汽车制动系设计课件.ppt
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1、1 目录:第一节第一节 概述概述 第二节第二节 制动器结构方案分析制动器结构方案分析 第三节第三节 制动器主要参数的确定制动器主要参数的确定 第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 第五节第五节 制动驱动机构制动驱动机构 第六节第六节 制动力调节机构制动力调节机构 第七节第七节 制动器主要结构元件制动器主要结构元件 第八章第八章 制动系设计制动系设计2 第一节第一节 概述概述6 第一节第一节 概述概述7 第一节第一节 概述概述 1 1)前轮抱死,丧失操纵性,所以要求前后轴制前轮抱死,丧失操纵性,所以要求前后轴制动器的制动力矩有合适的比例,并应能随轴荷转移动器的制动力矩有合适的比例,
2、并应能随轴荷转移而变化。而变化。2)2)制动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力制动时汽车不跑偏。同一轴上左右轮制动力应相同,差值最大不超过应相同,差值最大不超过15%15%。8 第一节第一节 概述概述9 第一节第一节 概述概述制动系的一般要求第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 制动器一部分与固定件相连,另一部分与转动件相连。实施制动时,通过二者之间的接触产生的摩擦力,阻止转动件的转动。解除制动时,两者之间脱离接触,可以自由相对运动。引言11 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 两制动蹄片安装于固定件,制动鼓与转动件相连。通过张开装置使制动蹄片撑开,压紧于
3、制动鼓内表面,利用摩擦力,实现制动。:施加的制动力产生的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相同。施加的制动力产生的力矩与制动摩擦力产生的力矩方向相反。12 领从蹄式领从蹄式双领蹄式双领蹄式双向双领蹄式双向双领蹄式双从蹄式双从蹄式双向增力式双向增力式单向增力式单向增力式鼓式制动器示意图第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器机械式张开装置示意图鼓式制动器14 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器15 RFMK0 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器16 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器 1
4、7 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器18 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器19 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器20 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器22 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器6.双向增力式双向增力式24 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析鼓式制动器 27 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 固定元件安装于固定件,制动盘与转固定元件安装于固定件,制动盘与转动件相连。制动时,固定元件压紧
5、在制动动件相连。制动时,固定元件压紧在制动盘上,利用摩擦力,实现制动。盘上,利用摩擦力,实现制动。钳盘式(点盘式制动器)全盘式(离合器式制动器)固定钳式 滑动钳式 摆动钳式 浮动钳式 29 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 全盘式制动器中摩擦副的旋转元件与固定元件都是圆盘形,制动时,两盘摩擦表面完全接触,作用原理如同摩擦式离合器。盘式制动器30 第二节第二节 制动器的结构方案分析制动器的结构方案分析 钳盘式制动器固定元件是制动块,装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动块与制动盘接触面积很小。盘式制动器31 盘式制动器32 盘式制动器33 第二节第二节 制动器的
6、结构方案分析制动器的结构方案分析盘式制动器37 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定38 鼓式制动器主要参数的确定初选初选D后,参照后,参照ZBT2400589制动鼓直径及制制动鼓直径及制动蹄片宽度尺寸系动蹄片宽度尺寸系列列选取。选取。39 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定 b 影响因素 要求b取 备注 增加衬片寿命 宽 减轻质量 窄 衬片与鼓接触均匀 窄 足够的刚度 窄 b宽时蹄片腹板可以用两条提高刚度 b尺寸应符合ZBT240058940 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定第三节第三节 制动器
7、主要参数确定制动器主要参数确定 e 影响因素 要求e取 备注 制动效能 大 凸轮、轮缸布置 小 初选时:e=0.4D第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定 初选时:a=0.4D第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定45 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定 D 影响因素 要求D取 备注 轮辋直径 小 减少制动钳夹紧力 大 减少衬块单位压力 大 降低p0,寿命提高 减少工作温度 大 46 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定47 第三节第三节 制动器主要参数确定制动器主要参数确定盘式制动器主要参数的确定48 第三节第三节 制动器主要参数确定制动
8、器主要参数确定盘式制动器主要参数的确定 A 影响因素 要求A取 备注 减少单位压力 大 增加散热面积 小 第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 1.制动蹄的分类第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 2.压力沿衬片长度方向的分布规律假设:衬片在径向方向有变形,鼓、蹄、支撑的变形 忽略不计。1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律 坐标原点取在鼓心O点,Y1坐标取在OA1方向,其中A1为蹄片瞬时转动 中心。X1坐标如图:第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 2.压力沿
9、衬片长度方向的分布规律 1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律制动瞬间蹄片移动特点:制动瞬间蹄片移动特点:在张开力作用下,蹄片绕A1转动,蹄压到鼓上,衬片受压变形,结果蹄还要顺着摩擦力作用方向沿支撑面移动。蹄片中心移至O1点,所以未变形时的衬片表面轮廓线E1E1线,沿OO1方向进入制动鼓。并且,衬片表面上所有点在OO1方向上的变形是相同的。如B1点在OO1方向的变形为B1 B1.B1点径向变形1:第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算一、鼓式制动器的设计与计算2.压力沿衬片长度方向的分布规律1)两自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律 OB1与Y1轴夹角 OB1与最大压力
10、线OO1之间的夹角 X1轴与最大压力线之间的夹角 结论:结论:两自由度紧蹄压力沿衬片长度方向分布规律符合正弦分布规律。两自由度紧蹄压力沿衬片长度方向分布规律符合正弦分布规律。111111COSBBCB90111111max1111 OOBB11max11sin11max1sin pp第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 2.压力沿衬片长度方向的分布规律 2)一个自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律 坐标原点取在O点,Y1坐标在OA1方向。衬片表面任意点B1,在张开力与摩擦力作用下,蹄片绕支承销A1转动d角后,B1点沿蹄片转动的切线方向的变形为线段
11、B1 B1,其径向变形分量是这个 线段在半径OB1方向上的投影B1C1线段。因为d很小,所以认为 则:考虑到 90111BBAdBABBCBsinsin11111111ROBOA11第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 2.压力沿衬片长度方向的分布规律 2)一个自由度紧蹄的压力沿衬片长度方向的分布规律那么分析等腰三角形 ,则有所以衬片表面的径向变形和压力为:结论:一个自由度紧蹄压力沿衬片长度方向分布规律符合一个自由度紧蹄压力沿衬片长度方向分布规律符合正弦分布规律。正弦分布规律。sin/sin/11RBAsinsinmax111ppdR11OBA第四节第
12、四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算 3.压力分布不均匀系数沿衬片长度方向,压力分布的不均匀程度用不均匀系数来评价:pf 在同一制动力矩作用下,假想压力分布均匀时的平均压力;pmax压力分布不均匀时蹄片上的最大压力。fmaxp/p第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算4.计算蹄片上的制动力矩第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算4.计算蹄片上的制动力矩首先应查明蹄压紧到鼓上的力与产生的制动力矩之间的关系。计算一个自由度蹄片上的力矩:1)在衬片表面取微元面积bRd 2)鼓作用在bRd
13、上的法向力为:3)摩擦力:fdF1 4)制动力矩:5)从到区段积分上式得到:dsinbRppbRddFmax1dsinfbRpfRdFdM2max11t)cos(cos2max1 fbRpMt第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算4.计算蹄片上的制动力矩 6)压力均匀分布时 则不均匀系数:5.制动力矩与张开力F0的关系 紧蹄的:F1紧蹄的法向合力;R1摩擦力fF1的作用 半径。)(fbRpMbRdpdF2f1 tf1)cos(cos)(111 tRfFM第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算5.制动力矩与张开力F0
14、的关系当已知h、a、c及法向压力值时,如上图列出力的平衡方程式 x1轴和力F1的作用线之间的夹角;支承反力在x1轴上的投影。联立上述两方程求解得到:0001MX0FfRCFaF0)sinf(cosFFcosF11x1o111x01o1xFfR)sinf(cosc hFF1111o1第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算5.制动力矩与张开力F0的关系对于紧蹄:对于松蹄:结论:11o11111o1tDFfR)sinf(coscfhRFM22o22222o2tDFfR)sinf(cosc fhRFM011FMr022FMr第四节第四节 制动器的设计与计算制动器
15、的设计与计算 一、鼓式制动器的设计与计算6.制动器上的制动力矩对液压驱动Fo1=Fo2。则张开力F0为:由(1)与(2)式可计算得领蹄表面最大压力 为:结论:M221121DFDFMMMoott)DD(MF21ofR)sinf(cosc)cos(cosbRhRFp111211o1max 21max011max1RpFp第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 二、盘式制动器的设计与计算第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 二、盘式制动器的设计与计算设衬块与盘之间的单位压力为p,则微元面积RdRd 上的摩擦力pRdRdf对中心o的力矩为:单侧衬块在盘上产生的制动力矩为:式
16、中p是未知数时,算不出 。因为 =力x力臂,所以要求取力臂及作用半径R(或有效半径Re)。dRdfpR2)RR(fp32dRdfpR2M3132RR221MM第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 二、盘式制动器的设计与计算单侧衬块加于制动盘的总摩擦力为:Re也可写成:)RR(fpfpRdRdfF2122RRo21)RR()RR(32fF2MR21223132oemeRmmR2)1(13421RRm 第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 二、盘式制动器的设计与计算且m越小,两者差值越大,且扇形径向宽度过大(R2与R1相差得多),滑磨速度相差大,磨损不均匀,造成单位压力
17、分布不均匀,上述计算方法与实际相差多,所以要求m0.65。21RR 因为,1 m41)m1(m2221RRRm又meRR 三、衬片磨损特性的计算 摩擦衬片(衬块)的磨损受温度、摩擦力、滑磨速度、制动鼓(制动盘)的材质及加工情况,以及衬片(衬块)本身材质等许多因素的影响,试验表明,影响磨损的最重要的因素还是摩擦表面的温度和摩擦力。双轴汽车的单个前轮及后轮制动器的比能量耗散率 鼓式制动器的比能量耗散率以不大于1.8W/mm2为宜,计算时取减速度j=0.6g。制动初速度1:轿车用100km/h(27.8m/s);总质量3.5t以下的货车用80km/h(22.2m/s);总质量3.5t以上的货车用65
18、km/h(18m/s)。轿车的盘式制动器在同上的1和j的条件下,比能量耗散率应不大于6.0W/mm2。三、衬片磨损特性计算 1.比能量耗散率e双轴汽车单个前、后轮制动器的比能量耗散率e1、e2的计算:V1 制动初速度;t 制动时间;A1、A2 前、后制动器衬片(衬块)的摩擦面积;制动力分配系数。12114tAVmea)1(42212tAVmea第四节第四节 制动器的设计与计算制动器的设计与计算 三、衬片磨损特性计算 1.比能量耗散率e 三、衬片磨损特性计算2.比摩擦力f0定义:单位衬片(块)摩擦面积占有的制动器摩擦力f0 越大,磨损越严重。单个车轮制动器的比摩擦力的计算:R制动鼓半径(盘式用R
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