课程设计
小型轿车后轮鼓式制动器设计
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东北林业大学
课程设计任务书
小型轿车后轮鼓式制动器设计
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小型轿车后轮鼓式制动器设计
摘要
随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，制动系统是汽车主动安全的重要系统之一。如何开发出高性能的制动器系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。
本说明书主要介绍了小型轿车（0.9t）后轮鼓式制动器的设计计算，主要零部件的参数选择的设计过程。
关键词：汽车；鼓式制动器
目录
摘要
1绪论........................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1概述 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2设计要求 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
1.3设计目标 ............................................................................................... 错误!未定义书签。
2 鼓式制动器结构参数选择....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1制动鼓直径D或半径R....................................................................... 错误!未定义书签。
2.2制动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b.................................................... 错误!未定义书签。
2.3 摩擦衬片起始角β0 .............................................................................. 错误!未定义书签。
2.4 张开力P的作用线至制动器中心的距离a ........................................ 错误!未定义书签。
2.5制动蹄支撑销中心的坐标位置k与c................................................. 错误!未定义书签。
2.6 摩擦片系数f ........................................................................................ 错误!未定义书签。
d和管路压力p.......................................................... 错误!未定义书签。
2.7 制动轮缸直径
w
3制动蹄片上制动力矩的有关计算............................................................. 错误!未定义书签。
4 鼓式制动器主要零部件结构设计及校核计算....................................... 错误!未定义书签。
4.1鼓式制动器主要零件结构设计 ........................................................... 错误!未定义书签。
4.1.1 制动鼓................................................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.2 制动蹄................................................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.3 制动底板............................................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.4 制动蹄的支撑.................................................................................... 错误!未定义书签。
4.1.5 制动轮缸............................................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.6 自动间隙调整机构............................................................................ 错误!未定义书签。
4.1.7 制动蹄回位弹簧................................................................................ 错误!未定义书签。
4.2 校核 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
4.2.1 摩擦力矩和摩擦材料的校核............................................................ 错误!未定义书签。
4.2.2 摩擦衬片的磨损特性计算................................................................ 错误!未定义书签。
4.2.3 制动蹄支撑销剪切应力的校核计算................................................ 错误!未定义书签。结论 (14)
参考文献 (15)
附录 (16)
致谢 (17)
1 绪论
1.1 概述
车辆的制动性能是车辆主动安全性能中最重要的性能之一。汽车制动性能是由汽车的制动系统决定的，它主要是给安全行驶提供保证，其中其制动器性能的优劣将直接影响汽车整体性能的优劣，直接关系到驾乘人员的生命财产安全，重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑和失去转向能力等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。汽车的制动过程是很复杂的，它与汽车总布置和制动系各参数选择有关。汽车制动系统主要由功能装置、传能装置、控制装置和制动器组成，制动器的实际性能是整个制动系中最复杂和最不稳定的因素，因此制动器的设计在整车设计中显得非常重要。
1.2 设计要求
已知小型轿车后轮制动鼓内径为180mm，制定出后轮鼓式制动器的结构方案，确定计算制动器的主要设计参数设计和结构设计计算。利用计算机辅助设计绘制装配图和零件图。
具体要求：
（1）具有足够的制动效能。
（2）工作可靠
（3）在任何条件下制动时，汽车都不应该丧失操作性和方向稳定性。
（4）防止水和污泥进入制动器工作表面。
（5）制动能力的热稳定性良好。
（6）操纵轻便，并具有良好的随动性。
（7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。
（8）作用滞后性应尽可能好。
（9）摩擦衬片应有足够的寿命。
（10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动间隙调整机构。
（11）当制动驱动装置的任何元件发生故障时并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。
1.3 设计目标
（1）具有良好的制动效能
（2）具有良好的制动效能稳定性
（3）制动时汽车操纵稳定性好
（4）制动效能的热稳定性好
2 鼓式制动器结构参数选择
2.1 制动鼓直径D 或半径R
已知制动鼓最大内径直径mm D 180=，车型为轿车。
2.2 制动蹄摩擦片衬片的包角β和宽度b
制动蹄片的包角β可在??120~90范围内选取，试验表明，制动蹄摩擦衬片的包角β在??100~90时，磨损最小，制动鼓温度也最低，且制动效能最高。再减小β虽有利于散热，但由于压力过高将加速磨损。β一般也不宜大于?120，因过大不仅不利于散热，而且易使制动作用不平顺，甚至可能发生自锁。
此设计取?=90β。
摩擦衬片宽度b 较大可以降低单位压力、减少磨损，但过大则不宜保证与制动鼓全面接触。通常是根据在紧急制动时使其单位压力不超过Mpa 5.2的条件来选择衬片宽度b 的。设计时应尽量按摩擦衬片的产品规格选择b 值。另外根据国外统计资料可知，单个鼓式制动器衬片的摩擦面积随汽车总质量的增大而增大，如表1所示。而单个衬片的摩擦面积A 又决定于制动鼓半径R 、衬片宽度b 及包角β，即
βRb A = ）—（12 式中：β是以弧度（rad ）为单位，当A ，R , β确定后，由上式也可初选衬片宽度的b 尺寸。
表1
汽车类别
汽车总质量t /m 单个制动器总的衬片摩擦面积∑2/cm A 轿车 1.5~0.9
2.5~1.5 200~100 300~200
制动器各蹄摩擦衬片总摩擦面积愈大，则制动时产生的单位面积正压力愈小，从而磨损亦愈小。
此设计总质量m 取t 9.0，单个摩擦衬片摩擦面积取110，由）
—（12可得 mm b 92.38=
2.3 摩擦衬片起始角0β
摩擦起始角）（2/-900ββ?=。所以，可得?=450β。
2.4 张开力P 的作用线至制动器中心的距离a
在保证制动轮缸能布置在制动鼓内的条件下，应使a 距离尽可能地大，以提高其制动效能。初定0.8R a =。即72mm a =。
2.5 制动蹄支撑销中心的坐标位置k 与c
1图
制动蹄支撑销中心的坐标位置k 应尽可能地小，以使c 尽可能地大，初定0.8R c =。即
72mm c =；
mm h 144=。
初选20mm k =，则由
)(22'c k c +=
可得
mm c 73.74'=
2.6 摩擦片系数f
选择摩擦片时不仅希望其摩擦系数要高些，更要求其热稳定性要好，受温度和压力的影响要小。不能单纯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，后者对蹄式制动器式非常重要的。各种制动器用摩擦材料的摩擦系数的稳定值为0.5~0.3，少数可达0.7。设计计算时一般取0.35~0.3f =。一般来说，摩擦系数越高的材料，其耐磨性愈差。所以在制动器设计时并非一定要追求高的摩擦系数的材料。当前国产的制动摩擦片材料在温度低于C 250?时，保持摩擦系数0.4~0.3f =已无大问题。因此，在假设的理想材料下计算制动器制动
力矩，取0.3f =可使计算结果接近实际。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。
此设计初选
3.0=f 。
2.7 制动轮缸直径w d 和管路压力p
制动轮缸为液压制动系采用的活塞式制动蹄张开机构，其结构简单，在车轮制动器中布置方便。轮缸的缸体由灰铸铁HT250制成。其缸简为通孔，需镗磨。活塞由铝合金制造。活塞外端压有钢制的开槽顶块，以支撑差插入槽中的制动蹄腹板端部或端部接头。轮缸的工作腔由装在活塞上的橡胶密封圈或靠在活塞内断面处的橡胶皮碗密封。多数制动轮缸有两个等直径活塞，少数有四个等直径活塞。
此设计主动轮缸缸体选用灰铸铁HT250材料，活塞选用铝合金材料；有两个等直径活塞并用橡胶密封圈密封。
（1）制动轮缸对制动蹄或制动块的作用力P 与轮缸直径及制动轮缸中液压的液压p 之间有如下关系式： )/(2p P d w π= ）
—（22 式中：p ——考虑制动压力调节装置作用下的轮缸或管路液压，Mpa p 12~8=。
制动管路液压在制动时一般不超过Mpa 12~10，压力越高则轮缸直径越小，但对管路尤其是制动软管及管接头则提出了更高的要求，对软管的耐压性、强度以及接头的密封性的要求就更加严格。
轮缸直径应在877254-GB 标准规定的尺寸系列中选取，轮缸直径的尺寸系列为14.5,16,17.5,19,20.5,22,24,26,28,30,32,35,38,42,46,50,56mm 。
一个轮缸的工作容积
∑=n w w d V 12
)4/(δπ ）—（32 此设计取MPa 8p =，mm d w 5.14=
可得
N P 37.1320=
式中：w d ——一个轮缸活塞的直径，mm ；
n ——轮缸的活塞数目；
δ——一个轮缸活塞在完全制动时的行程：
4321δδδδδ+++=
在初步设计时，对鼓式制动器可取mm 5.2~2=δ；
1δ——消除制动器与制动鼓间的间隙所需要的轮缸活塞行程；
2δ——由于摩擦衬片变形而引起的轮缸活塞行程，可根据衬片的厚度、材料的弹性模量及单位压力值来计算；
3δ、4δ——分别为鼓式制动器制动蹄的变形而引起的轮缸活塞行程，其值由实验确定。 全部轮缸的总工作容积为
∑=m
w V V 1 ）—（42
式中：m ——轮缸的数目。