客車盤式制動器設(shè)計介紹

楊健 溫一凡

摘 要：汽車制動系統(tǒng)是汽車重要系統(tǒng)之一，其功能是使行駛的汽車減速或停車，使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停的汽車在園地駐留不動的一個系統(tǒng)。它直接影響著汽車的行駛安全性和停車的可靠性，而制動器是該系統(tǒng)的重要部件之一。盤式制動器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時式制動耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：盤式制動器;制動系統(tǒng);安全性

1.引言

汽車在現(xiàn)代生活中扮演著越來越重要的角色，而汽車的制動性是汽車的主要性能之一，它直接關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，是汽車行駛的重要保障。在諸多的制動器當(dāng)中，盤式制動器倍受青睞，盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動。分泵固定在制動器的底板上固定不動，制動鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動盤的兩側(cè)，分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好像用鉗子鉗住旋轉(zhuǎn)中的盤子，迫使它停下來一樣。盤式制動器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時式制動耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。有些盤式制動器的制動盤上還開了許多小孔，以加速通風(fēng)散熱和提高制動效率。但是盤式制動器結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器、

2.設(shè)計方案選擇

固定鉗式在汽車上應(yīng)用最早。其優(yōu)點是：除活塞和制動塊以外無其它滑動件，易于保證鉗的剛度;結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動輪缸相差不多，容易實現(xiàn)從鼓式到盤式的改型;很能適應(yīng)分路系統(tǒng)的要求。在早期應(yīng)用較廣。近年來，由于汽車性能要求的提高，固定鉗結(jié)構(gòu)上的缺點暴露較外明顯，因而導(dǎo)致浮動鉗的迅速發(fā)展。首先，固定鉗式至少要用兩個油缸分置于制動盤兩側(cè)，因而必須用跨越制動盤的內(nèi)部油道或外部油管來連通，這就使制動器的經(jīng)向和軸向尺寸較大，因而在車輪中，特別是在主銷偏移距小的現(xiàn)代轎車的前輪中，布置比較困難。因此，有點固定鉗式不得不采用三油缸結(jié)構(gòu)，外側(cè)用兩個直徑較小的油缸來代替直徑較大的單油缸。浮動鉗式在盤的外側(cè)沒有油缸，可以將制動器進(jìn)一步移近輪轂;其次，在嚴(yán)酷的使用條件下，固定鉗容易使制動液溫度過高而汽化，浮動鉗則由于沒有跨越制動盤的油管或油道，減少了受熱機會，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少而冷卻條件較好等原因，所以制動液溫度可比用固定鉗時低30℃-50℃，汽化可能性較小。再者，采用浮動鉗可將油缸和活塞等精密件減去一半，造價大為降低。最后，浮動鉗的同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動，而固定鉗盤式制動器為了兼充駐車制動器，必須在主制動鉗上另外附裝一套供駐車制動用的輔助制動鉗，或是采用了盤鼓結(jié)合式制動器，其中用于駐車制動的鼓式制動器只能是雙向增力式制動器的調(diào)整不方便。經(jīng)過上面的分析比較以及結(jié)合設(shè)計題目中給出的條件，選定浮動鉗盤式制動器作為該客車的前輪盤式制動器來進(jìn)行設(shè)計。

3.盤式制動器的機構(gòu)設(shè)計

3.1盤式制動器主要參數(shù)的確定

3.1.1 制動盤直徑D

制動盤直徑D應(yīng)盡可能取大些，這使制動盤的有效半徑得到增加，可以降低制動鉗的夾緊力，減少襯塊的單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70%～79%。根據(jù)在給出的汽車輪胎半徑為16in，即輪輞直徑為406mm，同時參照一些車型的制動盤直徑后選定該輕型客車盤式制動器的制動盤直徑為284mm。

3.1.2 制動盤厚度h

制動盤厚度h對制動盤質(zhì)量和工作時的溫升有影響。為了使質(zhì)量小些，制動盤厚度不宜取得很大;但考慮到為了降低制動盤溫度，在制動盤中間鑄出通風(fēng)孔道以達(dá)到散熱的目的。這里取厚度為25mm。

3.2制動力和制動力矩的確定

通過滿載時的前輪支反力，得到最大地面制動力矩，而后通過它于制動器制動力矩的關(guān)系，求出初始F0，再求出d，并根據(jù)國標(biāo)對制動輪直徑d 進(jìn)行選值，反過來求出實際設(shè)計時的F0和制動力矩Mμ。假定制動襯塊的摩檫表面全部與制動盤接觸，且各單位壓力分布均勻。

4.制動性能的分析

汽車的制動效率關(guān)系到汽車行駛的安全，事關(guān)重大。而影響制動效率的因素有①磨擦塊面積;②施加在磨擦塊上的壓力;③制動半徑（即磨擦塊作用在制動盤上的壓力中心位置）;④輪胎半徑;⑤磨擦塊的磨擦系數(shù);⑥輪胎與路面的摩擦系數(shù);在汽車的制動器設(shè)計完成后，制動效率的影響因素中的前五點基本上固定不再變化，只有第六點即輪胎與路面的磨擦系數(shù)是變化的。所以在對盤式制動器進(jìn)行性能分析的時候，主要是針對輪胎與地面的磨擦系數(shù)來進(jìn)行的。當(dāng)制動力足夠時，制動過程中可能出現(xiàn)三種情況，即：

（1）前輪先抱死拖滑然后后輪抱死拖滑;

（2）后輪先抱死拖滑然后前輪抱死拖滑;

（3）前、后輪同時抱死拖滑。

情況一是穩(wěn)定工況，但在彎道行駛時汽車失去轉(zhuǎn)向能力;情況2使后軸側(cè)滑，是不穩(wěn)定工況;而情況3可以避免后軸側(cè)滑同時前轉(zhuǎn)向輪只有在最大制動強度下才使汽車喪失轉(zhuǎn)向能務(wù)。另外，根據(jù)進(jìn)一步分析可知，若一要軸（前軸或后軸）先抱死拖滑，則在該軸上的地面制動力已達(dá)極限值，而另一根沿未抱死拖帶，所以駕駛員將繼續(xù)加大踏板力以求增加此軸的制動器制動力。然而此時對于先抱死拖滑的那根軸而言，增大了的制動器制動力將不

會全部轉(zhuǎn)化成為地面制動力。若令制動系的效率，則此時ηb將小于1;換言之，若前、后輪同時抱死拖滑，則產(chǎn)生最大地面制動力Xbmax所需的整個制動系制動器制動力最?。醋畲筇ぐ辶ψ钚。４藭r，Xbmax=Fμmax，因而充分發(fā)揮了制動效能，制動系的效率最高。

5.設(shè)計總結(jié)

在設(shè)計盤式制動器時，首先要弄清楚盤式制動器的工作原理，并根據(jù)各種盤式制動器的優(yōu)缺點和題目中給出的要求選定浮動式盤式制動器作為該輕型車的前輪盤式制動器。其次要對盤式制動器的主要部件有深刻的認(rèn)識，它主要有制動盤、制動塊組件、制動鉗總成三部分組成。再次，根據(jù)設(shè)計依據(jù)中給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的設(shè)計計算和主要參數(shù)的確定。

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（作者單位：寧都技工學(xué)校）