解放牌混合动力客车后轮制动器设计

本科生毕业论文（设计）论文题目解放牌混合动力客车后轮制动器设计学生姓名专业班级指导教师摘要汽车的制动系，是汽车行驶安全的保障。许多制动法规对制动系的设计提出了详细而具体的要求，这是我们设计的出发点。从制动系的功用及设计要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。在对各种形式的制动器优缺点进行了比较后，选择了气压凸轮驱动鼓式制动器。尽管制动效能不算太高，但有着有较高的制动效能稳定性。随后，对鼓式制动器具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。在设计中，选择了简气压凸轮驱动机构和双管路系统，选用了间隙手动调节装置。在设计计算部分，通过初选同步附着系数，得到制动力分配系数。然后选择制动器结构参数，计算制动效能因素。用电算程序计算在不同制动气压下的制动距离。最后验算了设计参数选择的合理性。关键字：凸轮驱动，鼓式制动器，制动力分配系数目录第一章设计要求1.1制动器的功用及设计要求………………………11.2制动器的分类……………………………………31.3混合动力汽车制动器的现状及发展趋势……41.4设计任务简介……………………………………6第二章方案设计2.1制动器的结构形式及选择………………………72.2制动器主要零件的结构形式…………………182.3制动器主要性能参数的计算…………………20第三章制动器的计算3.1鼓式制动器的设计计算及主要结构参数的确定…………………………………………………………283.2制动器主要零件的结构形式…………………303.3制动器的设计计算……………………………323.4制动器性能参数的验算………………………383.5制动器工艺性分析……………………………44第四章结束语…………………………………………51第一章绪论1第一章绪论1.1制动器的功用及设计要求制动系是汽车的一个重要组成部分。它直接影响汽车的行驶安全性。随着高速公路迅速的发展和车流密度的日益增大，出现了频繁的交通事故。因此，保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分引人注目的任务，所以对汽车制动性能及制动系结构的要求有逐步提高的趋势。对制动系的主要要求有：（1）足够的制动能力。制动能力包括行车制动能力和驻车制动能力。（2）行车制动至少有两套独立的驱动制动器的管路。（3）用任何速度制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性。（4）防止水和污泥进入制动器工作表面。（5）要求制动能力的热稳定性好。（6）操纵轻便。要求制动踏板和手柄的位置和行程，以及踏板力和手柄力能为一般体形和体力的驾驶员所适应。（7）作用滞后性包括产生制动和解除制动的时间应尽可能短。（8）一旦牵引车和挂车（半挂车）之间的连接制动管路损坏，牵引车应有防止压缩空气进一步漏失的装置。（9）为了提高汽车列车的制动稳定性，除了保证列车各轴有正确的制动力分配外，还应注意主、挂车之间各轴制动器作用的时间，尤其是主、挂车之间制动开始时间的调节。（10）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使基本功能遭到破本科生毕业（设计）论文2坏时，汽车制动系应装有音响或光信号等警报装置。制动器设计的一般原则（即：为使汽车性能更好的符合使用要求，设计制动器时应全面考虑如下几个问题）：（1）制动器效能。制动器在单位输入压力和力的作用下输出的力或力矩称为制动器效能。应尽可能提高制动器效能。（2）制动器效能的稳定性。制动器效能的稳定性要取决于其效能因数K对摩擦系数f的敏感性（dk/df）。摩擦系数是一个不稳定的因素，影响摩擦系数的因素除摩擦副的材料外，主要是摩擦副表面温度和水湿程度，其中经常起作用的是温度，因而制动器的热稳定性更为重要。要求制动器的热稳定性好，除了应当选则器效能对ｆ的敏感性较低的制动器型式外，还要求摩擦材料有良好的抗热衰退性能和恢复性，并且应使制动鼓有足够的热容量和散热能力。（3）制动系间隙调整的简便性。制动系间隙调整使汽车保养作业中较频繁的项目之一，故选择调整装置的结构形式和安装位置必须保证操作简便，当然需采用自动调整装置。（4）制动器的尺寸和质量。现代汽车由于车速日益提高，出于行驶稳定性的考虑，轮胎尺寸往往选择的较小。这样为保证所需求的制动力矩而确定的制动鼓（制动盘）直径就可能过大而难以在轮辋内安装。对于兼充驻车制动器的后轮制动器尤其如此，因而以选择尺寸较小而效能较高的制动器型式。车轮制动器属于非簧载质量，故应尽可能减轻质量以提高汽车行驶平顺性。（5）噪声的减轻。在制动器的设计中采取某些结构措施，可在相当程度上消除某种噪声。特别是低频噪声。对高频的尖叫声的消除目前还比较困难。应当注意为消除噪声而采取的某些结构措施，第一章绪论3有可能产生制动力矩下降和踏板行程损失过大等副作用。1.2制动器的分类制动装置可分为行车、驻车、应急和辅助制动器四种装置。行车制动装置给汽车以必要的减速度，将车速降低到所要求的数值，直到停车；在下坡时，它能使汽车保持适当的稳定车速。驻车制动装置主要用来使汽车可靠地在原地（包括在斜坡上）停驻。为此，他常用机械驱动机构，而不用气压或者液压驱动机构。此外，驻车制动装置还有助于汽车在坡道上起步。应急制动装置通过机械力源（如强力压缩弹簧）进行制动在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上，一旦发生蓄压装置压力过低等故障时，可用应急制动装置实现汽车制动。同时在人力控制下它能兼作驻车制动用。当应急制动出现故障时，普通的手动驻车制动装置也可以起应急制动作用。辅助制动装置通过装设缓速器等辅助制动装置实现汽车狭长坡是保持稳定车速的作用，并减轻或者解除行车制动装置的负荷。任何一套制动装置都由制动器和制动驱动机构两部分组成。1）强制操纵式变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换档，被大多数汽车采用。2）自动操纵式变速器的传动比选择是自动进行的。驾驶员只需要操纵加速踏板即可控制车速。3）半自动操纵式变速器有两种。一种是常用的几个挡位自动操纵，其余挡位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定挡位，在彩霞离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来换档本科生毕业（设计）论文41.3混合动力汽车制动器的现状及发展趋势电动汽车、混合动力汽车与传统车辆的一个最重要的区别是可以实现再生制动，能回收一部分传统车辆在制动过程中损失的能量，这样大大提高了汽车燃油经济性。所谓再生制动，是指在车辆减速或制动时，将其中一部分动能转化为其他形式能量储存起来以备驱动时使用的过程。在目前的大多数电动车上，再生制动的实现是当车辆制动时，通过控制使牵引电动机进入发电状态，整车通过车轮产生的惯性力矩驱动发电机发电并将其储存到蓄电池组。自从汽车发明以来，减少滚动阻力，空气阻力，传动损失就成为广大汽车工程师的的主要研究目标，并被认为是提高汽车能量利用效率的最有效途径。回收汽车的潜在动能被认为是提高汽车能量效率的另一个非常有效的途径，尤其是当汽车在经常停车的工况下运行。例如，一辆2000kg的汽车时速70km/h，储存了大约1/2×2000×(70/3.6)2=400000J=400KJ的动能。如果能够将这些动能全部回收然后用于推进这辆汽车在70km/h时速下运行，这些能量可使汽车行驶1.8km，而采用传统的摩擦制动这些能量就以热量形式消失了。因此，对于传统汽车来说，回收制动能量实际上是可望而不可及的。实际上，即使对于电动汽车也不是所有的汽车动能都能够被回收和再利用的。电动汽车或混合动力汽车上只有驱动轴才能进行再生制动。部分能量在非驱动轴以热量形式被摩擦制动系统消耗掉了。在回收和再利用能量的过程中，传递能量和储存能量环节会损失一部分能量。另一个影响回收能量的因素是当制动力需求超出再生制动的最大能力时，摩擦制动必须来分担一部分制动第一章绪论5力。综上，在再生制动系统的设计中，我们必须在回收能量、系统灵活性、开发周期、制造成本和制动安全中取一个折衷。1.3.1混和动力客车总体布置为了更家详细的明了的分析混合动力客车的制动系统的总体布置情况，下图为该车的总体布置图。其在路面上行驶时受力如下图所示本科生毕业（设计）论文61.4设计任务简介1.4.1设计题目解放牌混合动力客车后轮制动器设计1.4.2已知参数：满载质量（kg）15000轴距（mm）5600空载质量（kg）11000轮距（前/后）（mm）1847/1847轴荷分配（前/后）（kg）5000/10000（满载）3500/7500（空载）外形尺寸（长×宽×高）（mm）11400×2480×2950质心到前、后轴的距离（前/后）(mm)3733/1867（满载）3733/1867（空载）发动机最大扭矩（N·m）/转速（r/min）577/1400-1600最大功率（kW）/转速（r/min）125/2500最高转速（r/min）2500电机连续扭矩（N·m）/峰值扭矩（N·m）106/212基速（r/min）/最高转速（r/min）3600/5000峰值功率运行时间（min）3电池电压（V）/（电压范围）（V）336/（270～450）额定电压（V）336额定容量（Ah）27轮胎滚动半径/规格（mm）509/10.00-20第二章方案设计7第二章方案设计2.1制动器的结构形式及选择一.制动驱动机构的分类及选择制动驱动机构主要分机械式、液压式、气压式和电力式。（1）机械式驱动机构这是最简单、最便宜的驱动装置。但其缺点较多：弹性变形大；由拉杆长度调整不良而使左右车轮上制动力分配不平均；车跳动时，自动制动，因而只用于驻车兼应急制动驱动装置。（2）液压式驱动机构优点：a，制动时可以得到必要安全性，因为液力系统内压力相等，左右轮制动同时进行。b,易保证制动力正确分配到前后轮，因为前后轮分泵可做成不同直径。c，车振或悬架变形不发生自行制动.d,不需润滑和时常调整。缺点：a，当管路一处漏油，则整个制动系全部失效。b，低温油液变浓，高温油液汽化。c,不能长时间制动。（3）气压式驱动机构气压式驱动机构操纵省力，对于挂车制动十分有利，但其制动延滞时间长，不能保证长时间制动，结构复杂，成本高，多用于8吨以上载重汽车。（4）电力式驱动机构在汽车列车上广泛采用。最大优点是保证最简单的远距离能量传送。二.鼓式制动器与盘式制动器的选择按摩擦副中固定元件的结构，潘式制动器可分为钳盘式和全本科生毕业（设计）论文8盘式两大类。钳盘式制动过去只用于中央制动器，但目前则愈来愈多地被各种轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车（主要是重型汽车）采用为车轮制动器，个别情况下还可用作为缓速器。钳盘式制动器按制动钳的结构型式区分主要有以下几种：①固定钳式：制动钳固定不动，制动盘两侧均有油缸。制动时仅两侧油缸中的活塞驱使两侧制动块向盘面移动。②浮动钳式：由分为滑动钳式和摆动钳式。滑动式制动钳可以相对制动盘作轴向滑动，其中只在制动盘内侧置有油缸，外侧制动块固装在钳体上。制动时活塞在液压作用下使活动制动块压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧，直到两制动块受力均等为止。摆动钳式，它也是单侧油缸结构。制动钳体与固定于车轴上的支座铰接。为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。显然，制动块不可能全面均匀磨损。为此有必要将衬块预先做成楔形（摩擦面对背面的倾斜较为6°左右）。在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀（一般为1mm左右）后即应更换。下图为三种钳盘式制动器结构示意图。a)b)c)第二章方案设计9图2-2钳盘式制动器示意图a)固定钳式b)滑动钳式c)浮动钳式制动钳的安装位置可以在半轴之前或之后。制动钳位于轴后能使制动时轮毂轴承的合成载荷F减小。制动钳位于轴前则可避免轮胎向钳内甩溅污泥。与鼓式制动器相比较，盘式制动器有如下优点：①热稳定性好。原因是一般无自行增势作用，衬块摩擦表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘的轴向热膨胀极小，径向热膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题。②水稳定性好。制动块对盘的单位压力高，易将水挤出，因而浸水后效能降低不多。又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭