制动器的设计计算

制动器制动⼒矩的计算

制动扭矩： 领蹄：1

11

=K

r F M

δ

从蹄：222=K

r F M α

求出1K

、2K

、1F 、 β θ2F 就可以根据µ计算出制 动器的制动扭矩。

⼀．制动器制动效能系数1K

、2??K 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：

β、e （蹄⽚包⾓）、α（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）； µ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，max

P 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

σsin max ?=P P ；

2）通过微积分计算，将制动⿎ 与磨擦⽚之间的单位压 ⼒换算成⼀个等效压⼒， 求出等效压⼒的⽅向σ 和⼒的作⽤点1Z 、2

Z

（1OZ 、2OZ ），等效⼒ P 所产⽣的摩擦⼒1XOZ （等于µ?P ）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：

=K

r F

M

3)制动扭矩计算 蹄⽚受⼒如图3： a. 三⼒平衡

领蹄：111OE H M ?=

从蹄：222

OE

H M

=

b. 通过对蹄⽚受⼒平衡分析（对L 点取⼒矩）

()1111G L H b a F ?=+? ()1111/G L b a F H +?= ∴ ()11111

/G L OE b a F M+=

111

=K r F M

∴ 111

1G L OE

r B A K ?+=

同理： 222

2G L OE

r

B A K ?

+=

c.通过图解分析求出1OE 、2

OE 、11G L 、22G L 与制动器参数之间的关系，就

可以计算出1??K 、1??K 。3．具体计算⽅法： 1

1-?=

ρ

γ?K

l K ； 1

'2+?=

ργ?K

l K

r

B A l +=； r

二、盘式制动器的设计计算

假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩为

Mµ=2f／FoR

式中，f为摩擦因数；Fo为单侧制动块对制动盘的压紧力；R为作用半径。

对于常见的具有扇形摩擦表面的衬块，若其径向宽度不很大，取R等于平均半径Rm，或有效半径Re，在实际上已经足够精确。

如图8—11，平均半径为

Rm=(R1+R2)/2

式中，Rl和R2为摩擦衬块扇形表面的内半径和外半径。

设衬块与制动盘之间的单位压力为户，则在任意微元面积RdRdφ上的摩擦力对制动盘中心的力矩为fpR2dRdφ，而单侧制动块加于制动盘的制动力矩应为

单侧衬块加于制动盘的总摩擦力为

故有效半径为

Re=Mμ/2fFo=2(R23-R13)/3(R22-R12)

可见，有效半径Re即是扇形表面的面积中心至制动盘中心的距离。上式也可写成

Re=4/3[1-R1R2/(R1+R2)2](R1+R2)/2=4/3[1-m/(1+m)2]Rm

式中，m=R1/R2 因为m<1，m/(1+m)2<1/4，故Re>Rm，且m越小则两者差值越大。

应当指出，若m过小，即扇形的径向宽度过大，衬块摩擦面上各不同半径处的滑磨速度相差太远，磨损将不均匀，因而单位压力分布均匀这一假设条件不能成立，则上述计算方法也就不适用。m值一般不应小于0．65。

制动盘工作面的加工精度应达到下述要求：平面度允差为0．012mm，表面粗糙度为Ra0.7—1.3μm，两摩擦表面的平行度不应大于0．05mm，制动盘的端面圆跳动不应大于0．03mm。通常制动盘采用摩擦性能良好的珠光体灰铸铁制造。为保证有足够的强度和耐磨性能，其牌号不应低于HT250。

三、衬片磨损特性的计算

摩擦衬片(衬块)的磨损受温度、摩擦力、滑磨速度、制动鼓(制动盘)的材质及加工情况，以及衬片(衬块)本身材质等许多因素的影响，因此在理论上计算磨损性能极为困难。但试验表明，影响磨损的最重要的因素还是摩擦表面的温度和摩擦力。从能量的观点来说，汽车制动过程即是将汽车的机械能(动能和势能)的一部分转变为热量而耗散的过程。在制动强度很大的紧急制动过程中，制动器几乎承担了汽车全部动能耗散的任务。此时，由于制动时间很短，实际上热量还来不及逸散到大气中，而被制动器所吸收，致使制动器温度升高。这就是所谓制动器的能量负荷。能量负荷越大，则衬片(衬块)磨损将越严重。对于盘式制动器的衬块，其单位面积上的能量负荷比鼓式制动器的衬片大许多倍，所以制动盘的表面温度比制动鼓的高。 各种汽车的总质量及其制动衬片(衬块)的摩擦面积各不相同，因而有必要用一种相对的量作为评价能量负荷的指标。目前，各国常用的指标是比能量耗散率，即每单位衬片(衬块)摩擦面积的每单位时间耗散的能量。通常所用的计量单位为W／mm2。比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。

制动器的计算分析

整车参数

状态 空载 满载

总重G（Kg） 3000 6000

前轴负荷G1 (Kg) 1600 2200

后轴负荷G2 (Kg) 1400 3800

轴距L（mm） 3300 3300

重心高hg (mm) 612 946

重心至前轴距离L1 (mm) 1540 2090

重心至后轴距离L2 (mm) 1760 1210

轮胎滚动半径Re（mm） 380 375

2、制动器的计算分析

2.1前制动器制动力

前制动器规格为ɸ310×100mm，铸造底板，采用无石棉摩擦片，制动调整臂臂长，气室有效面积。当工作压力为P=6×105Pa时，前制动器产生的制动力：

F1=2*Ac*L/a*BF*ɳ*R/Re*P

桥厂提供数据在P=6×105Pa时，单个制动器最大制动力为

F1=3255kgf

以上各式中：Ac—气室有效面积 L—调整臂长度

a—凸轮基圆直径 BF—制动器效能因数

R—制动鼓半径 Re—车轮滚动半径

ɳ—制动系效率 P—工作压力

2.2后制动器制动力

后制动器规格为ɸ310×100mm，铸造底板，采用无石棉摩擦片，制动调整臂臂长，气室有效面积。当工作压力为P=6×105Pa时，前制动器产生的制动力：

F2=2*Ac*L/a*BF*ɳ*R/Re*P

桥厂提供数据在P=6×105Pa时，单个制动器最大制动力为

F2 =3467kgf

2.3满载制动时的地面附着力

满载制动时的地面附着力是地面能够提供给车轮的最大制动力，正常情况下制动气制动力大于地面附着力是判断整车制动力是否足够的一个标准。地面附着力除了与整车参数有关之外，还与地面的附着系数有关，在正常的沥青路面上制动时，附着系数ϕ值一般在0.5~0.8之间，我们现在按照路面附着系数为0.7来计算前后地面附着力：Fϕ前=G满1×ϕ+GhgL×ϕ2

盘式制动力矩的计算公式

在汽车制动系统中，制动力矩是一个非常重要的参数，它直接影响着汽车的制动性能。盘式制动力矩的计算公式是制动系统设计和性能分析的重要依据。本文将介绍盘式制动力矩的计算公式及其相关知识。

盘式制动力矩的计算公式如下：

\[ M = F \times r \]

其中，M表示制动力矩，单位为牛·米（Nm）；F表示制动力，单位为牛顿（N）；r表示制动器半径，单位为米（m）。

制动力矩是制动器产生的力矩，它是制动器在制动过程中对车轮产生的制动力的力矩。制动力矩的大小取决于制动器的制动力和制动器半径。

制动力是制动器对车轮施加的制动力，它是制动器在制动过程中产生的制动力。制动力的大小取决于制动器的制动压力和摩擦系数。

制动器半径是制动器摩擦面的半径，它是制动器在制动过程中对车轮产生制动力的作用半径。

盘式制动器是一种常见的汽车制动器，它由制动盘、制动钳和制动片组成。制动盘固定在车轮上，制动钳固定在车轮悬挂系统上，制动片安装在制动钳内。当司机踩下制动踏板时，制动器卡钳会夹住制动盘，产生制动力，从而使车轮减速或停止。

盘式制动力矩的计算公式可以帮助工程师和设计师在设计和分析制动系统时进行制动力矩的计算。在实际应用中，制动力矩的大小需要满足车辆制动的要求，包括制动距离、制动稳定性、制动温升等方面的要求。 制动力矩的大小与制动器的设计参数密切相关。在设计制动器时，需要考虑制动器的制动力和制动器半径。制动力的大小取决于制动器的制动压力和摩擦系数。制动器半径的大小取决于车辆的制动要求和制动器的安装空间。

在实际应用中，制动力矩的计算需要考虑制动器的摩擦系数、制动压力、制动盘直径等因素。制动力矩的大小直接影响着车辆的制动性能，因此在设计和分析制动系统时，需要对制动力矩进行合理的计算和分析。

在制动系统的设计和分析中，制动力矩的计算是一个重要的工作。盘式制动力矩的计算公式可以帮助工程师和设计师在设计和分析制动系统时进行制动力矩的计算。制动力矩的大小直接影响着车辆的制动性能，因此在设计和分析制动系统时，需要对制动力矩进行合理的计算和分析。