《浮动钳盘式制动器制动系统的设计计算案例》2100字

浮动钳盘式制动器制动系统的设计计算案例综述本研究课题选用的车型为小型SUV乘用车，经对市面上相同类型的车辆进行参数调查，确定本研究课题的小型SUV车重1246kg，即整备质量M为1246kg。质心高度hg为500mm，轴距L为2570mm，质心距前轴长度a为1362，质心距后轴长度b为1208，车轮轮胎规格195/55R14。1.1制动器的效能因数无论是什么类型的盘式制动器，我们需要确定的参数必须确定：制动盘直径D，制动盘的厚度h，摩擦衬块的内外半径R1、R2以及摩擦衬块的工作面积A。制动效能因为我们在这里所施加的力矩有两个面，一面所获得T的话，那么结果就是有两个T。又因为T=fp，所以得到f为摩擦因数。本研究课题选用的摩擦因数为0.3，则效能因数K=0.6.所以从中我们可以得到盘式制动器的制动效能只与摩擦材料和摩擦因数有关，与结构等因素无关，这也是盘式制动器的最大的优势稳定。1.2同步附着的系数分析当φ<φ0时，制动前轮早于后轮抱死，此工况安全，只是汽车失去转向能力。当φ>φ0时,制动后轮早于前轮抱死，此工况下，后轴容易发生侧滑，制动安全性很低。当φ=φ0时，制动前后轮同时抱死，此工况下稳定，但是车辆同样失去转向能力。由上面的三种情况可知，汽车在路面上制动时，前后轮同时抱死的时候工况最稳定，此时制动强度q=φ0，汽车在同步附着系数路面上制动。在不同附着系数路面制动时，制动强度q<φ0，所以当φ=φ0时，附着条件才能够全部发挥。本研究课题经查息，取φ0=0.7。1.3制动力分配系数β先知道有公式φ0=Lβ−bℎ1.4制动器制动力矩及制动衬块的校核理想状态下，我们假设摩擦衬块的全部表面与制动盘完全接触，而且各处的单位压力是分布均匀的，那么就可以定义制动器的制动力矩为f为摩擦因数，F0为一侧的制动块对制动盘的挤压力，R为作用半径。其中最为重要的是R作用半径到底是多少。此时，我们假设制动衬块的径向宽度不是很宽即内外半径的悬殊不是很大的话，我们可以取作用半径R为内外半径之和的一半，即取平均半径，或者稍微复杂一些取有效半径就可以了。在紧急情况下汽车制动，车轮同时抱死，这时前轴的制动力矩为其中re为车轮有效半径，本研究课题的车轮规格参数为195/55R14。根据汽车理论公式可以算出re为257.3mm。因为所以后轴最大制动力矩由上式公式综合可算的制动器单侧制动力压力F0=666.5N/m平均半径有效半径是指在摩擦衬块的扇形表面面积中心到制动盘中心的距离。图4-1扇形摩擦衬块示意图此处运用微积分的方法取一个面单元，这个面单元的面积为dR*Rd∅,那这个面积就出来了。设摩擦衬块与制动盘之间的单位压力为p,那这个微元面积上的摩擦力对这一点的中心产生的一个力矩,它为：那我们对这个公式进行双重积分就能得到单边盘上产生的力矩：那我们单侧衬块加于制动盘上的摩擦力：即Re就为获得的力矩除上摩擦力：有时我们为了便于书写，另把即可以得到从上式中我们可以看出，一般制动衬块内径R1小于外径R2，即m<1Re>Rm，有效半径大于平均半径。这里还需要指出的是，在设计的过程中，内外半径的比值不能太小，如果太小，制动衬块面积就大，作用半径也大，此时带来的缺点可与离合器中，径向宽度分布差距太大，各个半径上运动的线速度就不一样，那么滑膜的速度就会相差过大，磨损就会不均匀，造成的后果就是单位压力分布均匀这一假设就不可能成立。也就是说两个半径相差太大以后，它实际上是不均匀的，那么此前的方法在这里就成立不了。所以在设计时，内外径的比值要不小于0.65。本研究课题中R1=94mm,R2=133,此时m=0.706，满足设计要求。1.5摩擦衬片的磨损特性由于制动器在工作的过程中受到温度，摩擦力，滑膜的速度以及制动盘的材质还有加工精度等多重因素的影响，所以我们要想很完善的计算提出一个很完美的模型是相对而言比较困难的，但是我们在实验过程中发现，影响磨损最重要的因素其实是摩擦表面的温度和摩擦力。从汽车的角度来说，驾驶员踩下制动踏板使汽车减速或者停车这被称为制动，但从能量守恒的角度来说，是将机械能（这里包括动能和势能，对应汽车的前进与下坡），转化成了热能。通过踩制动踏板将摩擦产生的热量耗散到大气中。但是生活中往往在制动时都是很紧急的情况，在这种很短时间内的制动工作，一般热能是来不及散发的，所以大部分热能只能靠制动器本身去吸收，在这种很短时间内制动器所吸收的热量被称为能量负荷。能量负荷越大，衬片磨损越严重。虽然盘式制动器相对稳定，但是因为盘式制动器的单位面积上的能量负荷大于鼓式制动器，所以盘式制动器的温度相对回升的更高，所以盘式制动器的温升性需要被考虑的更多。所以这里我们需要用到比能量耗散率来进行设计验算。汽车前后轮制动器的比能量耗散率分别为：即单位时间单位面积所耗散的的能量。其中，ma为汽车的总质量，δ为汽车的回转质量换算系数，一般为1左右，它与各挡位的传动比有关，V1和V2为初墨速度，j为制动减速度，t为制动时间，A1和A2为前后制动衬块的工作面积，β为制动力分配系数。在紧急制动或完全制动到停车的情况下，V2是等于0的，并且δ的值基本接近1，所以本研究课题δ取1。所以就有根据资料查询，乘用车制动初速度V1的推荐值如下：乘用车取100km/h（27.8m/s），3.5t以下商用车取80km/h（22.2m/s），3.5t以