5.2-第3章轮式工程机械制动系毕业设计

西南科技大学本科生毕业论文

第三章 制动器的主要参数设计计算

3.1制动力与制动力分配

前、后制动器制动力分配关系将影响汽车的制动方向稳定性和附着条件的利用，是汽车制动系设计时必须考虑的问题。一般根据前、后轴制动器制动力的分配、装载情况、道路附着条件和坡度等因素，当制动器制动力足够时，汽车制动过程可能出现三种情况：前后轮同时抱死拖滑；前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑；后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑。

如前所述，前后轮同时抱死工况可避免后轴侧滑，并保证前轮只有在最大制动强度下，才使汽车失去转向能力，这种工况道路附着条件利用较好。前轮较后轮先抱死，虽然不会发生侧滑，但是汽车丧失转向能力。在一定速度下，后轮较前轮先抱死一定时间，会造成汽车后轴侧滑。

3.1.1制动时前、后轮的地面法向反作用力

图3-1制动时汽车受力情况

图3-1所示为，忽略汽车的滚动阻力偶和旋转质量减速时的惯性阻力偶矩，汽车在水平路面上制动时的受力情况。因为制动时车速较低，空气阻力Fw可忽略不计，则分别对汽车前后轮接地点取矩，整理得前、后轮的地面法向反作用力为

15

西南科技大学本科生毕业论文

?mgduhgF?(L?)?z12Ldtg???F?mg(L?duhg)z21?Ldtg? （3-1）

mg??F??hg?0.9Fz1z1??L???F??mg?h??0.38Fz2gz2?L? （3-2）

式中：?Fz1和?Fz2分别为前后轮因制动形成的动载荷。如果假设汽车前后

j?dudt为

轮同时抱死，则汽车制动减速度

1dudu??＝g?bbgdt （3-3） dt或

式中：?b为附着系数。

将式（3-3）代入式（3-1），有

mg?F?(L2?hg?b)??z1L??F?mg(L?h?)z21gb?L? （3-4）

由式（3-4）可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力Fz1随制动强度和质心高度增加而增大；后轮的地面法向反作用力Fz2随制动强度和质心高度增加而减小。随大轴距汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。例如，某

16

西南科技大学本科生毕业论文

?Fz1为静载荷载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，

的90％，?Fz2为静载荷的38％，即前轴载荷增加90％，后轴载荷降低38％。

3.1.2前、后制动器制动力的理想分配曲线

在汽车制动系设计时，如果在不同道路附着条件下制动均能保证前、后制动器同时抱死，则此时的前、后制动器制动力

F?1

和

F?2的关系曲线，被称为前、

后制动器制动力的理想分配曲线，通常简称为I曲线。

在任何附着吸尘的路面上前、后轮制动器同时抱死，则前、后制动器制动力必定等于各自的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力，即

?F?1?F?2??mg??F?1??Fz1??F?2??Fz2 （3-5）

将式（3-5）中的第二公式除以第三个公式，并将式（3-4）代入，有

?F?1?F?2??mg?F??1?Fz1?L2??hg?F?2Fz2L1??hg? （3-6）

联立方程组（3-6），并消除变量?后，将方程表示得到前后制动器制动力的理想分配关系式为

1?mg24hgLF?2??L2?F?12?hmg?gF?2?f(F?1)的形式，即

?mgL??2???2F?1???h???g?? （3-7）

17

西南科技大学本科生毕业论文

图3-2 I曲线示意图

图3-3 I曲线的一种制作方法 如已知汽车轴距L、质心高度

hg、总质量m、质心的位置L2(质心至后轴的

距离)，就可用式（3-7）绘制前、后制动器制动力的理想分配关系曲线，简称I曲线。图3-2就是根据式（3-7）绘制的汽车在空载和满载两种工况的I曲线。

根据方程组（3-6）的两个方程也可直接绘制I曲线。假设一组?值（?＝0.1,0.2,0.3,……,1.0）,每个?值代入方程组（3-6），就具有一个交点的两条直线，变化?值，取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线，见图3-3。

18

西南科技大学本科生毕业论文

I曲线时踏板力增长到使前、后车轮制动器同时抱死时前、后制动器制动力的理想分配曲线。前、后车轮同时抱死时，所以I曲线也是前、后车轮同时抱死时，

F?1?Fxb1?F?1和

，

F?2?Fxb2?F?2，

F?1F?2的关系曲线。

3.2制动系统主要参数数值

3.2.1同步附着系数的分析

(1)当＜时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力；

(2)当＞时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性；

(3)当＝时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。

分析表明，汽车在同步附着系数为的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为

，即

，为制动强度。而在其他附着系数的

路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度＜这表明只有在＝的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。 同步附着系数的选取原则：

?01、路面状况好，

可以取大一点； 路面差，

?0取小一些。

?02、单胎，

抗滑性能差，取大些；双胎，

?0抗侧滑强取小一些。

?03、车速高，

取大些；车速低

?0取小些。

?04、平原地区，

取大些；山区

?0取小些。

根据相关资料查出0.6，故取=0.6

19

西南科技大学本科生毕业论文

3.2.2同步附着系数的验算

M?1?M?1?1495543N?mm已知：

M?2?9335.42N?mm

制动力分配系数：

?m?M?1M?1?M?2?0.64

那么同步附着系数

?0??m?L?bmhg?0.64?2513?1174?0.605

616与设定值相吻合。

3.3.2相关主要技术参数

整车质量： 空载：1550kg 满载：2000kg

质心位置： a=1.35m b=1.25m 质心高度： 空载：hg=0.95m 满载：hg=0.85m 轴 距： L=2.6m 轮 距: L=1.8m 最高车速： 160km/h 车轮工作半径：370mm 轮 胎： 195/60R14 85H

20

西南科技大学本科生毕业论文

3.3制动器相关参数的确定

3.3.1确定前后轴制动力矩分配系数β

根据公式： （3-1）

得： 3.3.2制动器制动力矩的确定

由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩：

（3-2）

式中：Φ——该车所能遇到的最大附着系数； q——制动强度； ——车轮有效半径；

——后轴最大制动力矩； G——汽车满载质量； L——汽车轴距；

其中q===0.66 （3-3）

故后轴=

=0.785

Nmm

=1.57Nmm

后轮的制动力矩为

前轴= T

=3.2

Nmm

21

=

=0.67/(1-0.67)1.57

西南科技大学本科生毕业论文

前轮的制动力矩为3.2/2=1.6Nmm

3.3.3制动器的结构参数与摩擦系数的选取

1、制动鼓直径D

轮胎规格为195/60R14 85H 轮辋为14in 轮辋直径/in 12

13 14 15 制动鼓内轿车 180 200 240 260 径/mm 货车

220

240

260

300

查表得制动鼓内径D=240mm D=14

根据轿车D/在0.64～0.74之间选取 取D/=0.7 D=249mm，

2、制动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b 制动蹄摩擦衬片的包角β在β=～

范围内选取。

取β=

根据单个制动器总的衬片米厂面积取200～300

取A=300

b/D=0.18 b=0.18

mm 3、摩擦衬片初始角的选取 根据

=

-（

/2）=

22

16 ---- 320

西南科技大学本科生毕业论文

张开力P作用线至制动器中心的距离a 根据a=0.8R

得：a=0.8×124.5=99.6mm 制动蹄支撑销中心的坐标位置k与c 根据c=0.8R

得：c=0.8×124.5=99.6mm 5、摩擦片摩擦系数

选择摩擦片时，不仅希望其摩擦系数要高些，而且还要求其热稳定行好，受温度和压力的影响小。不宜单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，应提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性的要求。在假设的理想条件下计算制动器的制动力矩，取f=0.3可使计算结果接近实际值。另外，在选择摩擦材料时，应尽量采用减少污染和对人体无害的材料。

所以选择摩擦系数f=0.3 3.3.4制动器效能因数

领蹄制动蹄因数：

23

西南科技大学本科生毕业论文

根据公式 （3-5）

h/b=2;c/b=0.8

得

=0.79

从蹄制动蹄因数：

根据公式 得=0.48

（3-6）

24

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cy78.html