相同。雙向雙領蹄式制動器因有兩個輪缸,故結構上覆雜,且調整蹄片與制動鼓之間的間隙工作困難是它的缺點。

這種制動器得到比較廣泛的應用。如用於後輪,則需要另設**制動器。

四、 雙從蹄式

雙從蹄式制動器的兩蹄片各有乙個固定支點,而且兩固定支點位於兩蹄片的不同端,並用各有乙個活塞的兩輪缸張開蹄片(圖1-1d)。

雙從蹄式制動器的制動效能穩定性最好,但因制動器效能最低,所以很少採用。

五、 單向增力式

單向增力式制動器的兩蹄片只有乙個固定支點,兩蹄下端經推桿相互連線成一體,制動器僅有乙個輪缸用來產生推力張開蹄片(圖1-1e)。

汽車前進制動時,兩蹄片皆為領蹄,次領蹄上不存在輪缸張開力,而且由於領蹄上的摩擦力經推桿作用到次領蹄,使制動器效能很高,居各式制動器之首。與雙向增力式制動器比較,這種制動器的結構比較簡單。因兩塊蹄片都是領蹄,所以制動器效能穩定性相當差。

倒車制動時,兩領蹄又皆為從蹄,結果制動效能很低。因兩蹄片上單位壓力不等,造成蹄片磨損不均勻,壽命不一樣。這種制動器只有乙個輪缸,故不適合用於雙迴路驅動機構;另外由於兩蹄片下部聯動,使調整蹄片間隙工作變得困難。

少數輕、中型貨車用來作前制動器。

六、雙向增力式

雙向增力式制動器的兩蹄片端部各有乙個制動時不同時使用的共同支點,支點下方有乙個輪缸,內裝兩個活塞用來同時驅動張開兩蹄片,兩蹄片下方經推桿連線成一體(圖1-1f)。

與單向增力式不同的是次蹄片上也作用有來自輪缸活塞推壓的張開力,儘管這個張開力的制動力矩能大到主領蹄制動力矩的2——3倍。因此,採用這種制動器後,即使制動驅動機構中不用伺服裝置,也可以借助很小的踏板力得到很大的制動力矩。這種制動器前進與倒車的制動效果不變。

雙向增力式制動器因兩蹄片均為領蹄,所以制動器效能穩定性比較差。除此之外,兩蹄片上的單位壓力不等,故磨損不均勻 ,壽命不同。調整間隙工作與單向增力式一樣比較困難。

因只有乙個輪缸,故制動器不適合用於有的雙迴路驅動機構。

上述制動器的特點是用制動器效能、效能的穩定性和摩擦襯片磨損均勻程度來評價。增力式制動器效能最高,雙領蹄次之,領從蹄式更次之,還有一種雙領蹄式制動器的效能最低,故極少採用。而就工作穩定性來考慮,名次排列正好與效能排列相反,雙從蹄式最好,增力式最差。

摩擦係數的變化是影響制動器工作效能穩定性的主要因素。

還應指出,制動器的效能不僅與制動器的結構型式、結構引數和摩擦係數有關,也受到其他因素的影響。例如制動器摩擦襯片與制動鼓僅在襯片的中部接觸時,輸出的制動力矩最小;而在襯片的兩端接觸時,輸出的制動力矩最大。制動器的效能常以制動效能因數或簡稱制動因數bf(brake factor)來衡量,制動因數bf可用下式表達:

式中:——制動器摩擦副間的摩擦力;

——制動器摩擦副間的法向力,對平衡式鼓式制動器和盤式制動器:

f——制動器摩擦副間的摩擦係數;

p——鼓式制動器的蹄端作用力。

基本尺寸比例相同的各種內張式制動器的制動因數bf與摩擦係數f之間的關係如(圖1-2)所示。bf值越大,即制動效能好。在制動過程中由於熱衰退,摩擦係數是變化的。

因此摩擦係數變化時,bf值變化小的,制動器效能穩定性就好。

綜上所述,本設計選雙向增力式制動器。在行車制動器中裝有駐車制動器。前輪採用單迴路。後輪有駐車制動器,一旦油關失效駐車可充當剎車。

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