毕业设计(论文)-凸轮驱动机构的鼓式制动器设计.docx
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1、鼓式制动器设计2017年05月摘要本设计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罂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,对鼓式制动罂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,通过初选同步附若系数,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卜的制动距离.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绪论I1.1 制动
2、器的功用及设计要求11.2 制动器的分类21.3 混合动力汽车制动器的现状及发展趋势31.4 设计任务筒介5第二承方案设计72.1 制动潺的结构形式及选择72.2 制动器主要零件的结构形式182.3 制动器主要性能多数的计算192.3.1 理想的前、后制动器的制动力分配曲城202.3.2 利用附着系数i与制动强度z的关系222.3.3 制动效率232.3.4 规要求24笫三章制动器的计作273.1 鼓式制动器的设计计算及主要结构参数的确定273.1.1 制动鼓内径D273.1.2 摩擦片的宽度B和摩擦衬片包角0273.1.3 摩撩片与制动鼓之间的摩擦系数283.2 制动器主要零件的结构形式29
3、3.3 制动器的设计计算303.4 制动器性能参数的验算36四环保与技术经济44参考文胱46致谢48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耍组成部分,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蝌大,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)足锅的制动能力.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
4、.(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股分所适应.(7)作用沛后性包括产生制动和解除制动的时间应尽可能短。(8)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冏。9)为了提高汽乍列车的制动稳定性,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坏时,汽车制动系应装有音响或光信号等警报装置.0制动潺设计的一般原则(即:为使汽车性能更好的符合使用要求,设
5、计制动器时应全面考虑如卜几个问题):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的做感性(dkdf)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海程度,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,还耍求摩擦材利有良好的抗热衰退性能和恢狂性,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
6、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设。4)制动器的尺寸和质量“现代汽车由丁车速日益提高,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辆内安装。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而的制动器型式.车轮制动器属于非贫载质量,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,有可能
7、产生制动力矩卜降和踏板行程损失过大等副作用。12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:在卜坡时,它能使汽车保持适当的桎定车速。驻车制动装置主要用来使汽车可兜地在原地(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
8、驻车制动奘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,并减轻或行解除行车制动装身的负荷。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)强制操纵式变速器症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.驾验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m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,接通一个电磁装包或液压装置来换档1.3 混合动力汽车制动矗的现状及发展趋势电动汽车、混合动力
9、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增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
10、工况下运行例如,一辆2000kg的汽车时速70kmh,储存f大约2X2000X(70/3.6)2MOOOOOJ=100KJ的动能。如果能够招这些动能全部回收然后用于推进这辆汽车在70kmh时速下运行,这些能量可使汽车行联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,对丁传统汽车来说,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,传递能量和储存能珏环节会损失一部分能量,另一个影响网收能量的
11、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力。综上,在再生制动系统的设计中,我们必须在回收能员、系统灵活性、开发周期、制造成本和制动安全中取一个折衷.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,卜图为该军的总体布置图。其在路面上行驶时受力如下图所示1.4 设计任务简介设计参数如卜.:满载质量kg)15000轴距(ran)5600空载质量kg)11000轮距(前/后)(un)1847/1847轴荷分配(前/后)(kg)5000/10000(满教)3500/7500(空载)外形尺寸(长X宽X高)(mm)11100X2480X2950质心到前、后轴的距
12、离(前/后)(11n)3733/1867(满载)3733/1867(空载)发动机最大扭矩(Nm)/转速rmin)577/1400-1600最大功率(MD/转速(rmin)125/2500最高转速rmin)2500电机连续扭矩(Nn)/峰值扭矩(Nm)106/212基速(r11in)/最高转速3电池电压V)/(电压范圉)(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2.1制动器的结构形式及选择1 .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
13、的驱动装置。但其缺点较多:弹性变形大:由拉杆长度谢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,因而只用于驻军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,因为前后轮分家可做成不同直径。c,车振或悬架变形不发生自行制动.d,不需刑滑和时常调挖。缺点:a,当管路处漏油,则整个制动系全部失效。b,低温油液变浓,高温油液汽化。a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,结构豆杂,成本而,多用于8吨以上我
14、全汽车。N20相应的T1T2.故而制动蹄对制动鼓所施加制动力矩不相等.一般来说,领蹄制动力矩约为从蹄制动力矩的22.5倍。倒车制动时,虽然蹄2变成领蹄,蹄1变成从蹄,但整个制动器的制动效能还是同前进制动时一样。显然,由于领踏与从蹄所受法向反力不等,在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下,领体摩擦片上的单位压力较大,因而磨损较严重。为了使领蹄和从蹄的摩擦片寿命相近,有些领从蹄制动器的领蹄摩擦片的同向尺寸设计的较大。但是这样将使得二蹄摩擦片不能互换.从而增加r零件数和制造成本。此外,领从蹄式制动器的鼓所受到的来自两蹄的法向力(数值上分别等于力N1.和N2)即不相平衡。这就对轮教轴承造成了附加径向载荷,使
15、其寿命缩短。凡制动鼓所受来自二踽的法向力不能互相平衡的制动器均属丁非平衡式制动器。领从蹄制动器有三种型式:支承销式、平衡滑动支座式、带斜面支座式。这一制动器制动间隙调整方便,而且当两摩擦片所对中心角相等,正反转制动效能几乎不变。由于具有上述各项性能,所以广泛装用在小客车后轮上。再由于结构坚固,大型栽重车和工业用汽车也装用这种制动器.(2)双领蹄式制动器这制动器由于只装用制动效能优良的紧蹄,增益高,但必须装两个分泵,价格高.而且这种制动器易发出噪音,特别是尖锐的叫声。当车轮倒转时,这一制动潺将转变为壮松蹄型制动器,制动效能便显著降低。鉴于上述特点,此种双领蹄式(图2-4)制动器多用于小客车前轮。
16、而后轮装用这种制动器就不合适了,因为它有二个制动轮缸,难于安装驻车制动落。由下两蹄上的单位压力相等,两蹄以相同的法向力作用丁制动鼓而相平衡,轮毅轴承不受额外的附加载荷,因而称平衡式制动器。双领蹄,双向双领蹄,双从蹄式制动器都属于平衡式制动器。(3)双从蹄式制动器由于这种制动潺只装有松蹄,因而增益低,从而需加过大的输入力,一般都需附加伺服机构,当倒车时变为双索蹄,其制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器。但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小,具有良好的制动效能稳定性。此外,此种制动器有两制动轮缸,因而难于安装驻车制动器,所以不适装于后轮。双从蹄式(图2-5)4)双向双领蹄式制动器此种制动器无论车轮
17、正反转都为二紧蹄,因而制动效能高。同时,由于两蹄片工作量相同,摩擦片磨损比较均匀。凡这种制动器般有两个分泵及连接两个分泵的管路和接头,为此要考虑防止接头部分漏油和由振动引起的管子损坏。此外,此制动器因有两个分泵,因而不适于后轮.双向双领蹄式(图2-6)(5)单向自增力式制动器这种制动器第二蹄的制动力矩在第一蹄增势作用卜.而获得较大的制动力矩,因而在制动鼓尺寸和摩擦系数相同的条件下,这种制动器的前进制动效能不仅高于领从蹄式,而且高于两蹄中心对称的双领蹄式制动器。但制动时制动力矩增加过猛,工作不平顺,而I1.容易单向增力式(图2-7)自锁.因为两蹄片单位压力相差很大,因而磨损极不均匀.当倒车时,变
18、为双转松蹄制动涔,制动效能比盘式还要低。又由于车对前轮制动效能要求不高,因而这种制动器多用于中、重型汽车前轮制动。6)双向自增力式制动器这种制动器的增益非常高,施加小的踏板力,可获得大的制动力。如用于小客车或轻型载重车,直至相当重的车辆,不许另外装用加力装置就可以使用。在行过交通繁杂地带以及遭遇意外情况时,装用这一制动器的汽车安全性较高。但在另方面,双向自增力式(图2-8)由于这一制动器对摩擦片系数的变化比较敏感,如不装用热性能优乩的摩擦片,随着情况不同,而有发生制动衰退或电轮制动的危险。由于这一制动器对摩擦片磨损不均匀,因此应减小主蹄摩擦片包角。此外,还需要改变摩擦片的材料和厚度。在谋求制动
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