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基于UG汽车制动器设计(二)(2)

2021-10-31    作者:未知    来源:网络文摘

4.2 鼓式制动器制动器的设计计算

4.2.1制动器从蹄因素计算 

    对于浮式蹄而言,其蹄片端部支座面法线可与张开力作用线.行(称为平行支座)或不平行(称为
斜支座)。平行支座可以看作斜支座的特例, ,对于最一般.情况;单个斜支座浮式领蹄制动
蹄因数BFT3

    =       (4-2)

单个斜支座浮式从蹄制动蹄因数BFT4

    =      (4-3)

在上两式中:

        (4-4)

       (4-5)

                                   (4-6)

                             4-7)

                                      (4-8)

为蹄片端部与支座面间摩擦系数,如为钢对钢则=0.2~0.3。角正负号取值按下列规则确定:当为正;为负,这样浮式领从制动器因数为:

           (4-9)

对于平行支座式的支撑形式,以上各式中

=0.3,f=0.4,故可得:

      

           =[81/105+86/105+0.3×(27/105)]

           =1.67

  =0.3×(81/105)× cos0

  =0.23

  =

=0.77

+

  =1

       

 =0.77-(0.3×cos0-0)

 =0.48

=0.3

故得:

=

        =(0.38×1.67+0.382×0.23)/(0.77-0.38×1+0.382×0.48)

        =2.08

    =

         =(0.38×1.67-0.382×0.23)/(0.77+0.38×1+0.382×0.48)

         =0.16

故得:  

                = 2.08+0.16

                 =2.2 

4.2.2制动驱动机构设计

(1)所需制动力计算

 根据汽车制动时的整车受力分析,由之前的分析得地面对前、后轴车轮的法向反力Z1,Z2为: 


故汽车总的地面制动力为:

      

 前、后轴车轮附着力为:

  =    故所需的制动力F需                                  

         = 3134 N

 (2) 确定制动轮缸直径

 制动轮缸对制动蹄或制动块的作用力P与轮缸直径及制动轮缸中的液压力P有如下关系: 


从蹄无支撑:   典型值2.2 


从蹄有支撑:        典型值2.6

       (4-10)

式中,—考虑制动力调节装置作用下的轮缸或管路液压= 8~12MPa,取= 9MPa。由及张开力的计算公式:

                     (4-11)

制动器因数可表示为n

             (4-12)

                                                        

    =17.1mm

(F需是4-11计算出来的,p=9 ,BF是4-10 r制动鼓130)

轮缸直径应在GB7524—87标准规定的尺寸系列中选取,缸直径的尺寸系列为014.5,16,17.5,19,22,24,25,28,30,32,35,38,40,45,50,55mm。

取得 =22。

(3)轮缸的工作容积

一个轮缸的工作容积:

       (4-13)     

式中 :

—个轮缸b塞的直径;

n—轮缸的活塞数目;


—个轮缸b塞在完全制动时的行程:在初步设计时,对鼓式制动器取=2~2.5mm。

—消除制动蹄(制动块)与制动鼓(制动盘)间的间隙所需的轮缸活塞行程,对鼓式制动器约等于相应制动蹄中部与制动鼓之间的间隙的2倍;

—因摩擦衬片(衬块)变形而引起的轮缸活塞行程,可根据衬片(衬块)的厚度、材料弹性模量及单位压力计算;

—鼓式制动器的蹄与鼓之变形而引起的轮缸活塞行程,试验确定。

可得,一个轮缸的工作容积:

 =759.9mm3

全部轮缸的总工作容积:

                    (4-14)

式中m-轮缸数目,则全部轮缸的总工作容积V =3039.5mm3

(4)制动器产生的制动力计算

制动器因数BF表示制动器的效能,又称为制动器效能因数。其实质是制动器在单位输入压力或力的作用下所能输出的力或力矩,用于评比不同结构型式的制动器的效能。制动器因数可定义为在制动鼓或制动盘的作用半径上所产生的摩擦力与输入力之比,即

                     (4-15)

式中  —制动器的摩擦力矩;

     R—制动鼓或制动盘的作用半径;

     P—输入力,一般取加于两制动蹄的张开力(或加于两"动块的压紧力)的平均值为输入力。

由张开力计算公式:

                  (4-16)

式中 :—制动轮缸直径

            P—制动轮缸中的液压压力

得:

    张开力P=(3.14/4)×17.52×9N

                =2163.65N

由制动器效能因数的定义,可得制动器所能产生的制动力

F能=BF×P×R/re=2.24×2163.6×110/270

              =1974.49N

后轴能产生的制动力

    F=2 F能=2×1974.49N=3948.97N

F=2F能=3948.97NF需=3404.45N

故所设计制动器结构参数合理。

(5)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,所以在理论上要精确计算磨损性能是困难的。但试验表明,影响磨损的重要因素是摩擦表面的温度、压力、摩擦系数和表面状态等。

    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,制动器几乎承担了汽车全部动力的耗散。由于在短时间内热量来不及散到大气中,使得制动器温度升高。这就是所说的制动器的能量负荷。能量负荷愈大,衬片的磨损愈严重。

    制动器的能量负荷常以其比能量耗散率作为评价指标。比能量耗散率又称为单位功负荷或能量负荷,它表示单位摩擦面积在单位时间内耗散的能量,其单位为

    双轴汽车的单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为

            (4-17)

       (4-18)

                      4-19)

式中   δ ——汽车回转质量换算系数;

——汽车总质量;

— 汽 车 制 动 初 速 度 与 终 O 度 ,; 计 算 时 货 车 取= 90 km/h(25m/s);

j——制动减速度,,计算时取j=0.6g;

 t——制动时间,s;

——前、后制动器衬片的摩擦面积;

β ——制动力分配系数。

故当=40 km/h时:

    ==2.6s

单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为

    =

                     =1.6 mm2

    =

    =0.7 mm2

=0 km/h时:  

    = =0.28 s

单个前轮制动器和单个后轮制动器的比能量耗散率分别为

     = 

  =0.99 mm2

     =

    =0.44 mm2

    对于鼓式制动器来说,比能量耗散率过高,不仅会加速制动衬片(衬块)的磨损,还可能引起制动鼓或盘的龟裂,其比能量耗损率不大于1.8W/mm2,轿车盘式制动器的比能量耗散率不大于6.0W/mm2g由以上计算可知满足要求。

磨损特性指标也可用衬片的比摩擦力即单位摩擦面积的摩擦力来衡量。单个车轮制动器的比摩擦力为:

    =0.32        (4-20)

式中: ——单个制动器的制动力矩;

  R——制动鼓半径;

        A——单个制动器的衬片摩擦面积。

当制动减速度j=0.6g时,鼓式制动器的比摩擦力以不大于0.48为宜,所以以上设计符合要求。

磨损和热的性能指标也可用衬片在制动过程中由最高制动初速度至停车所完成的单位衬片面积的滑磨功即比滑磨功来衡量

                (4-21)

式中  ——汽车总质量,kg;

    ——汽车最高车速,m/s

      ——车轮制动器各制动衬片的总摩擦面积,

——许用滑磨功,

对货车取=600~800 


    ==716 

由上式亦可得以上设计符合要求。

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