輕型載貨汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙曉君，于士軍

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

輕型載貨汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙曉君，于士軍

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253000）

目前隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，汽車數(shù)量與日劇增，汽車所帶來(lái)的安全隱患也逐漸被人們所關(guān)注。要想保證汽車的行駛安全就必須要為汽車配備良好的制動(dòng)系統(tǒng)。文章對(duì)盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇用鼓式制動(dòng)器，此外，通過(guò)對(duì)制動(dòng)器主要部件參數(shù)的計(jì)算，對(duì)制動(dòng)性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

制動(dòng)；盤式制動(dòng)器；液壓

制動(dòng)性是汽車的主要性能之一。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。而每年因交通事故造成的死亡率也逐年上升。汽車的安全性也隨之成了一個(gè)熱門話題。如果汽車的制動(dòng)距離太長(zhǎng)、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑這都將會(huì)造成不可挽回的后果，所以，為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)已成為汽車行業(yè)所面臨的緊迫問(wèn)題。

1 制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求

首先當(dāng)汽車行駛在良好路面時(shí)應(yīng)具有良好的制動(dòng)效能。其次當(dāng)汽車高速行駛或長(zhǎng)下坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能應(yīng)具有恒定性。最后制動(dòng)時(shí)汽車不跑偏、不側(cè)滑具有方向穩(wěn)定性。

2 制動(dòng)系統(tǒng)方案分析與選擇

（1）制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式選擇。一般汽車所用的制動(dòng)器可分為盤式和鼓式兩大類。其中盤式制動(dòng)器摩擦片面積比鼓式要小，制動(dòng)能力較差，小型轎車上使用較多。而本次設(shè)計(jì)的是輕型載貨汽車的制動(dòng)器，與盤式制動(dòng)器相比鼓式制動(dòng)器成本低，并且貨車行駛速度較低，剎車蹄更為耐用，所以本次設(shè)計(jì)采鼓式制動(dòng)器。

（2）制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的選擇。制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為動(dòng)力制動(dòng)、簡(jiǎn)單制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。相比其他兩大系統(tǒng)，伺服制動(dòng)系統(tǒng)具有一組其他動(dòng)力裝置用以提供能量，使人力和動(dòng)力都可用。所以，本次設(shè)計(jì)輕型載貨汽車采用伺服制動(dòng)系統(tǒng)。

（3）液壓分路系統(tǒng)形式的選擇。本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)選擇采用雙回路液壓制動(dòng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是若其中一套管路發(fā)生故障而無(wú)法繼續(xù)使用時(shí)，另一套仍能繼續(xù)制動(dòng)。在各種類型的車輛中雙回路液壓設(shè)備中布置方案是不同，可歸納為如下幾種：LL型、HH型、X型、II型、HI型，各配置形式如圖1所示。

圖1 液壓雙回路系統(tǒng)的五種分路方案圖

在目前貨車上用得最廣泛的是II型回路，因?yàn)樗杀颈容^低。所以本次設(shè)計(jì)選擇II型。制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值如表1所示。

表1 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)

同步附著系數(shù)φ0的確定。轎車制動(dòng)力分配系數(shù)采用恒定值得設(shè)計(jì)方法。為了使汽車制動(dòng)過(guò)程中總制動(dòng)力和減速度達(dá)到最大值，應(yīng)使前后輪可以鎖定同步抱死滑移，此時(shí)理想的各軸制動(dòng)力關(guān)系為：

式中：F1為前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力；F2為后軸車輪

的制動(dòng)器制動(dòng)力；G為汽車重力；L1為汽車質(zhì)心至前軸中心線的距離；L2為汽車質(zhì)心至后軸中心線的距離；hg為汽車質(zhì)高度。

前后制動(dòng)器制動(dòng)力之比為固定值時(shí)，前制動(dòng)器制動(dòng)力與汽車總制動(dòng)器制動(dòng)之比，常用符號(hào)β來(lái)表示，即：

β=Fμ1/Fμ2

當(dāng)汽車在不同的路面上制動(dòng)時(shí)，通常有下列3種情況。①當(dāng)φ＜φ0時(shí)，制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死。②當(dāng)φ＞φ0時(shí)，制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，因而容易發(fā)生后軸側(cè)滑使汽車失去方向穩(wěn)定性。③當(dāng)φ=φ0時(shí)，制動(dòng)時(shí)前、后輪同時(shí)抱死，也是一種穩(wěn)定的工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。根據(jù)汽車知識(shí)手冊(cè)查表得一般貨車取φ0=0.65-0.7本次輕型貨車設(shè)計(jì)取φ=0.7。

（3）鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定。①制動(dòng)盤直徑。通常，貨車D/Dr=0.64-0.7。本次設(shè)計(jì)D/Dr=0.8 Dr=16× 25.4=406.4mm D=0.8×406.4=325.12mm所以，前后輪制動(dòng)鼓直徑D=330mm。②摩擦襯片寬度b和包角θ。首先制動(dòng)鼓半徑R確定，其次摩擦襯片的寬度b和包角θ確定，這樣便可確定襯片的摩擦面積Ap，Ap的增大將會(huì)使越制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷減小，Ap隨汽車總重量而增加從而磨損特性越好，給定的輕型總重量Ga=5200×9.8/1000=50.96KN，查汽車設(shè)計(jì)書得Ap=150-250，所以選取Ap=220。由Ap=Rbθ得b=85mm摩擦襯片起始角θ=90°-45°=45°。③整車制動(dòng)性能。同步附著系數(shù)φ0按公式計(jì)算:

φ0=（Lβ-b）/hg

式中：L為軸距；Hg為重心高；β為制動(dòng)分配系數(shù)。

β=（b+φ0×hg）/L

得：β=（1600+0.7×820）÷3600=0.6

φ0=（3600×0.6-1600）÷820=0.68

④制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定。為保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性，應(yīng)合理的確定前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩。

M1=G/L（b+φhg）φrσM2=1-β/βM1

輪胎規(guī)格：7.0-16

rσ=203.6mm

一個(gè)前輪的制動(dòng)力矩：M1/2=2294.85Nm

后軸制動(dòng)力矩：

一個(gè)后輪的制動(dòng)力矩：M2/2=15046Nm

3 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車的制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器的比較分析，選用了鼓式制動(dòng)器，并且采用II型雙管路制動(dòng)系統(tǒng)，大大提高了汽車行駛的安全性以及制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

Design of Brake System of Light Truck

ZHAO Xiao-jun，YU Shi-jun
（Automotive Engineering Institute，Dezhou College，Dezhou，Shandong 253000，China）

At present，with the development of transportation industry，the number of cars is increasing and the problems brought by automobile also gradually arouses people's attention.If the safety of vehicles is guaranteed，good braking system should be equipped. The paper compares structure between brake disc and drum brake，and analyzes their advantages and disadvantages，finally chooses drum brake.Inaddition，the paper analyzes brake in details through calculating parameters of main components of brake.

brake；disc brake；hydraulic

U463.5

A

2095-980X（2016）10-0068-02

2016-09-19

趙曉君（1992-），女，山東濟(jì)寧人，大學(xué)本科。