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制动器设计的计算过程

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制动器设计的计算过程

钳盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，而且空气直接通过

盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好，在各种路面都有良好的制

动表现。将越来越多地应用于轮式装载机的制动系统设计中。

目前，轮式装载机制动系统的设计有两大发展有两大发展趋势。其一

是行车制动起向封闭式湿式全盘式发展。这种制动器全封闭防水防 尘，制动性能稳定，耐磨损使用寿命长，不需调整。散热效果良好， 摩擦副温度显著降低。不增大径向尺寸的前提下改变摩擦盘数量，可 调节制动力矩，实现系列化标准化。其二是制动传动装置由气推油向 全液压动力制动发展。这种制动装置的制动踏板直接操纵制动液压 阀，可省去气动元件，结构简单紧凑，冬季不会冻结，不需放水保养， 阀和管路不会锈蚀，制动可靠性提高。所以在轮式装载机的制动系统 中被越来越多地得到应用。本文对此系统的设计计算方法和步骤简单 介绍。

1假设条件和制动性能要求

1.1 假设条件

忽略空气阻力，并假定四轮的制动器制动力矩相等且同时起作用；

驻车制动器制动力矩作用于变速器的输出端或驱动桥的输入端。

1.2 制动性能要求

1.2.1 对制动距离的要求

根据GB8532-87 (与ISO 3450-85等效)，非公路行驶机械的制动距

离的(水平路面)要求如表1。 表1非公路行驶机械的制动距离最高车速

(km/h)最大质量

(kg)行车制动系统的制动距离

(m)辅助制动系统的制动距离

(m)

二32

/ 0 W32000 V2/68+(V2/124) . (G/32000) V2/39+ (V2/130).

(G/32000)

三32000 V2/44 V2/30

W32 / 0 W32000 V2/68+(V2/124) . (G/32000) +0.1(32-V) V2/39+

(V2/130) . (G/32000) +0.1(32-V)

三32000 V2/44+0.1(32-V) V2/30+0.1(32-V)

* V——制动初速度(Km/h) G——整机工作质量(kg)

1.2.2 对行车系统的性能要求

除了满足制动距离要求外，还要求行车制动系统能满足装载机空载

在25% (14.0)的坡度上停住。

1.2.3 对辅助制动系统的性能要求

满载时，应在15% (8.5)的坡道上驻车无滑移；空载时，应在18%

(10.(2) 道上无滑移。行车制动系统失效时，应能作为紧急制动。

2制动力矩计算

2.1 按所需制动距离计算 在水平路面上四轮制动的轮式装载机的，其行车制动总制动力矩

MB1:

MB1=6 . G.al.rk (N.m)

a1=V02/[25.92(S0-V0.t1/3.6)] (m/S2)

式中G一整机工作质量(kg)

a1 —制动减速度(m/s2)

rk一车轮滚动工半径(m)

5 一回转质量换算系数

6 =1+[4Jk+£(Jm.Im2)]/(rk2.G)

Jk一轮胎和轮辋的转动惯量(kg.m2)

Jm__m转动件转动惯量(kg.m2)

Im—m转动件到车轮的传动比

若Jk、Jm尚未可知，可取近似6 =1.1

V0——制动初速度(km/h)

轮式装载机V0=20km/h

S0——表1中V=V0时的制动距离(m)

t1一一制动系统滞后时间(s)

对全液压制动系统，取t1=0.2

2.2 按坡道上驻车计算总制动力矩

(1)用行车制动器时总制动力矩

Mp1=G.g.sin14o.rk)(N.m) 式中g——重力加速度(m/s2)

(2 )空载驻车用制动器时总制动力矩

Mp2=G.g.sin10.2o.rk)(N.m)

(3)满载驻车用制动器时总制动力矩

Mp3=(G+W).g.sin8.5o.rk)(N.m)

式中W——装载机额定载质量(kg)

根据2.1和2.2的计算，所需行车制动总制动力矩

M'B=max{MB1,Mp3};

所需驻车制动总制动力矩

M'P=max{MP1,Mp3};

2.3 按附着长件校核总制动力矩

(1)水平路面行车制动

MBu=G.g.(5 .u.rk(N.m)

u——轮胎与水泥路面的滑动磨擦系数一般取u=0.6

(2)坡道空载驻车制动

MPu1=G.g.f.rkcos10.2o/(Id.If)(N.m)

f——轮胎与水泥路面的静磨擦系数

Id——桥主传动传动化

If——桥终传动传动化

(3)坡道满载驻车制动

Mpu2=(G+W).g.f.rkcos8.5/(Id.If)(N.m) 事实上，MPu1

2.4 制动力矩确定

综合考虑2.1、2.2和2.3的计算结果，则行车制动总力矩MB应满

足

MB=min{M'B,MBu}

驻车制动总力矩Mp应满足：

Mp=min{MP,MPu1)

确定MB2后，再重新计算制动减速度a和制动距离S：

a=MB/(G. 6 .rk) = (0.32-0.37)g (m/s2)

S=V02/(25.92a)+V0.t/3.6 (m)

确定Mp后，还可计算停车制动器作为紧急制动用的制动减速度ae和

制动器距离Se：

ae=Mp.Id.If/ (G. 6 . u.rk)0.25g (m/s2)

Se=V02/(25.92ae)+V0.t/3.6 (m)

S和Se要满足表1的要求。

3制动器设计计算

四轮制动器所能产生的制动力矩应大于或等于总制动力矩，即

4F. (nj+ndT).ud.reNMB

nj——每个制动器中静磨擦盘片数

nd——每个制动器中动磨擦盘片数一般nj=nd+1

ud——动、静磨擦盘间的磨擦系数 F——磨擦盘上的压紧力(N)

F=Pd.Ad-Fs

Pd——作用在磨擦衬块上的压力（Mpa）

Pd/ 0 W[Pd]

[Pd]——磨擦衬块许用压力（Mpa）

Ad——磨擦盘有效面积（m）

Ad=3.14（R22-R2）

R1、R2——分别为磨擦衬块的内径、外径（m）,由结构布置和磨擦

盘生产厂家产品的尺寸系列决定。

Fs——制动器活塞回位弹簧作用力（N）一般取Fs=0 .1F

re——磨擦盘当量磨擦半径（m）

假设磨擦盘均匀受力，可按下式计算：

re=R1（1-y ）2/[6（1+丫 ）]+（R1+R2）/2

式中 Y =R1/R2

4 一次制动单个制动器用油量V1计算

V1=Ap.Lp （L）

式中Ap——受油压侧活塞环面积（m2）

活塞环的平均半径应与磨擦盘的当量半径一致

Lp ---- 一次制动活塞总行程（mm）

Lp =（E+0.05）.nj+（Ed+0.05）.nd

Ej、Ed——静、动磨擦盘的平面度误差（mm） 根据单个制动器用油量可计算时滞控制阀和制动传动装置的用油

量。

5温升校核

5.1 制动能量计算

一次制动产生的总能量：

E=G.V2/25.92 （J）

单根驱动桥中制动器所要耗散的能量为

E1=E. 0

式中0 ——前（后）桥制动器制动力分配比按前述假设0 =0.5

5.2 温升计算A

△t=E1/（C1m1+C2m2）

=G.V20 /[25.92（C1m1+C2m2）]/ 0 ^[△t/ 0 ]

式中C>1/ 0、一一前（后）桥中制动器金属部件和冷却液的热容量 [J/（kg./ 0 K）]

m1/ 0、m2/ 0 ——前（后）桥中邻接磨擦表面的金属部件质量和冷 却液的质量（kg）

/ 0 [△t]/ 0 ———次制动最大允许温升（K）

[△t]/ 0的计算，是按制动器和驱动桥所产生的热量与所能散发的

热量相平衡的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来

决定的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来决定。

一般一次制动温度上升不应超过18oC,纸基磨擦材料表面温度经常 高于200oC,将导致其迅速摩损。

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轻型客车制动器的设计与计算

轻型客车制动器的设计与计算

制动器的设计与计算

制动器主要参数及整车参数的确定

整车结构参数的确定

aG

（Kg）

gh(mm)

L(mm) a(mm) b(mm)

整备质量 1625 548 2690 1183.6 1506.4

总质量 2340 750 2690 1348.5 1341.5

表中

aG表示汽车空载或满载时的总质量；

gh表示汽车空载或满载时的质

心高度；a 表示汽车空载或满载时质心距前轮的距离；b 表示汽车空载或

满载时质心距后轮的距离；

L 表示汽车的轴距；另外，车轮半径

R314mm。

制动器主要结构参数与摩擦系数

制动鼓半径：135rmm；

支销至轮心的距离(k,c)：领蹄（29，98），从蹄（29，98）；

促动力至轮心的距离：a

105mm；

衬片起始角：领蹄

10

40°，从蹄

20

25°；

衬片包角： 领蹄

1

110°，从蹄

2

100°；

摩擦衬片宽度：b

55mm；

摩擦系数为：

f0.35；

制动盘有效作用半径：

er98.73mm；

总泵直径：

0d23.8mm；

后分泵管路直径：

2d23.81mm；

前分泵管路直径：

1d60mm；

踏板杠杆比：i4；

驱动系统效率：

0.92；

图1 制动器的主要几何参数 确定制动力分配系数

设制动器液压管路的油压为

0P， 则前制动轮缸的制动压力为：

2

10)2/(dPP

0.00283

0P

后制动轮缸的制动压力为：

2

2021'

)2/(dPPPP

0.00045

0P

对于盘式制动器，在衬块的摩擦表面与制动盘接触良好，并且在各处的

单位压力分布均匀的情况下，则盘式制动器

的制动力矩为

effNrT2

式中：f

——摩擦系数；

N——单侧制动块对制动盘的压紧

力；

er——制动盘有效作用半径。

又因为，

2

10)2/(dPPN

=0.00283

0P

所以有

efrfPT2

1

0000195406.0P

计算后轮力矩

如图2所示，为了求得法向压力

整车制动系统的设计计算与布置任务书

整车制动系统的设计计算与布置任务书

太原科技大学毕业设计（论文）任务书

学院（直属系）： 机械工程学院 时间：

学 生 姓 名 董淑兰 指 导 教 师 陈永会

设计（论文）题目 整车制动系统的设计计算与布置

主要研究内容 1、根据实习单位安排，学习工程机械车辆的制动系统的相关资料

2、根据整车的技术参数，合理选择制动方式及制动器

3、核算整车制动系统的设计计算

4、结合整车结构，初步布置制动管路

5、校核踏板杆、轴、制动油管的受力分析

研究方法 1、初步了解公司设计、制造等工作流程，学习车辆制动系的相关资料

2、学会使用CAD、SolidWorks等设计软件

3、运用力学原理对制动系统中的主要部件进行强度校核

4、采用汽车设计的基本步骤，遵循制动系统的设计原则，综合所学知识，结合实习单位的整车结构进行设计核算及合理的系统布置

主要技术指标(或研究目标) 汽车总质量m总=3390kg 前桥载荷m前=1000kg

后桥载荷m后=2390kg 轴距了L=1690mm

前轮：6.50—10—10PR 后轮：7.00—12—12PR

η地=0.7（路面附着系统） 脚踏板初始力：F=25~30kg

制动总泵缸径: φ泵=28.57 真空助力比：i真空=7.2

液压助力比：i液=4 脚踏板初始力：F=25~30kg

制动总泵缸径：Φ泵=28.57mm

说明书2.0万字以上，设计图纸3张A0,外文翻译3000字以上。

教研室

意见

教研室主任（专业负责人）签字： 年 月 日

说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。

制动器设计及计算实例

制动器设计及计算实例

制动器设计及计算实例

制动器是一种用于车辆或机械设备上的重要安全装置，用于减速、停止或保持其运动状态。其设计和计算涉及到多个方面的因素，包括制动力的大小、刹车盘的尺寸和材料、制动液的压力等。下面将通过一个实例来介绍制动器的设计及计算。

假设我们需要设计一个汽车的制动器，首先我们需要确定以下几个参数：

1. 汽车的质量：假设汽车的质量为1500kg；

2.最大限制加速度：假设最大限制加速度为4m/s^2；

3.停车的时间：假设停车的时间为3秒。

基于以上参数，我们可以计算出汽车需要的制动力：

制动力=汽车质量×最大限制加速度

= 1500kg × 4m/s^2

=6000N

接下来，我们需要设计制动盘的尺寸和材料。制动盘的直径和厚度会影响其散热性能和制动力的传递效果。一般而言，制动盘的直径越大，制动力就越好，但也会增加重量和成本。制动盘的材料通常选择具有良好耐磨性和散热性能的金属材料，如铸铁或复合材料。

假设我们选择了铸铁制动盘，并给定以下参数：

1. 制动盘的直径：假设制动盘的直径为300mm； 2. 制动盘的厚度：假设制动盘的厚度为40mm；

根据制动盘的直径和厚度，我们可以计算制动盘的转动惯量：

转动惯量=(1/2)×制动盘的质量×(制动盘的直径/2)^2

=(1/2)×制动盘的质量×(0.15m)^2

根据实际情况，制动盘的质量需要根据制动盘的材料、直径和厚度来选择。为了方便计算，假设制动盘的质量为20kg。

转动惯量 = (1/2) × 20kg × (0.15m)^2

= 0.45kg·m^2

接下来，我们需要选择适当的制动液和计算所需的制动液压力。制动液在制动器中起到传递力和控制制动器放松的作用。制动液需要具有良好的抗压性、稳定性和耐高温性能。

假设我们选择了常用的DOT4制动液，并给定以下参数：

1.制动液的抗压性比：假设制动液的抗压性比为10：1；

2.需要的制动力：假设需要的制动力为6000N。

制动系统设计计算书

制动系统设计计算书

密级：

编号：

“中国高水平汽车自主创新能力建设”

项目名称：“中气”底盘研究与开发

制动系统设计计算书

编制： 日期：

校对： 日期：

审核： 日期：

批准： 日期：

上海同济同捷科技股份有限公司 长春孔辉汽车科技有限公司 2008 年 12 月 中国高水平汽车自主创新能力建设

底盘制动系统设计计算书

目 录

1 基本参数输入 ...................................................................................................................... - 1 -

2 制动系统的相关法规 .......................................................................................................... - 2 -

3 整车制动力分配计算 .......................................................................................................... - 2 -

3.1 汽车质心距前后轴中心线距离的计算 ........................................................................... - 2 -

3.2 理想前后地面制动力的计算 ............................................................................................ - 2 -

3.3 前后制动器缸径的确定 .................................................................................................. - 4 -