制动器设计及计算实例

1、制动器设计及计算实例制动扭矩： 领蹄： 从蹄： 求出 、 、 就可以根据计算出制 动器的制动扭矩。一制动器制动效能系数、的计算1 制动器蹄片主要参数：长度尺寸：A、B、C、D、r（制动鼓内径）、b（蹄片宽）如图1所示；角度尺寸：、（蹄片包角）、（蹄片轴中心-毂中心连线的垂线和包角平分线的夹角，即最大单位压力线包角平分线的夹角，随磨擦片磨损而增大）；为蹄片与制动鼓间磨擦系数。 2 求制动效能系数的几个要点1）制动时磨擦片与制动鼓全面接触，单位压力的大小呈正弦曲线分布，如图2，位于蹄片轴中心-毂中心连线的垂线方向，其它各点的单位压力；2）通过微积分计算，将制动鼓 与磨擦片之间的单位压 力换算成一个

2、等效压力， 求出等效压力的方向 和力的作用点、 （、），等效力 P所产生的摩擦力 （Page: 1等于）即扭矩(需建 立M和蹄片平台受力F之间的关系)；实际计算必须找出M与F之间的关系式： 3)制动扭矩计算 蹄片受力如图3：a. 三力平衡领蹄：从蹄：b. 通过对蹄片受力平衡分析（对L点取力矩） 同理： c. 通过图解分析求出、与制动器参数之间的关系，就可以计算出、 。 3 具体计算方法： ； ； 1) 在包角平分线上作辅助圆，求Z. 圆心通过O点，直径 画出角线与辅助圆交点，即Z点等效法向分力作用点。 2) Z点：P与的合力、 （制动鼓对制动踢的作用合力）3) 蹄片还受力和，与力平衡，力与力相

3、交于 ，将蹄片轴心相连，此即力的方向，、 三力平衡，就可根据有关参数求出 、 （详见汽车设计第二版）。 ； ； ； 根据制动器的有关参数,就可计算不同时，制动器领蹄和从蹄的制动效能系数、。例：【EQ140 计算结果】EQ140恒力原阳（后）EQ1070(后）0.20.30.350.40.450.40.6161.1391.5041.9722.6282.0111.9961.9640.350.4740.5270.5760.6210.5740.5710.580.5680.4160.350.2920.2630.2850.2860.295摩擦片上最大单位压力位于角处：摩擦片上单位压力的分配：位于与x-x成

4、角处。单位压力在x、y方向上分解：P分解为： 对整个蹄片x-x方向上合力为：同样y-y方向上合力为：合力角度 等效压力： 或方向通过，以上是固定销式求合力的方法（含合力的角度）摩擦力矩： ，c为常数；（另外，摩擦力矩T还可以用积分方法求： ）力矩：由制动器的几何尺寸(、)确定。总等效压力：由P与输入力F的关系可作图求出（力平衡）故可得出：式中BEF为制动器效率因数。 车 型制 动 鼓直 径 （前桥）（前桥）EQ1404201.1390.4741.9720.5760.292EQ1061（恒力）3202.0110.5740.285EQ1061（原阳）3201.9960.5710.286EQ 107

5、03201.9640.580.295JN1504401.20670.48132.14940.58340.271JN1614201.20940.48052.1580.58220.27注：1.对于凸轮式气制动,蹄片轴作支承 =0.4时, 均为2左右, 均为0.58左右,2.行程相同,磨损相同, 宏观看:3.对于油刹和楔块式制动器资料介绍的BEF即领蹄: 从蹄：4.带蹄片轴的气刹式制动器; 5.对带蹄片轴的油刹制动器及楔形制动器: 但 二.凸轮推力及行程的计算凸轮气刹制动器:制动器的效能系数确定后,制动扭矩决定于对蹄片的推力和制动鼓的直径对蹄片的推力取决于气室的推力,调整臂的长度及凸轮的形状凸轮推动

6、蹄片的力矩: 推动蹄片的力: 上式中表示凸轮的力臂，表示凸轮推蹄片的效率一个制动器的扭矩或：所以要确定、。对凸轮的设计分析(包括升程)1. 几种制动凸轮的介绍制动凸轮曲线有渐开线,圆弧,阿基米德螺线. 渐开线配滚轮结构是鼓式制动器的常用结构，它具有效率高，性能稳定的优点，从EQ245开始采用。1) 圆弧凸轮特点：既不等力臂也 不等升程 是从40年代开始使用的易于 加工的凸轮，力臂和升程均随 凸轮转角的变化而变化。为了 提高效率，保证制动力矩的稳 定，这种结构已越来越少，取 而代之的是渐开线凸轮配带滚 轮的蹄片，而且滚轮与滚轮轴 之间保证有润滑，有密封。曲率半径： 曲率圆中心： 凸轮中心：制动凸

7、轮对蹄片的推力、制动气室推力调整臂长度圆弧凸轮为40年代产品延用至今用于EQ 140，EQ240，90年代又开始用于EQ1061（气制动）和EQ1070（气制动）分析计算如下：A 计算、B 计算、 的回位力矩 力臂： 效率：取 凸轮升程： （应保证磨擦片磨损后仍有足够的升程）力臂：升程：为凸轮与制动蹄片间的摩擦系数，对带滚轮的蹄片取0.07，对带平台的蹄片取0.19与（与气室、推杆行程有关）、（与、有关）、有关。2) 渐开线凸轮 形成：任意B点 由OBC得：由于（、均用弧度表示） B点沿曲线移动时，OB将转动， 和也改变，上面导出的角之间的相互关系的函数称为渐开线函数 称为角的渐开线函数 特点

8、：等力臂 渐开线凸轮是力臂恒等的凸轮，基圆直径在 之间，基圆直径再减小，F可增大，但影响回位力矩和升程。基圆直径大，能保证有足够高的升程，但尺寸A也较大。 3.阿基米德螺线凸轮 形成：在等速旋转的圆的固定半径上作等速直线运动的点的轨迹 特点：等升程 阿基米德螺线凸轮可近似认为是等升程的凸轮,升程的大小由 确定，凸轮尺寸A决定于。凸轮中心至曲率，矢量与公法线夹角某点曲率半径曲线方程： 凸轮转角：压力脚3） 楔形制动器特点：直接将气室的推力转换成对蹄片的推力，效率高。蹄片可做成具有两个自由段的中等自增益制动器，故而可用较小的气室或较小的制动轮鼓径。但是： （1）蹄片磨损不均（） （2）热负荷大 （

9、3）偏摩较明显制动凸轮力臂e：凸轮转角0102030405060708090 力臂(e)圆弧凸轮EQ140910.6812.3913.5414.2814.5914.4513.8912.8811.5恒力56.497.788.839.6210.1110.310.179.2Skada70RT7.999.1810.0810.6710.9410.8810.499.788.777.5渐开线凸轮EQ1141G前10EQ1141G后12Steyr12.5贝利埃GCH13田野12/14.5阿基米德螺线凸轮Sdata-1972Dina接触点曲率半径： 凸轮中心接触点曲率中心： 凸轮中心接触点连线与接触点法线之间的

10、夹角力臂 制动凸轮的升程 凸轮转角(度)0102030405060708090100110圆弧凸轮EQ14001.743.776.048.481113.5516.0218.3720.522.3623.891.53(mm)/10 3.47(max)/10 2080 :14.6mm恒力012.253.75.327.058.8310.6212.361415.4911.79mm/10 2080 :10.11mmSkada706RT01.53.256.98.810.712.514.115.51.61.9/10 2080 :10.09mm渐开线凸轮EQ1141G（前）24.226.128.13031.83

11、3.635.437.23940.8EQ1141G（后）19.822.524.527.229.531.73436.238.440.644.2阿基米德螺线凸轮Skata-19721820.49520.9925.4927.9830.4832.9835.4737.9740.4642.9645.46DiNA1618.6221.2423.8526.4729.0931.7134.3336.9539.5642.1844.80圆弧制动凸轮度制动效率：凸轮转角0102030405060708090100110EQ14074.576.577.377.376.775.573.571.768.865.260.353.7

12、8.287.046.245.375.175.15.165.345.676.186.95恒力54.659.962.767697172718.47.77.17.06.826.97.17.7Skada706-RT84.283.682.681.281.88383.884.3849.188.37.747.427.527.918.579.6111.21需蹄片回位力矩是否足够和回位弹簧的拉力形成的 与凸轮轴阻力矩及气室回位力矩有关。 蹄片回位力矩不仅与弹簧力有关，还与力臂、有关。三计算实例气室有效面积（）：欺压0.10.20.30.40.6（3519D）小气室74.5883.3893.5996.63（351

13、9G）中气室100.5102.88106.32107.52大气室116126.1128.98128.9凸轮轴扭矩 气压0.10.20.40.6EQ10608.203818.343641.176963.775812.7627.74256.7585.07439.139.842.142.8EQ1408.203818.343641.176963.775814.531.564.4996.67536.136.83939.8EQ107011.05522.633646.78170.96329.322520.84546.79272.472554.2552.15049.47EQ1070(改11.05522.633

14、646.78170.96328.203818.343641.179663.775857.455.2353.252.67计算凸轮推力：设气压为0.6Mp、气室推杆行程S30mm、制动鼓与制动蹄片间的摩擦系数 0.4及 、时的制动扭距：车型EQ140EQ1061EQ1070制动鼓内径r210160160（前）Kg63.7863.7870.96（后）Kgm96.6885.0772.47min0.0510.0680.068new0.06240.0770.0771.2921.2851.2951.9722.0111.9640.5760.5740.5803计算前制动器：第 24 页 共 24页 EQ140

15、=3080 KgEQ1061 =2518 Kg EQ1070 =3821Kg =3375 Kg =4219 Kg =3726 Kg计算后制动器：4669 Kg 5096 Kg 4309 Kg 3817 Kg 4502 Kg 3805 kG计算结果：EQ140EQ1061EQ1070前20°74570278360°60962069250°609620692后20°112993680060°92382766050°923827660Eq140 、气压0.6Mp行程s=30mm =988 Kgm车型EQ140EQ1061EQ1070New前

16、745702783后1129936800最小前609620692后923827660EQ1061、 EQ1070 设气压0.2/0.4Mp, S=30mm, 、 、计算、：车型EQ1061EQ10700.2/0.4Mp18.38/41.1822.63/46.7827.74/56.7520.85/46.790.0770.0770.0680.0681.2581.2952.0111.9640.5740.5803()前1099/24671346/2781后1662/34001240/2782（）前971/21791188/2456后1468/30031090/2448202/453250/516178

17、/400221/456305/625230/5166270/552203/455EQ1070由小气室 125 改为 110车型EQ1070改 0.2/0.4Mp（下同）22.63/46.78 18.34/41.48 0.0770.068 1.295 1.964 0.5803()前1346/2781后1096/2448（）前1188/2456后963/2162250/516204/455221/456179/1452制动扭距汇总表制动扭距（单轮）：车型EQ140EQ1061EQ107EQ1070改0.6Mp0.6前745702783后1129936800前609后923前620692后82660

18、0.4Mp0.4前453516516后625516.6455前400456456后5524554020.2Mp0.2前202250250后305230204前179221221后270203179气压0.6Mp可能产生的地面制动力（单轮）：轮胎型号9.00-207.00-167.00-16轮胎半径（mm）485369369单胎制动力（0.6MP）前153619022122后232825372168前125616801875后190322411789气压为0.2Mp/0.4Mp是的制动力：制动器制动力M/r 取r=0.369m（单轮）车型Eq1060EQ1070EQ1070改P0.2Mp前482

19、590559后73255048555.1前547678678后82762355355.3P0.4Mp前108412361236后14961233108953.1前122713981396后16941400123353.2EQ1070改过后，更接近理想分析，同时能使前后摩擦片的磨损趋于均匀。四、分析1、 关于制动力及其分配的分析1） 理想制动力及其分配（）：EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改满载静轴荷（Kg）前23602414后69303746重心高度1170800轴距395038000.7g是轴荷转移1926908制动时前轴载荷（Kg）42863322制动时后轴荷（Kg）5004

20、2838轮胎规格/制动半径9.00-20/4857.00-16/3697.00-16/3697.00-16/369理想制动力（单轮）前1500116311631163后1751993993993理想制动力分配系数46.153.953.92） 实际制动力及其分配（、P0.6Mp、EQ1061、EQ1070；EQ140）：3） 车型EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改前轴制动力125616801875后轴制动力190322411789分配39.842.851.2单轮制动力车型EQ1061EQ1070EQ1070改0.4Mp前轴制动力108412361236后轴制动力149612231089分配425053.20.2Mp前轴制动力482599599后轴制动力732550485分配39.752.155.32、 附着同步系数 EQ140（0.6Mp） EQ1061（0.4Mp） EQ1070（0.4Mp） Eq1070改（0.4Mp） EQ1061后轮抱死侧滑的危险性大！3、 蹄片单位面积承受的车重（计及前、后制动力分配）车型EQ140EQ1061EQ1070EQ1070改总重（Kg）9290600070007000蹄片面积（两轮） 前2111191020112011后3299191026142614 K0.6Mp1.751.361.741.85