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畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)
報(bào)告(論文)題目：小型轎車鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真
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作 者 姓 名 ：
作 者 學(xué) 號(hào) ：
指導(dǎo)教師姓名：
完 成 時(shí) 間 ：
機(jī)電工程學(xué)院
摘 要
當(dāng)前，汽車工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)件的設(shè)計(jì)需求旺盛。其中，制動(dòng)器總成是動(dòng)汽車的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽車的安全性能與操控性能。 本課題根據(jù)大眾捷達(dá)轎車的行駛要求，對(duì)其后輪制動(dòng)器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，目的在于實(shí)現(xiàn)汽車在行駛時(shí)具備良好的制動(dòng)性能與操控性能。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)闡述表明的制動(dòng)系統(tǒng)是捷達(dá)后輪鼓式制動(dòng)器。闡述了制動(dòng)方面的發(fā)展、分類及鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)等等。通過(guò)計(jì)算和設(shè)計(jì)來(lái)確定后輪鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等主要零件的主要尺寸和結(jié)構(gòu)，然后畫出各零件圖和總裝圖。最后再進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)分析制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。
通過(guò)最后結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器總成是適用并且合乎準(zhǔn)則完全可用。符合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便、造價(jià)不高、工作穩(wěn)當(dāng)有保障等條件。
關(guān)鍵字：UG軟件；仿真；制動(dòng)；鼓式制動(dòng)器
Abstract
In recent years the rapid development of China's auto market，especially cars car development. However，with the increase in car ownership，safety problems are increasingly attracted attention，and the braking system is an important vehicle active safety systems in the world. The design on the collar from the shoe drum brake design and calculation of， and in accordance with UG three-dimensional software design assembly and simulation.
This manual describes the Jetta sedan rear drum brake system design. The first describes the development of automotive braking systems，structure，Classification and analysis of the structure and advantages and disadvantages of drum brakes and disc brakes. Design calculations to determine the Main dimensions and structure of front disc, back drum brake and brake master cylinder. Pull out the rear brake assembly diagram，brake drum and brake shoe parts diagram parts chart. End of the braking system designed to evaluate the analysis of the indicators. Also taking into account in the design of its structure is simple，reliable，low cost factor.
Through this design results show that the design of the braking system is reasonable, standards-compliant. Meet its simple structure, low cost, reliable requirements.
Key words: UG software；simulation；braking；brake drum
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論
1.1制動(dòng)器設(shè)計(jì)的意義 1
1.2制動(dòng)器研究現(xiàn)狀 2
1.3本次設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器應(yīng)達(dá)到的目標(biāo) 2
1.4本次鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求 2
第2章 鼓式制動(dòng)器的選擇
2.1鼓式制動(dòng)器形式方案分析 3
2.2制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 3
2.3鼓式制動(dòng)器整體方案 7
2.4鼓式制動(dòng)器裝配注意事項(xiàng) 8
第3章 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.1捷達(dá)轎車的主要參數(shù)數(shù)值 10
3.2同步附著系數(shù)的分析 10
3.3車輛前后輪制動(dòng)力的分析 11
3.4制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù) 14
3.5鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)及其確定 16
3.5.1制動(dòng)鼓內(nèi)徑D 16
3.5.2摩擦村片寬度b和包角β 18
3.5.3摩擦襯片起始角β0 19
3.5.4制動(dòng)器中心和張開(kāi)力F0作用線之間的距離e 20
3.5.5制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c 20
3.5.6摩擦片摩擦系數(shù)? 21
3.6制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
3.6.1制動(dòng)鼓 21
3.6.2制動(dòng)蹄 21
3.6.3制動(dòng)底板 22
3.6.4制動(dòng)蹄的支承 22
3.6.5制動(dòng)輪缸 22
3.7制動(dòng)器受力分析及最大制動(dòng)力的確定 23
3.7.1制動(dòng)器受力分析 23
3.7.2制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 24
第4章 校核 26
4.1核算制動(dòng)器的熱容量以及溫升 26
4.2制動(dòng)器的校核 27
4.2.1摩擦襯片所受力的校核 27
4.3駐車制動(dòng)的計(jì)算 27
4.3.1汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角 27
4.3.2汽車可能停駐的極限下坡路傾斜角 28
4.4制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離 29
4.4.1最大減速度 29
第5章 基于UG的鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
5.1 UG軟件介紹 31
5.1.1 UG NX的技術(shù) 31
5.1.2優(yōu)勢(shì) 31
5.1.3主要功能 31
5.2鼓式制動(dòng)器的三維設(shè)計(jì) 32
5.2.1制動(dòng)器制動(dòng)鼓設(shè)計(jì) 32
5.2.2制動(dòng)蹄的設(shè)計(jì) 34
5.2.3制動(dòng)器底板的設(shè)計(jì) 35
5.2.4制動(dòng)輪缸 36
5.3鼓式制動(dòng)器摩擦材料的選擇 36
5.4鼓式制動(dòng)器的整體設(shè)計(jì) 37
5.5鼓式制動(dòng)器運(yùn)動(dòng)仿真分析 37
5.5.1模型的建立與簡(jiǎn)化 37
5.5.2運(yùn)動(dòng)仿真中各運(yùn)動(dòng)部件的分析 38
致 謝 43
參考文獻(xiàn) 44
IV
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
第1章 緒 論
1.１ 制動(dòng)器設(shè)計(jì)的意義
現(xiàn)在,汽車安全的性能好壞與否尤為重要,因?yàn)樗呀?jīng)是人們?nèi)粘３鲂心酥粮餍懈鳂I(yè)中不可或缺的重要交通工具之一。理所當(dāng)然的,制動(dòng)器功能的優(yōu)劣對(duì)整車功能的優(yōu)劣會(huì)有非常大的影響,特別是駕駛員的生命以及財(cái)產(chǎn)安全。所以,制動(dòng)器的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
能形成阻礙車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括趨勢(shì)的結(jié)構(gòu)件是制動(dòng)器。通俗的講制動(dòng)器的原理是其固定部件賦予旋轉(zhuǎn)部件一個(gè)制動(dòng)力矩，其結(jié)果是旋轉(zhuǎn)部件它的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度減小，此外,車輪與路面之間存在附著效應(yīng),形成路面作用于車輪上的制動(dòng)力導(dǎo)致車輛減速[1]。說(shuō)到這里就不得不提一下摩擦制動(dòng)器。它是一種運(yùn)用固定結(jié)構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件兩個(gè)部件它們的工作面之間的摩擦作用來(lái)形成制動(dòng)力矩的制動(dòng)器。作為當(dāng)前汽車應(yīng)用率最高的制動(dòng)器即摩擦制動(dòng)器。它又可以有盤式和鼓式兩種類別。鼓式和盤式的工作的面是圓柱形面和端面，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件是制動(dòng)鼓和制動(dòng)盤。
鼓式制動(dòng)器作為制動(dòng)器的一種，它的設(shè)計(jì)工作也是整車設(shè)計(jì)的重要部分。制動(dòng)踏板、活塞、制動(dòng)主缸、制動(dòng)鼓、制動(dòng)輪缸、制動(dòng)底板、摩擦片等等主要構(gòu)件共同組建成鼓式制動(dòng)器。就制動(dòng)效能和散熱性能來(lái)講盤式比鼓式強(qiáng)了許多。第二種在不同路況下,制動(dòng)力會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的變化,很難掌握控制，究其原因便是鼓式的穩(wěn)定性較差。并且它的散熱性能比較差，所以在制動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生非常多的熱量。高溫時(shí)制動(dòng)塊以及輪鼓它們兩個(gè)很輕易就會(huì)形成特別駁雜的形變，伴隨而來(lái)的就是制動(dòng)衰退、振抖兩種現(xiàn)象，制動(dòng)效率的減小便是最終的結(jié)果[2]。并且，鼓式要每隔一段時(shí)間調(diào)控剎車蹄的間隙，情況嚴(yán)重時(shí)為了清掃里面積攢的剎車粉還需將其拆卸下來(lái)。但是鼓式制動(dòng)器也有很多可取之處，比如它的成本比較低，而且符合傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。轎車和重型車它們的制動(dòng)方式分別是前盤后鼓以及四輪鼓式。一致的效能；平滑、漸進(jìn)的響應(yīng)；低污染、耐腐蝕；高度可靠；耐久性；耐磨損；設(shè)計(jì)有效可用的車輪制動(dòng)器需要合乎以上條件是必須的。
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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
1.2 制動(dòng)器研究現(xiàn)狀
由于汽車在行駛時(shí)要經(jīng)常進(jìn)行制動(dòng)，所以制動(dòng)性能的好壞就成了交通以及人身安全的決定性因素。當(dāng)進(jìn)行制動(dòng)操作的時(shí)候，車輛會(huì)受到和行駛的方向正好相反的外力,然后就可以使汽車的行駛速度逐步減小直至為零。分析制動(dòng)過(guò)程中的受力情況有助于設(shè)計(jì)和計(jì)算,但是這個(gè)過(guò)程相對(duì)有點(diǎn)復(fù)雜,所以一般需要建立簡(jiǎn)化模型來(lái)進(jìn)分析。一般從以下三個(gè)方面來(lái)分析和評(píng)價(jià):
a. 制動(dòng)效能:包括制動(dòng)的距離以及減速度；
b. 制動(dòng)效能的恒定性:即抗熱衰退性；
c. 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。
1.3 本次設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)
a. 具有良好的制動(dòng)效能
b. 具有良好的制動(dòng)效能的穩(wěn)定性
c. 制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好
d. 制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好
1.4 本次鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求
汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)既有對(duì)整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)需要設(shè)計(jì)還有對(duì)零部件結(jié)構(gòu)和功能也需要設(shè)計(jì)。而對(duì)制動(dòng)系整體的性能要求，除上述要求以外，還應(yīng)該達(dá)到使用性能相對(duì)良好、發(fā)生故障比較少等要求。達(dá)到各自所需的功能，并具備配合協(xié)作能力則是零部件要符合的條件。所以應(yīng)該先作出綜合設(shè)計(jì)方案，然后根據(jù)上述各要求，并考慮制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式，以及設(shè)計(jì)題目的要求等最后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第2章 鼓式制動(dòng)器的選擇
2.1 鼓式制動(dòng)器形式方案分析
作為應(yīng)用率最高的機(jī)械摩擦式制動(dòng)器。為了形成制動(dòng)力矩并最終讓達(dá)到汽車減速或者停車的目的它通過(guò)采用讓旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件件和固定結(jié)構(gòu)件兩者工作的面形成摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)樣式一般來(lái)講都是前盤后鼓，這樣能讓制動(dòng)功能落實(shí)的更好。
2.2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及選擇
機(jī)械摩擦式樣制動(dòng)器因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)件不同可分成鼓式和盤式。內(nèi)張類型、外束類型是鼓式制動(dòng)器的兩種分類。以兩個(gè)帶有摩擦襯片作為摩擦元件的制動(dòng)蹄為內(nèi)張型，在制動(dòng)底板上安放制動(dòng)蹄，制動(dòng)底板它又緊緊固定在前梁上或者后橋殼的突緣上，安置在輪轂上或者是變速器它的第二個(gè)軸后端的那個(gè)制動(dòng)鼓這些是其旋轉(zhuǎn)摩擦原件，蹄式制動(dòng)器采用制動(dòng)鼓的內(nèi)在的表面和制動(dòng)蹄摩擦片的外在表面形成了兩個(gè)配對(duì)摩擦表面，相對(duì)應(yīng)的再產(chǎn)生位于制動(dòng)鼓上的摩擦力矩。也就是它叫做蹄式制動(dòng)器的由來(lái)[3]。以剛度小并帶摩擦片為摩擦原件的是外束型；其轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦結(jié)構(gòu)件是制動(dòng)鼓，并采用制動(dòng)鼓的圓柱形外在的面和制動(dòng)帶摩擦墊片的里面圓弧狀的面作為相配對(duì)的摩擦工作面，最終形成賦予在制動(dòng)鼓上的一個(gè)摩擦力矩，這也是它又叫帶式制動(dòng)器的由來(lái)。如今此種制動(dòng)器已極少再被選用。內(nèi)張型也就是通俗所講的鼓式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)件是有且僅有一個(gè)并豎放安置以兩個(gè)側(cè)邊面為作用面的制動(dòng)盤，它的不動(dòng)摩擦結(jié)構(gòu)件一般來(lái)說(shuō)制動(dòng)塊位于制動(dòng)盤的兩側(cè)并與摩擦墊相伴隨。一旦制動(dòng)盤卡在制動(dòng)塊兩側(cè)緊的時(shí)候，摩擦表面就可以形成作用在制動(dòng)盤上面的摩擦力矩。盤式制動(dòng)器通常是用來(lái)作為轎車的車輪制動(dòng)器，同時(shí)也可以用來(lái)作為各種種類汽車的中央制動(dòng)器[4]。
車輪制動(dòng)器一般用來(lái)作為行車制動(dòng)的裝置，有的也可以作為駐車制動(dòng)的作用；但中央制動(dòng)器只能用作駐車制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如表2.1所示:
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
表2.1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式
以制動(dòng)蹄所受外力的不同情況將鼓式制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)分類(如下方圖2.1)
圖2.1 鼓式制動(dòng)器的簡(jiǎn)化圖
[a]領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器（以凸輪張開(kāi)）；[b]領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器（制動(dòng)輪缸張開(kāi)）
[c]雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器（是平衡式并不是雙向的）；[d]雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器；
[e]單向增力式制動(dòng)器；[f]雙向增力式制動(dòng)器；
根據(jù)當(dāng)制動(dòng)蹄張開(kāi)時(shí)它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否一致，可分為領(lǐng)、從蹄。
按照蹄的屬性可以將鼓式制動(dòng)器分為：
(1) 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
如上圖[a][b]，假如上邊的轉(zhuǎn)向箭頭示意的是制動(dòng)鼓扭轉(zhuǎn)方向(制動(dòng)鼓呈現(xiàn)正方向扭轉(zhuǎn))這時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是前進(jìn)狀態(tài)，那此時(shí)蹄1、蹄2分別是領(lǐng)、從蹄。但是當(dāng)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榈管嚂r(shí)相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)鼓轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也會(huì)隨之變?yōu)榉捶较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)候蹄2是領(lǐng)蹄，而蹄1是從蹄。如此這般即制動(dòng)鼓呈現(xiàn)正、反向扭轉(zhuǎn)的時(shí)候一直分別各有一個(gè)領(lǐng)、從蹄并屬于內(nèi)張型，就叫做領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的兩個(gè)蹄常有固定的支點(diǎn)。張開(kāi)裝置有凸輪式、楔塊式、曲柄式和具有兩個(gè)或四個(gè)等直徑活塞的制動(dòng)輪缸式的。后者可保證作用在兩蹄上的張開(kāi)力相等并用液壓驅(qū)動(dòng)，而凸輪式、楔塊式和曲柄式等張開(kāi)裝置則用氣壓驅(qū)動(dòng)。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能及穩(wěn)定性均處于中等水平，但由于其在汽車前進(jìn)和倒車時(shí)的制動(dòng)性能不變，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，也便于附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，故仍廣泛用作中、重型載貨汽車的前、后輪以及轎車的后輪制動(dòng)器。
(2) 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
?根據(jù)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，領(lǐng)從蹄也會(huì)隨之發(fā)生變化，當(dāng)汽車前進(jìn)時(shí)兩制動(dòng)蹄皆為領(lǐng)蹄，此為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。汽車倒車時(shí)，兩制動(dòng)蹄皆為從蹄。因?yàn)檫@樣單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器是對(duì)它的另一種稱呼，如圖[c]。
(3) 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
制動(dòng)鼓呈現(xiàn)正和反兩向扭轉(zhuǎn)的情況下這時(shí)兩個(gè)制動(dòng)蹄都是領(lǐng)蹄的狀態(tài)則是雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，如圖[d]。此制動(dòng)器在汽車處于前進(jìn)狀態(tài)和倒退狀態(tài)的時(shí)候它的性能不變，因?yàn)檫@樣的特性通常應(yīng)用于中型或輕型汽車和少數(shù)轎車前面和后面的車輪。當(dāng)作為后制動(dòng)車輪的制動(dòng)器，作為后制動(dòng)輪的制動(dòng)器,需要特殊的中央制動(dòng)器。
(4)單向增力制動(dòng)器
如圖[e]，兩蹄的下半端經(jīng)過(guò)主軸將第二個(gè)制動(dòng)蹄安置在制動(dòng)底板頂部的銷支撐上。倘若汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為前進(jìn)，則位于第一位置的制動(dòng)蹄被單活塞當(dāng)中的制動(dòng)輪缸推到的方位為制動(dòng)鼓里面圓柱形狀的外表面。制動(dòng)鼓基于摩擦之后帶動(dòng)第一制動(dòng)蹄，接著經(jīng)由頂桿以帶動(dòng)第二制動(dòng)蹄再通過(guò)壓至制動(dòng)鼓工作面達(dá)到將它安置在其上方支承銷上的目的。由于在普通工作的工況下兩個(gè)蹄法方向的一對(duì)相反的力它們不能相互均衡，這也是它的另一個(gè)稱呼即非平衡式剎車制動(dòng)器的由來(lái)。
當(dāng)汽車處于向前的狀態(tài)下制動(dòng)它比前面所有的制動(dòng)效果和能力都好，但是當(dāng)它處于相反狀態(tài)時(shí)制動(dòng)，它比前面所有的制動(dòng)效果和能力都差。所以僅僅應(yīng)用于一小部分輕型中型卡車和汽車上用于做前輪剎車。
(5) 雙向增力式制動(dòng)器
如上所述,單向力制動(dòng)器的單活塞制動(dòng)輪缸由雙活塞制動(dòng)缸(F)取代。相同的支撐銷應(yīng)一起使用部端，讓它改變成雙向增力式樣制動(dòng)器。它屬于一種不平衡式制動(dòng)器。
本次捷達(dá)轎車后輪制動(dòng)工作選用的是領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)從蹄樣式的制動(dòng)器它的每一個(gè)蹄片具有各自的穩(wěn)固支撐點(diǎn)，且兩穩(wěn)固定支撐點(diǎn)在兩只蹄相同的一邊。有兩種樣式的打開(kāi)裝置，第一種具備凸輪或楔形打開(kāi)裝置。包括的制動(dòng)凸輪以及平衡凸塊和楔形打開(kāi)裝置中的制動(dòng)楔形塊是飄浮移動(dòng)的，使得施加在兩蹄上的打開(kāi)力一樣。不平衡式的制動(dòng)凸形輪的中心點(diǎn)是固定好不變的，因而無(wú)法確保施加在兩蹄上的打開(kāi)力一樣。第二種具有兩個(gè)相同直徑的活塞輪缸（液壓力推動(dòng)），確保了施加在兩蹄上的打開(kāi)力一樣。在各種式樣的制動(dòng)器中領(lǐng)從蹄式的效果功能和穩(wěn)定性能處于中間水平；向前、后兩種工況下制動(dòng)的效果功能一致；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化明了，制造代價(jià)小比較省錢；安置于駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置上十分便利；調(diào)控蹄片、制動(dòng)鼓兩者之間的縫隙相當(dāng)便利。領(lǐng)從蹄式有兩個(gè)大小完全相同的蹄片它們上面的壓強(qiáng)不一樣，所以導(dǎo)致的后果是兩襯片損耗不勻稱、可用的時(shí)間也不一樣。值得一提的是，因?yàn)閮H僅存在一個(gè)輪缸當(dāng)中，兩個(gè)蹄產(chǎn)生作用的時(shí)候只能處在相同的一個(gè)推動(dòng)回路[5]。作為高選用率的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器最多被選用的車型是乘用車以及擁有總質(zhì)量較輕特質(zhì)的商用車作為后輪制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)工作。
進(jìn)行選定鼓式制動(dòng)器類別的工作：構(gòu)想設(shè)計(jì)策劃出制動(dòng)鼓 、回位彈簧、 制動(dòng)底板 、制動(dòng)蹄片；并完成設(shè)計(jì)策劃如何完成總成的工作。
查閱相關(guān)資料得捷達(dá)轎車的一些主要技術(shù)參數(shù)如下：
整車質(zhì)量： 空載：1070kg
滿載：1450kg
質(zhì)心位置： 質(zhì)心距前軸距離：L1=1.087m
質(zhì)心距后軸距離：L2=1.384m
質(zhì)心高度： 空載時(shí)：hg0=0.56m
滿載時(shí)：hg=0.55m
軸 距： L=2.471m
滿載后軸重: m=750kg
車輪工作半徑：300mm
輪胎規(guī)格： 185/60R14 85H
滿載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷56%，后軸負(fù)荷44%
空載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷61%，后軸負(fù)荷39%
2.3 鼓式制動(dòng)器整體方案
捷達(dá)轎車后輪鼓式制動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)及組成。
制動(dòng)器的組成有以下幾個(gè)部分：
a. 旋轉(zhuǎn)部分：制動(dòng)鼓
b.固定零部件:制動(dòng)底板、制動(dòng)蹄
c. 張開(kāi)機(jī)構(gòu)：輪缸
d. 定位調(diào)整：調(diào)整片，調(diào)整拉簧
制動(dòng)蹄在促動(dòng)裝置的作用下向外旋轉(zhuǎn)，外表面的摩擦片壓靠到制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上，對(duì)鼓產(chǎn)生制動(dòng)摩擦力矩。
凡對(duì)制動(dòng)蹄端加力并使制動(dòng)蹄轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置統(tǒng)稱為制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置，制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置有輪缸、凸輪和楔等。
1—制動(dòng)底板 2—銷軸 3、4、11、12—拉簧 5—壓桿 6—制動(dòng)桿 7—帶杠桿裝置的制動(dòng)蹄 8—支架 9—止擋板 10—鉚釘 13—檢測(cè)孔 14—壓簧 15—夾緊銷 16—彈簧座 17—帶斜楔支承的制動(dòng)蹄 18—摩擦襯片 19楔支承 20—楔形塊 21—制動(dòng)輪缸
圖2.2 捷達(dá)轎車后輪鼓式制動(dòng)器
液壓制動(dòng)輪缸作為制動(dòng)執(zhí)行器稱為輪缸制動(dòng)；制動(dòng)裝置為凸輪即凸輪制動(dòng)；制動(dòng)執(zhí)行裝置為楔制動(dòng)稱為楔形制動(dòng)器。
2.4 鼓式制動(dòng)器裝配注意事項(xiàng)
a. 裝配后總成應(yīng)在8820Kpa,液壓下工作持續(xù)3分鐘的強(qiáng)度和密封試驗(yàn)，在此時(shí)間內(nèi)任何部位均不得滲漏，壓力降不得大于294Kpa。
b. 放氣螺釘總成490-588Kpa氣壓下總成各部位應(yīng)保證密封，當(dāng)松開(kāi)放氣螺釘時(shí)，氣體通暢無(wú)阻地從氣孔沖出。
c. 總成在制動(dòng)過(guò)程中不得發(fā)生滲油現(xiàn)象。
d. 制動(dòng)鼓與摩擦片間隙應(yīng)在0.2mm-0.5mm范圍內(nèi)。
e. 總成在正常裝配與使用條件下應(yīng)保證制動(dòng)靈活輕便不得發(fā)生阻礙或卡死現(xiàn)象。
3 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
第3章 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 捷達(dá)轎車的主要參數(shù)數(shù)值
整車質(zhì)量： 空載：1070kg
滿載：1450kg
質(zhì)心位置： 質(zhì)心距前軸距離：L1=1.087m
質(zhì)心距后軸距離：L2=1.384m
質(zhì)心高度： 空載時(shí)：hg0=0.56m
滿載時(shí)：hg=0.55m
軸 距： L=2.471m
滿載后軸重: m=750kg
車輪工作半徑：300mm
輪胎規(guī)格： 185/60R14 85H
滿載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷56%，后軸負(fù)荷44%
空載時(shí)軸荷的分配： 前軸負(fù)荷61%，后軸負(fù)荷39%
以下幾種參數(shù)對(duì)汽車的制動(dòng)性能也有非常大的影響：制動(dòng)力及其分配系數(shù)、同步附著系數(shù)、制動(dòng)強(qiáng)度、附著系數(shù)利用率、最大制動(dòng)力矩與制動(dòng)因數(shù)等。
3.2 同步附著系數(shù)的分析
(1) 當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；
(2) 當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這時(shí)容易發(fā)生后軸側(cè)滑而使汽車失去方向穩(wěn)定性；
(3): 當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。
分析表明，汽車在同步附著系數(shù)為的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即，為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度＜這表明只有在＝的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。
根據(jù)相關(guān)資料查出普通轎車≤0.8，故取=0.7
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
3.3 車輛前后輪制動(dòng)力的分析
當(dāng)車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),如果忽略車輪對(duì)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和汽車轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量, 為車輪在任意轉(zhuǎn)速下的力矩平衡方程:
（3.1）
式中: —— 制動(dòng)力矩作用于車輪,即制動(dòng)摩擦扭矩, 其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反，N·m；
——地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反，N；
——車輪的有效半徑m。
令 （3.2）
并稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，它是在輪胎周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，因此又稱為制動(dòng)周緣力。與地面制動(dòng)力的方向相反，當(dāng)車輪角速度>0時(shí)，大小亦相等，且僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。當(dāng)加大踏板力以加大，和均隨之增大。但地面制動(dòng)力受著附著條件的限制，其值不可能大于附著力，
即≤ （3.3）
或 （3.4）
式中:——輪胎與地面間的附著系數(shù)；
Z——地面對(duì)車輪的法向反力。
當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力和地面制動(dòng)力達(dá)到附著力值時(shí)，車輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動(dòng)力矩即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而即成為與相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當(dāng)制動(dòng)到=0以后，地面制動(dòng)力達(dá)到附著力值后就不再增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力由于踏板力的增大使摩擦力矩增大而繼續(xù)上升(見(jiàn)圖3.1)。
圖3.1 制動(dòng)器制動(dòng)力Ff、地面制動(dòng)力FB與踏板力Fp的關(guān)系
通過(guò)對(duì)整個(gè)車輛制動(dòng)過(guò)程中的力學(xué)分析,對(duì)前后軸車輪的正常反力可以
考慮軸重轉(zhuǎn)移制動(dòng)時(shí)得到的,和Z1(Z2)如下:(3.5)
（3.5）
（3.6）
式中:——汽車所受重力；
——汽車軸距；
——汽車質(zhì)心離前軸距離；
——汽車質(zhì)心離后軸距離；
——汽車質(zhì)心高度；
——重力加速度；
——汽車制動(dòng)減速度。
汽車總的地面制動(dòng)力為
（3.7）
式中 ——中等制動(dòng)強(qiáng)度,也叫減速或制動(dòng)力；
，——前后軸車輪的地面制動(dòng)力。
由以上兩式可求得前、后軸車輪附著力為:
（3.8）
（3.9）
上式表明：汽車在附著系數(shù)為任意確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度q或總制動(dòng)力的函數(shù)。當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后軸的軸荷分配，前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即
(1)前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑；
（2后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑；
(3)前、后輪同時(shí)抱死拖滑。
在上述三種情況下,最明顯的接觸條件的最好。
= （3.10）
（3.11）
式中 :——前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，
；
——后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，
；
——前軸車輪的地面制動(dòng)力；
——后軸車輪的地面制動(dòng)力；
，——地面對(duì)前后輪軸的正常反應(yīng)；
——汽車重力；
，——汽車質(zhì)心離前、后軸距離；
——汽車質(zhì)心高度。
圖3.2 某轎車的I曲線和線
由于捷達(dá)轎車設(shè)計(jì)為輕型客車后鼓式制動(dòng)器,現(xiàn)代轎車狀況良好,特別是高等級(jí)公路的高速行駛要求,可以選擇同步附著系數(shù)。則:
通過(guò)3.10型和3.11型不難獲得任何附著系數(shù)的路面,前后輪被鎖定在前后輪軸輪力上并充分利用條件。公式3.11:
（3.12）
由式3.10，式3.11得：
（3.13）
則: 在同步附著系數(shù)前后輪同時(shí)抱死的路面上行駛時(shí)所得到的地面制動(dòng)力
前輪 ：
后輪：
3.4 制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)
（1）分配系數(shù)
（3.14）
（3.15）
（3.16）
可得:
即：
（3.17）
其中:
取
得到:
（2）同步附著系數(shù)
（3.18）
將代入下式得
（3.19）
（3.20）
①在同步附著系數(shù)前后輪同時(shí)抱死的路面上行駛時(shí)所得到的地面制動(dòng)力
前輪 ：
（3.21）
（3.22）
后輪：
（3.23）
（3.24）
3.5 鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)及其確定
制動(dòng)鼓應(yīng)該有足夠的壁厚,以確保更大的剛度和熱容量,以減少在制動(dòng)過(guò)程中的溫度上升。
3.5.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
圖3.4 鼓式制動(dòng)器的幾何參數(shù)
輸入力一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但增大D(圖3.4)受輪輞內(nèi)徑限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm．否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比的范圍如下：
客車:0.74
貨車:0.83
依據(jù)輪胎型號(hào)：185/60R14 85H
于是， 得輪輞直徑Dr
Dr =25.4 x14=355.6 mm （1 in=25.4mm）
取 D／Dr=0.64～0.74
則制動(dòng)鼓內(nèi)徑直徑：
D=（0.64～0.74）x Dr=227.584～263.144mm
參照中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 309—1999 《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》
取 D=230mm
制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚從11mm增至20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7～12mm，中、重型貨車為13～18mm。
由于本設(shè)計(jì)的對(duì)象是轎車，所以選取制動(dòng)鼓壁厚為7mm。
3.5.2 摩擦村片寬度b和包角β
摩擦村片寬度尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本。
試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β=90°～100°時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過(guò)高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過(guò)分延伸襯片的兩端以加大包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于120°。
取 β=100°
表3.1 制動(dòng)器襯片摩擦面積A
汽車類別 汽車總質(zhì)量m/t 單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積 A/
轎車 0.9～1.5 100～200
1.5～2.5 200～300
1.0～1.5 120～200
1.5～2.5 150～250（多為150～200）
2.5～3.5 250～400
客車與貨車 3.5～7.0 300～650
7.0～12.0 550～1000
12.0～17.0 600～1500（多為600～1200）
摩擦襯片寬度b較大可以降低單位壓力、減少磨損，但過(guò)大則不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。通常是根據(jù)在緊急制動(dòng)時(shí)使其單位壓力不超過(guò)2.5MPa的條件來(lái)選擇襯片寬度b的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇b值。另外，根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料可知，單個(gè)鼓式車輪制動(dòng)器總的襯片摩擦面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大，而單個(gè)摩擦襯片的摩擦面積A又決定于制動(dòng)鼓半徑R、襯片寬度b及包角β，即 （3.25）
式中β是以弧度(rad)為單位，當(dāng)A，R，β確定后，由上式也可初選襯片寬b的尺寸。
制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總摩擦面積愈大，則制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力愈小，從而磨損亦愈小。
摩擦襯片的摩擦面積取200cm2,襯片寬b為45mm。見(jiàn)表3.1；
3.5.3 摩擦襯片起始角β0
一般將襯片布置在制動(dòng)碲的中央，即令。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。
此設(shè)計(jì)中
令
（3.26）
3.5.4 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力P作用線的距離a
在輪缸或制動(dòng)凸輪可設(shè)置在制動(dòng)鼓的條件下。距離A應(yīng)盡可能大，以提高制動(dòng)效能。
取
（3.27）
3.5.5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c
圖3.4 鼓式制動(dòng)器主要幾何參數(shù)
C應(yīng)盡可能大,而K應(yīng)盡可能小,同時(shí)確保兩端的蹄兩端不互相干擾(圖3.4)。
（3.28）
3.5.6 摩擦片摩擦系數(shù)?
摩擦片摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)力矩的影響很大，選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用摩擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料[9]。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù)已無(wú)大問(wèn)題。本設(shè)計(jì)取=0.3。
3.6 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.1 制動(dòng)鼓
制動(dòng)鼓應(yīng)具有非常好的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)溫升不應(yīng)超過(guò)極限值。制動(dòng)鼓材料應(yīng)與摩擦襯片相匹配，以保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。
制動(dòng)鼓相對(duì)于輪轂的對(duì)中是圓柱表面的配合來(lái)定位，并在兩者裝配緊固后精加工制動(dòng)鼓內(nèi)工作表面，以保證兩者的軸線重合。兩者裝配后還需進(jìn)行動(dòng)平衡。其許用不平衡度對(duì)轎車為15N·cm～20 N·cm；對(duì)貨車為30 N·cm～40 N·cm。微型轎車要求其制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差＜0.03mm，徑向跳動(dòng)量≤0.05mm，靜不平衡度≤1.5N.cm。
制動(dòng)鼓壁厚的選取主要是從其剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有利于增大其熱容量，但試驗(yàn)表明，壁厚由11mm增至20 mm時(shí)，摩擦表面的平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為7mm～12mm；中、重型載貨汽車為13mm～18mm[10]。制動(dòng)鼓在閉口一側(cè)外緣可開(kāi)小孔，用于檢查制動(dòng)器間隙。本次設(shè)計(jì)采用的材料是HT20-40。
3.6.2 制動(dòng)蹄
制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車的約為3mm～5mm；貨車的約為5mm～8mm。摩擦襯片的厚度，轎車多為4.5mm～5mm；貨車多為8mm以上。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長(zhǎng)，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小。本次制動(dòng)蹄采用的材料為HT200。
3.6.3 制動(dòng)底板
制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制功底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均只有凹凸起伏的形狀。重型汽車則采用可鍛鑄鐵KTH370—12的制動(dòng)底板[11]。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。本次設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼。
3.6.4 制動(dòng)蹄的支承
二自由度制動(dòng)蹄的支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能使制動(dòng)蹄相對(duì)制動(dòng)鼓自行定位。為了使具有支承銷的一個(gè)自由度的制動(dòng)蹄的工作表面與制動(dòng)鼓的工作表面同軸心，應(yīng)使支承位置可調(diào)。例如采用偏心支承銷或偏心輪。支承銷由45號(hào)鋼制造并高頻淬火。其支座為可鍛鑄鐵(KTH370—12)或球墨鑄鐵(QT400—18)件。
具有長(zhǎng)支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。有時(shí)在制動(dòng)底板上附加一壓緊裝置，使制動(dòng)蹄中部靠向制動(dòng)底板，而在輪缸活塞頂塊上或在張開(kāi)機(jī)構(gòu)調(diào)整推桿端部開(kāi)槽供制動(dòng)蹄腹板張開(kāi)端插入，以保持制動(dòng)蹄的正確位置。
3.6.5 制動(dòng)輪缸
制功輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開(kāi)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸體為通孔，需鏜磨。活塞由鋁合金制造?；钊舛藟河袖撝频拈_(kāi)槽頂塊，以支承插人槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；少數(shù)有四個(gè)等直徑活塞；雙領(lǐng)路式制動(dòng)器的兩蹄則各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)[12]。缸體內(nèi)孔直徑為20，根據(jù)表3.1選取缸體內(nèi)孔直徑尺寸公差。
表3.1 缸體內(nèi)孔尺寸公差
輪缸內(nèi)孔直徑，D0≤29mm
H9
輪缸內(nèi)孔直徑，D0>29mm
H8
3.7 制動(dòng)器受力分析及最大制動(dòng)力的確定
3.7.1 制動(dòng)器受力分析
壓力沿襯片長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律除摩擦襯片因有彈性容易變形外，制動(dòng)鼓、蹄片和支承也有變形，所以計(jì)算法向壓力在摩擦襯片上的分布規(guī)律比較困難。通常只考慮襯片徑向變形的影響，其他零件變形的影響較小而忽略不計(jì)。
捷達(dá)轎車后輪鼓式制動(dòng)器是有兩個(gè)自由度的緊蹄摩擦襯片的徑向變形規(guī)律。將坐標(biāo)原點(diǎn)取在制動(dòng)鼓中心O點(diǎn)。坐標(biāo)軸線通過(guò)蹄片的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心A點(diǎn)。
制動(dòng)時(shí)，由于摩擦襯片變形，蹄片一面繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，一面順著摩擦力作用的方向沿支承面移動(dòng)。結(jié)果使蹄片中心位于O點(diǎn)，因而未變形的摩擦襯片的表面輪廓（EE線），就沿OO方向移動(dòng)進(jìn)入制動(dòng)鼓內(nèi)。顯然，表面上所有點(diǎn)在這個(gè)方向上的變形是一樣的位于半徑OB上的任意的點(diǎn)B的變形就BB線段，其徑向變形分量是這個(gè)線段在半徑OB延長(zhǎng)線上的投影，即BC線段。所以同樣一些點(diǎn)的徑向變形δ為
（3.29）
考慮到和，所以對(duì)于緊蹄的徑向變形δ和壓力P為
（3.30）
（3.31）
式中，α為任意半徑O B和軸之間的夾角；ψ為半徑O B和最大壓力線OO之間的夾角；φ為x軸和最大壓力線OO之間的夾角。也就是說(shuō)，浮式蹄支承在任意斜支座面上時(shí)，其理論壓力分布規(guī)律仍為正弦分布，但其最大壓力點(diǎn)在何處，難以判斷。
圖3.5 計(jì)算摩擦襯片徑向變形簡(jiǎn)圖
（a) 有兩個(gè)自由度的緊蹄 （b） 有一個(gè)自由度的緊蹄
3.7.2 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩
對(duì)于選取較大的各類汽車，應(yīng)從保證汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性出發(fā)，來(lái)確定各軸的最大制動(dòng)力矩。當(dāng)＞時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度q＜，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為
（3.32）
（3.33）
其中： β為前后輪制動(dòng)力分配系數(shù)
（3.34）
則
（3.35）
單個(gè)后輪制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為：
（3.36）
單個(gè)前輪制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為：
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第4章 校 核
4.1 制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算
應(yīng)核算制動(dòng)器的熱容量和溫升是否滿足如下條件：
（4.1）
——制動(dòng)鼓總質(zhì)量；原=18kg
——加熱的金屬零件的總質(zhì)量(如車輪,輪輻、輪輞、制動(dòng)鼓)連接到制動(dòng)鼓；初級(jí)=28kg
——制動(dòng)鼓材料的比熱容、鑄鐵=482J／(kg·K)，鋁合金C =880J／(kg·K)；=482J／(kg·K)
——制動(dòng)鼓的溫度上升(強(qiáng)烈制動(dòng)= 30公里/小時(shí)完全停止),主要的溫度不應(yīng)超過(guò)15攝氏度,13攝氏度；
L——滿載汽車制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的熱能，因制動(dòng)過(guò)程迅速，可以認(rèn)為制動(dòng)生成的熱能全部為前、后制動(dòng)器所吸收，并按前、后軸制動(dòng)力的分配比率分配給前、后制動(dòng)器，
即
（4.2）
（4.3）
式中： ——滿載汽車總質(zhì)量；=1450kg
——汽車制動(dòng)時(shí)的初速度，可??；
——汽車制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，=0.656
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（4.4）
而符合要求
所以制動(dòng)器的熱容量與升溫符合要求。
4.2 制動(dòng)器的校核
4.2.1 摩擦襯片所受力的校核
為了保證設(shè)計(jì)的合理性,制動(dòng)器可以達(dá)到設(shè)計(jì)的目的,必須滿足:
（4.5）
建議采取的液壓泵F = 4000n推力,因?yàn)槟Σ烈r片和壓力
（4.6）
其中： P——摩擦襯片所受的壓力
——摩擦襯片的摩擦因數(shù)
r——制動(dòng)鼓內(nèi)半徑
——后輪的制動(dòng)力矩
——車輪有效半徑。
所以 ：
因此,所取的液壓泵的推力符合條件。
4.3 駐車制動(dòng)的計(jì)算
4.3.1 汽車可能停駐的極限上坡路傾斜角
圖4.1 汽車在上坡路上停駐時(shí)的受力簡(jiǎn)圖
（4.7）
式中：：車輪與地面摩擦系數(shù)，取0.7；
：汽車質(zhì)心至前軸間距離；
：軸距;
：汽車質(zhì)心高度。
最大停止高度不應(yīng)小于16%~20%,滿足要求。
4.3.2 汽車可能停駐的極限下坡路傾斜角
（4.8）
最大停止高度不應(yīng)小于16%~20%,滿足要求。
4.4 制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離
4.4.1 最大減速度
在不同的路面上，由于地面制動(dòng)力為：
（4.9）
故汽車能達(dá)到的減速度（m/s2)為：
（4.10）
若允許汽車的前輪后輪同時(shí)抱死，則：
（4.11）
式中：滑動(dòng)附著系數(shù)
重力加速度
制動(dòng)初速度
代入數(shù)據(jù)得：
制動(dòng)距離：
（4.12）
式中：-汽車初速度
-制動(dòng)踏板開(kāi)始移動(dòng)到產(chǎn)生減速度的時(shí)間（克服蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙）此處取=0.1s
-制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作將減速時(shí)間(克服制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙),其中= 0.1s減速產(chǎn)生最大的到達(dá)時(shí)間。在這里,以= 0.4s
代入數(shù)據(jù)得制動(dòng)距離：
從上面的計(jì)算可以看出來(lái)：在=0.7時(shí)，在最大制動(dòng)液壓637~813Kpa（6.5~8.3kgf/）的下限，即最大制動(dòng)液壓為637Kpa下的制動(dòng)減速度Jmax（6.5）=6.77（）,在車速為30km/h時(shí)的制動(dòng)距離S（6.5）=8.06（m），達(dá)到了制動(dòng)距離不大于10m的設(shè)計(jì)要求。
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下圖為=0.7時(shí)汽車在不同的制動(dòng)氣壓下得到的制動(dòng)距離和制動(dòng)減速：
圖4.1同液壓下的制動(dòng)減速
圖4.2 不同液壓下的制動(dòng)距離
5 基于UG的鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第5章 基于UG的鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 UG軟件介紹
5.1.1 UG NX的技術(shù)
UG是 Unigraphics的縮寫，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。
UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問(wèn)題的求解提供一個(gè)靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。
5.1.2 優(yōu)勢(shì)
來(lái)自Siemens PLM 的NX使企業(yè)能夠通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，它可以通過(guò)過(guò)程變更來(lái)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤(rùn)。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來(lái)確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。
NX 建立在為客戶提供無(wú)與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過(guò)程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。
通過(guò)再一次將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 NX 通過(guò)無(wú)可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過(guò)程自動(dòng)化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過(guò)程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。
5.1.3 主要功能
(1) （1） 工業(yè)設(shè)計(jì)：利用NX建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來(lái)最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。
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（2） 產(chǎn)品設(shè)計(jì)：?NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。
(3) 仿真、確認(rèn)和優(yōu)化：通過(guò)在開(kāi)發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴。
(4)NX加工
UG NX加工基礎(chǔ)