毕业设计(论文)公路载重汽车制动器设计.doc
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1、毕业设计(论文)题 目 CQ30.290/Z52/64公路载重汽车制动器设计姓 名_ 学 号_ _ 院(系)_ 机 械 工 程 学 院 专业班级_ 机械设计制造及自动化 指导教师_ 职 称_ _ 评 阅 人_ _ _ 职 称_ 2008年 6 月 10 日摘 要 随着科学技术的进步和人们物质生活水平的提高,人类社会对汽车的安全性,特别是制动安全性能提出了越来越高的要求。汽车防抱死制动系统是一种在制动时能够自动调节车轮制动力,防止车轮抱死以取得最佳制动效果的制动系统。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向稳定性,对汽车的行驶安全具有重要的意义。车辆的制动系统性能是其重要性能之一,它直接关
2、系到交通的安全。重大交通事故的发生,往往与制动距离过长,紧急制动时车轮抱死发生侧滑、甩尾、失去方向稳定性等情况有关。防抱死制动系统是一种在制动时能自动调节制动管路压力,使车轮不致抱死,以提高汽车行驶稳定性和制动安全性的自动调节系统。防抱死制动系统能够提高车辆安全性,具有明显的社会效益和经济效益。关键词:制动器 制动性能 汽车防抱制动系统ABSTRACT With the development of science and technology and the improvement of the peoples standard of living, humans requirement o
3、f the vehicle security become higher and higher, especially the braking security. Anti-lock braking system (ABS) is a kind of device, which can regulate the wheels braking force automatically, prevent the wheels from locking and acquire the best effect during braking. This device is significant to s
4、teering safety. The brake system performance is one of the vehicles main function. It directly has a bearing on the traffic safety, the serious accidents always relate to the too long brake distance, wheel brake with emergency brake and then led to sideslip, swing or lose direction stability. Anti-B
5、raking lock System can automatically adjust brake line pressure when the brake happens, and lead no wheel braking lock, it is an automatic regulation system which can improve the vehicle running stability and its brake safety. Anti-Braking lock System can improve the vehicle safety and it has obviou
6、s social benefits and economic benefits.Keywords: Brakes;Brake Performance ;Anti-lock Braking system目 录中文摘要英文摘要1绪 论11.1汽车防抱制动系统11.2汽车制动性能的评价11.3汽车防抱制动系统的特点21.4汽车制动器国内外研究现状分析21.5研究本课题的目的和意义32制动器设计依据43制动器方案选择与确定53.1鼓式制动器53.2盘式制动器63.3方案选择与确定74制动器的设计与验算84.1整车制动时所需前、后轮制动力矩的确定84.2制动器主要结构参数的确定及有关计算94.3制动器制
7、动力矩的验算134.4制动器的耐磨性验算185整车制动性能的分析与验算215.1理想制动力分配曲线(I线)215.2车轮的滑移界限线215.3实际制动力分配曲线(线)236系统主要零部件的强度校核276.1凸轮轴的强度校核276.2凸轮轴上花键的强度校核29总 结31致 谢32参考文献33附录1 图纸1 绪论安全、经济、环保是当今汽车技术发展的三大趋势。在汽车普遍成为人们代步工具的今天,汽车的安全性不仅与车辆乘用者的安全联系紧密,也直接影响到其它交通工具,如自行车、摩托车使用者乃至行人的安全。当汽车以较高的车速在表面潮湿或有冰雪的路面上紧急制动时,很可能会出现这样一些危险的情况车尾在制动的过程
8、中偏离行进的方向,严重的时候会出现汽车旋转掉头,汽车失去方向稳定性,即产生侧滑另外,在制动过程中驾驶员控制不了汽车的行驶方向,即汽车失去方向可操纵性。若在弯道制动,汽车会沿路边滑出或闯入对面车道,即便是直线制动,也会因为失去对方向的控制而无法避让对面的障碍物。产生这些危险的原因在于汽车车轮在制动过程中产生抱死现象。此时,车轮相对于路面的运动不再是滚动,而是滑动。路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小。路面越滑,车轮越容易出现抱死现象同时汽车制动的初速度越高,车轮抱死所产生的危险性也越大。据西方一些国家的统计资料表明,发生人身伤亡的交通事故中,在潮湿路面上约1/3与侧滑有关;在结冰路面
9、70%80%与侧滑有关。而侧滑事故中50%是由于制动引起的。由此可见在制动时,确保车体方向稳定性和转向性,减少制动侧滑并缩短制动距离是十分重要且必要性的。1.1 汽车防抱制动系统汽车防抱制动系统(Anti-lock Braking system,简称ABS)是基于车辆轮胎与路面之间的附着性能随滑移率改变而改变的基本原理而开发的高技术装置,它从防止制动过程中车轮“抱死”的角度出发,避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力,提高车辆对地面附着能力的利用率,从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。1.2汽车制动性能的评价汽车制动性能的评价指标主要有三方面1.2.1制动效能汽车在一定车速行驶
10、时,采取制动措施后能使之停下的距离、时间及相应的制动减速度。它是制动性最基本的评价指标。1.2.2制动时汽车的方向稳定性维持原有的行驶方向,不发生跑偏,侧滑,不失去转向功能的性能。1.2.3制动效能的恒定性汽车在连续多次制动或涉水后仍具备必要的制动功能的能力,即抗衰退性。抗衰退性是指汽车在繁重工作条件下制动时如下长坡时长时间连续制动,制动器温度升高后,其制动效能的保持程度。1.3汽车防抱制动系统的特点以提高汽车安全行驶性能为目的的各种装置,其原理都是充分利用轮胎和地面的附着系数,主要采用控制制动管路液压的方法,给各车轮施加最合适的制动力,从而使各个车轮处于最佳的运动状态。其具有以下特点: 能够
11、缩短制动距离这是因为在同样紧急制动情况下,系统可以将滑移率控制在最佳滑移率附近,即可获得最大的纵向制动力的结果。可增加汽车制动时的稳定性汽车在制动时,四个车轮子的制动力是不一样的,如果汽车的前轮抱死,驾驶员就无法控制汽车的行驶方向,这是非常危险的倘若汽车的后轮先抱死,在很小的侧向干扰力下,则会出现侧滑、甩尾,甚至使汽车整个调头等严重事故,车轮抱死将难以保证汽车的行车安全。ABS系统可以防止四个车轮制动时被完全抱死,提高了汽车行驶的稳定性。资料表明:装有ABS系统的车辆,可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8%左右。改善了汽车轮胎的磨损状况事实上,车轮抱死会造成轮胎的磨损,轮胎面磨损也会不均匀,使轮
12、胎消耗增加。经测定,汽车在紧急制动时,车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费己超过一套防抱死制动系统的造价,因此,装用ABS系统具有一定的经济效益。使用方便、工作可靠ABS系统的使用与普通的制动系统的使用几乎没有区别。制动时只要将脚踏在制动踏板上,ABS系统就会根据汽车的运行情况自动进入工作状态,如遇雨雪路滑,驾驶员也没有必要用一连串的点刹车进行制动,系统会使制动状态保持在最佳点。而常规的机械制动系统中,司机经常采用点刹车踏板,以避免车轮抱死,但是点刹车要求司机有很高的驾驶技术,才能达到最佳制动。ABS系统工作十分可靠,并有自诊断能力,若它发现自身系统内部有故障,就会自动记录,并点燃黄色ABS故障指示
13、灯,让普通制动系统继续工作。此时维护人员可以根据记录的故障(以故障码的形式输出)进行修理。1.4汽车制动器国内外研究现状分析1.4.1汽车制动器国内研究现状分析我国对ABS的研究开始于20世纪80年代初,现在已进入产品试制和在车辆上试装的阶段,ABS的研究项目被列入“九五”科技攻关计划。国产的主要问题是路面识别不够理想、可靠性较差和性能价格比较差。增强国产的竞争能力,迫切需要对的关键技术和控制软件等进行深入的研究。1.4.2 汽车制动器国外研究现状分析 20世纪初,原始的装置就安装在铁路机车上,用于减少车轮的磨损。在30年代,机械式防抱制动系统(MABS)开始在火车和飞机上应用,德国公司Bos
14、h在1936年第一个获得通过电磁式车轮转速传感器得到车轮转速的制动防抱死专利权,这是ABS系统发展史上的一个里程碑。目前,在美国、西欧、日本等发达国家和地区,ABS已成为轿车的标准设备,装车率达到100%,在大型客车和货车上ABS的应用也日益普及。1.5 研究本课题的目的和意义汽车的制动性是汽车的主要性能之一。它直接关系到交通安全,是汽车行驶的重要保障。据资料统计,目前大部分重大交通事故与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。因此,改善汽车的制动性是保证车辆安全高效运输的一个重要前提。汽车防抱制动系统是一种主动安全装置。它从防止制动过程中车轮抱死的角度出发,避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向
15、能力,提高车辆对地面附着能力的利用率,从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。值得注意的是,在制动时确保车体方向稳定性和转向性是汽车防抱制动系统的主要目的,而缩短制动距离是在达到主要目的时的附带所得。2制动器设计依据CQ30.290/Z52/64公路载重汽车制动器设计,该车常在多雨坡路弯道多的山区行驶,驱动型式为64,中后桥为平衡悬挂联结。对自己的产品进行设想、分析,并与国内外同类产品比较,参考国内外相应的设计标准,提高汽车的制动性能。在现有条件下,能够最大限度地适用现有车型。设计任务书中所给主要设计数据空车总重: G。=12000 kg满载总重: Ga = 32000 kg
16、静轴负荷分配 空载:G。前= 6000kg G。后=6000 kg满载:Ga前=6400kg Ga=25600kg 重心高度 空载hg。=940mm 满载hga=1480mm轴距 L=5200mm (前轴至平衡轴中心)轮胎 12。0024 滚动半径r=540mm制动分室活塞作用面积: A前=150 (平方厘米) A后=173 (平方厘米)系统工作压力 P。min=0.52n/平方毫米 (起步气压) P。max=0.8n/平方毫米 (最大工作压力)经计算:重心距前轴距离 空载: 满载:重心距平衡轴中心距离 空载: 满载: 注:本文在计算过程中,为了方便计算,取:1kg=10N;g=10; 计算单
17、位全部采用国际单位制。3制动器方案选择与确定3.1 鼓式制动器3.1.1 轮缸式制动器轮缸式制动器一般分为领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、单向和双向自增力式制动器。 领从蹄式制动器 BJ2020N型汽车后轮制动器为领从蹄式制动器。这种制动器制动效能比较稳定,结构简单可靠,便于安装,广泛用作货车的前、后轮制动器和轿车的后轮制动器。双领蹄式制动器BJ2020N型汽车前轮制动器为双领蹄式制动器。这种制动器,在前进制动时,两蹄都是领蹄,制动器效能得到提高。但倒车时为双从蹄式,制动效能有所降低,两蹄片的受力相同,磨损均等,且蹄片作用于鼓的力是平衡的。双从蹄式制动器将双领蹄式制动器翻转18
18、0度就变成双从蹄式制动器。这种制动器的前进制动效能低于双领蹄式制动器和领从蹄式制动器,但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小,即具有良好的制动效能稳定性。单向双向自增力式制动器 单向和双向自增力式制动器的区别是:轮缸中活塞数目不同。BJ2021越野汽车后轮制动器、日本丰田皇冠轿车后轮制动器、BJ1040型前轮制动器采用了双向自增力式制动器。这种制动器在前进制动和倒车制动时效能一致,双向自增力式制动器适用于轿车后轮,因为便于兼充驻车制动器。单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮,因倒车时对前轮制动器的要求不高。制动器随制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况的不同可在很大范围内变化,自增力式制动器
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