畢業(yè)設(shè)計(jì)--微型汽車鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)與建模(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 和 和最后的總裝 圖 然后 分析和評價(jià)此設(shè)計(jì) 是否合理 等。 本次設(shè)計(jì)的目的是 通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)參考已有的設(shè)計(jì)方案運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識 ，以及 所學(xué) 機(jī)械制圖的 知識 ； 熟練運(yùn)用 鼓式制動(dòng)器的相關(guān)設(shè)計(jì) 制造方法，以進(jìn)一步掌握汽車設(shè)計(jì) 的主要思路和大體步驟 ；學(xué)會(huì) 使用 CAD,UG 等 繪圖軟件進(jìn)行建模和制圖，同時(shí)提高發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。熟練 使用 各種設(shè)計(jì)制造 方法 ,針對 我們所遇到的實(shí)際情況 運(yùn)用 與實(shí)際情況相符的方法 ,促成我們射擊方法優(yōu)化使得 我們的 設(shè)計(jì)結(jié)果精益求精。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 2 鼓式制動(dòng)器結(jié) 構(gòu)形式及選擇 大多的 汽車制動(dòng)器 的最基本都是摩擦制動(dòng) ， 原理就是 運(yùn)用旋轉(zhuǎn)元件工作表面與 固定元件 之 間的摩擦 來制造摩擦力，運(yùn)用這個(gè)摩擦力來 使汽車達(dá)到 停止或降速的目的。 而我們所說的 輔助制動(dòng)裝置 則 是 運(yùn)用 發(fā)動(dòng)機(jī) 慣性來使行駛在下坡路段 的車輛達(dá)到降速 或穩(wěn)定 汽車速度 。 通常我們可以 按照制動(dòng)蹄 受力狀況的不同 來劃分鼓式制動(dòng)器，它的制動(dòng)效能、汽車行駛方向及制動(dòng)鼓的受力情況都 對制動(dòng)效能 有著不同的 影響。鼓式制動(dòng)器又可分為內(nèi)張型式和外束型式。 如果不動(dòng)的 摩擦元件是 兩個(gè)裝著 摩擦蹄片的制動(dòng)蹄那么這就是 內(nèi)張型， 制動(dòng)蹄就安設(shè) 在制動(dòng)底板上，它的 轉(zhuǎn)動(dòng) 摩 擦 零件 是制動(dòng)鼓 一般安裝 在輪轂上， 它的制動(dòng)原理是 利用 制動(dòng)鼓 的 摩擦表面 與制動(dòng)蹄 摩擦表面 的 摩擦產(chǎn)生的摩擦力來制動(dòng) ， 所以我們把這種結(jié)構(gòu)的 稱為蹄式制動(dòng)器。本文引用的就是這種制動(dòng)器。 通常我們可以 按照制動(dòng)蹄 受力狀況的不同 來劃分鼓式制動(dòng)器 如圖 ，它的制動(dòng)效能、 汽車行駛方向及制動(dòng)鼓的受力情況都 對制動(dòng)效能 有著不同的 影響 圖（ a）領(lǐng)從蹄式（用凸輪張開）；圖（ b）領(lǐng)從蹄式（用制動(dòng)輪缸張開）；圖（ c）雙領(lǐng)蹄式（非雙向，平衡式）；圖（ d）雙向雙領(lǐng)蹄式；圖（ e）單向增力式；圖（ f）雙向増力式 圖 21 鼓式制動(dòng)器簡圖 根據(jù)制動(dòng)鼓 工作時(shí) 的 賺動(dòng) 方向 和 蹄張開時(shí) 的賺動(dòng) 方向 是否相同我們 可 以將制動(dòng)蹄 分為領(lǐng)蹄和從蹄兩類。 對于賺動(dòng)的 方向 一樣的我們就把它叫做 領(lǐng)蹄； 相反的 ，我們就會(huì)把它叫做從蹄 。 鼓式制動(dòng)器按蹄的屬性分類 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 我們觀察圖 a和 b，圖上所畫出的箭頭指示的方向就是制動(dòng)鼓工作時(shí)的情況（制動(dòng)鼓逆時(shí)針轉(zhuǎn)），我們可以判斷圖中的蹄一是領(lǐng)蹄，蹄二是從蹄。當(dāng)汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，隨之領(lǐng)蹄與從蹄也就互相對調(diào)。這種不論制動(dòng)鼓如何轉(zhuǎn)動(dòng)總是會(huì)存在一個(gè)領(lǐng)蹄和從蹄的，我們就把它稱之為領(lǐng)從蹄 式制動(dòng)器。 圖中我們可以看到，領(lǐng)蹄受到的力矩會(huì)使領(lǐng)蹄與制動(dòng)鼓之間的相互作用力增大，這就是前文中所提到的摩擦力矩具有“增勢”作用，故我們稱之為增勢蹄；而從蹄受到的的摩擦力會(huì)使蹄與制動(dòng)鼓之間的相互作用力變小，這就是我前文中所提到的摩擦力矩對于制動(dòng)蹄可以起到“減勢”的作用，故我們將這種情況下的制動(dòng)蹄叫做減勢蹄?！霸鰟荨本褪羌哟筇闩c鼓之間的作用力，而“減勢”同樣也就是減小蹄與鼓之間的作用力。 像這種 兩蹄的張開力 存在 12p p p??關(guān)系 的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)， 就像 21（ b） 所表示 的 ， 在制動(dòng)器不工作時(shí) 兩 制動(dòng) 蹄 與 制動(dòng)鼓 之間相互作用的 法向反力 是一樣的 。但當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)時(shí)，領(lǐng)蹄 因?yàn)?受到摩擦力矩的 “增勢 ”作用， 導(dǎo)致它所承受 的法向反力 變大 ；從蹄 則是因?yàn)?受到 了 摩擦力矩的 “減勢 ”效果，導(dǎo)致了它所承受的法向反力 變小 。這種 在制動(dòng)器工作 時(shí)兩 制動(dòng) 蹄的法向反力不 相等 的制動(dòng)器我們通常會(huì)把它叫做 非平衡式制動(dòng)器。 這種 非平衡式制動(dòng)器 會(huì) 對輪轂 所在的那根 軸承產(chǎn)生 徑向 的 載荷， 并且會(huì)使得 領(lǐng)蹄 外 表 的磨損 大于從蹄， 使得領(lǐng)蹄的 磨損 程度 較嚴(yán)重。 我們 可以 通過縮小 蹄的摩擦襯片 與制動(dòng)鼓之間的角度（通常我們叫做包角）使得兩個(gè) 襯片的壽命 能夠 近似相等 。 像這種用定心凸輪張開兩制動(dòng)蹄的制動(dòng)器，如圖 21（ a）所示，在制動(dòng)器開始工作時(shí)定心凸輪這一機(jī)構(gòu)可以保證兩蹄的位移相等，因此兩制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓之間法向反力是相等的同時(shí)由此產(chǎn)生的制動(dòng)力矩也是相等的，然而凸輪對于兩制動(dòng)蹄的作用力力 1p ， 2p 就不一樣了，而且一定存在著 P1 小于 P2。因?yàn)橹苿?dòng)鼓與兩蹄之間的作用力 N1 等于 N2 不論制動(dòng)器是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都是成立的，所以我們可以得出結(jié)論這種制動(dòng)器結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)方向都成立 的，也就是平衡式制動(dòng)器。該制動(dòng)器的不足之處就是需要一定強(qiáng)度的力來驅(qū)動(dòng)凸輪但驅(qū)動(dòng)效率卻不怎么理想，大概是 到 之間。又由于這種制動(dòng)器的張開裝置是凸輪，而且凸輪的驅(qū)動(dòng)力是氣壓并不像液壓那么大，因此該結(jié)構(gòu)只能裝在車輛的總質(zhì)量≥ 10T。 雖然這種制動(dòng)器不論效能還是穩(wěn)定性都不怎么出色，但因?yàn)檫@種制動(dòng)器的構(gòu)造輕便，成本相對較低且不論車輛是在前進(jìn)還是后退的過程中制動(dòng)器的制動(dòng)性能都是相同，所以這種構(gòu)造的制動(dòng)器仍然普遍出現(xiàn)在重型客車和貨車前，后輪以及轎車后輪中。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 按照不一樣的調(diào)整方式和支承構(gòu)造，通過液壓來驅(qū)動(dòng) 的領(lǐng)從蹄鼓式制動(dòng)器也能夠有不一樣的構(gòu)造，如圖 22 所示 圖 （ a）一般形式； 圖 （ b）單固定支點(diǎn)；輪缸上調(diào)整 ；圖 （ c）雙固定支點(diǎn)；偏心軸調(diào)整； 圖 （ d）浮動(dòng)蹄片；支點(diǎn)端調(diào)整 圖 22 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動(dòng)） 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 是在 汽車前進(jìn)過程中兩 個(gè) 制動(dòng)蹄均是領(lǐng)蹄 的一種新型 制動(dòng)器。 但是相反的當(dāng) 汽車 在進(jìn)行 倒車過程中， 它的兩個(gè) 制動(dòng)蹄 就全成為了 從蹄，因此， 我們又通常會(huì)把它叫做 單向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖 21（ c）所示，由一個(gè)單活塞缸 來帶 動(dòng) 兩 個(gè) 制動(dòng)蹄，在底板上 的每個(gè) 機(jī)件 都是 以底板的 圓形作 為對稱中心分布 的， 于是就可以將 兩 制動(dòng) 蹄的合力 相互抵消 ， 所以該制動(dòng)器 屬于平衡式。 雙領(lǐng)蹄式 車輪 制動(dòng)器 有著十分大 正向制動(dòng) 力 ， 但是當(dāng)汽車在倒車的時(shí)候雙領(lǐng)蹄就變?yōu)榱穗p從蹄 ， 于是制動(dòng)器的 制動(dòng)效能 就會(huì)急劇降低 。 這種結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器常出現(xiàn)在中檔汽車上 ， 這主要是由于此類汽車在 前 行 制動(dòng)時(shí)， 汽車 前軸的 所承受的力要 大于 汽車 后軸，而倒車時(shí) 這現(xiàn)象就反過來 ， 用這形式的制動(dòng)器 作為 中檔汽車的 前輪制動(dòng)器 和 領(lǐng)從蹄式 的 后輪制動(dòng)器 相結(jié)合 ， 就可以獲得我們所要求的 前，后制動(dòng)力分配（ Ff1＞ Ff2）。它不在 后輪上使用還因?yàn)橛?一對相互之間是 中心對稱的制動(dòng)輪缸，很難 裝配 駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 對于那種不論是車輛正向制動(dòng)還是反向制動(dòng)時(shí)兩個(gè)蹄都是領(lǐng)蹄的制動(dòng)器 ，我們 就把它叫做 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如 21（ d），圖 29 和圖 210 所示。 圖中兩個(gè)制動(dòng)蹄 的 端點(diǎn) 都是 懸 浮式支承， 并非由支承銷支承，而是由兩個(gè)活塞缸的支座或一些其它裝置的支座支承。當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)，液壓缸中的壓力使兩個(gè)制動(dòng)液壓缸的兩邊的活塞（圖 29）或其它機(jī)構(gòu)的兩側(cè)（圖 210，圖 211）向兩邊移動(dòng)，使兩制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓的內(nèi)圓 柱面 緊緊的 壓在一起 。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 （ a）一般形式；（ b）偏心機(jī)構(gòu)調(diào)整；（ c）輪缸上調(diào)整 圖 23 雙向雙領(lǐng)蹄式鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案（液壓驅(qū)動(dòng)） 制動(dòng)鼓 使得 兩制動(dòng)蹄 旋轉(zhuǎn) 一 定的位置 ，使 得 兩制動(dòng)蹄 和 制動(dòng)鼓的 旋轉(zhuǎn)目標(biāo)相同 ； 同理當(dāng)制動(dòng)鼓反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄的方向也會(huì)跟著反向轉(zhuǎn)動(dòng) 。 根據(jù)這樣的結(jié)果我們可以得出對于這種結(jié)構(gòu)的制動(dòng)鼓在任何情況下兩個(gè)制動(dòng)蹄的作用都是領(lǐng)蹄，所以我們就將這種形式結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器叫做 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 ，這種結(jié)構(gòu)同樣也是 平衡 式的結(jié)構(gòu) 。 因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)使得制動(dòng)器具有同樣的雙向制動(dòng)性能，所以大多數(shù)的小型運(yùn)貨車輛和轎車后輪都會(huì)采用這種 制動(dòng)器 。 然而當(dāng)該類型制動(dòng)器是安裝在汽車的后輪上面的時(shí)候 ， 必須還要加配一個(gè) 中央制動(dòng)器。 單向増力式制動(dòng)器 像圖中 21（ e）所表示的，頂桿將兩蹄的下端連接起來，第二制動(dòng)蹄是由它制動(dòng)底板上的支撐銷來支撐。在汽車向前行駛過程中，單活塞缸會(huì)將第一制動(dòng)蹄推送到制動(dòng)鼓的內(nèi)表面上。制動(dòng)鼓帶動(dòng)第一制動(dòng)蹄旋轉(zhuǎn)一定的角度，進(jìn)而由頂桿這一機(jī)構(gòu)推送第二制動(dòng)蹄至制動(dòng)鼓的工作表面并由其上部的支撐銷來支撐。由分析可知，增勢的領(lǐng)蹄就是我們前面所說的是第一制動(dòng)蹄，而第二制動(dòng)蹄不單單是一個(gè)簡單的增勢領(lǐng)蹄，而且他所受的推力 Q 要比第一 制動(dòng)蹄所受的推力 P 大許多，由此使得他們的制動(dòng)力矩相差二到三倍。由于制動(dòng)器工作時(shí)兩制動(dòng)蹄所收到的在法向上的反力不一樣，所以該制動(dòng)器屬于非平衡式。 雖然該制動(dòng)器在汽車正向行駛時(shí)制動(dòng)效能非常高，且比前面列舉的所有制動(dòng)器都要高，但是在汽車倒車的過程中，這種制動(dòng)器的制動(dòng)效能卻是前面所說的制動(dòng)器中最低的。因此，該類型的制動(dòng)器只適用于一些輕小型載貨汽車和轎車的前輪制動(dòng)器。 雙向増力式制動(dòng)器 正如圖中 21（ f）所表示的，用雙活塞缸來代替單向増力式制動(dòng)器中的單活塞缸，兩蹄可以共同使用的它上端的支撐銷，經(jīng)過這樣的 改裝之后前面的單向増XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 力式制動(dòng)器就變成了我們現(xiàn)在所說的雙向増力式制動(dòng)器。這類構(gòu)造的制動(dòng)器不論是在汽車前進(jìn)還是后退的時(shí)候工作都是増力式制動(dòng)器。在汽車正向制動(dòng)時(shí)，第一制動(dòng)蹄是前制動(dòng)蹄，第二制動(dòng)蹄是后制動(dòng)蹄；當(dāng)汽車反向制動(dòng)時(shí)，前后制動(dòng)蹄的作用正好對調(diào)。增勢蹄就是我們所說的第一制動(dòng)蹄，而第二制動(dòng)蹄不單單只是一個(gè)簡單的增勢領(lǐng)蹄，而且它所受到的推力 Q 要比制動(dòng)輪缸提供的推力大很多。但制動(dòng)器工作時(shí)制動(dòng)輪缸提供給第二蹄上部的推力有著可以縮小支承銷與第二制動(dòng)蹄間壓緊力的效果。該形式的制動(dòng)器也屬于非平衡式。 圖 24 列舉了幾種構(gòu)造 是屬于雙向増力式制動(dòng)器（浮動(dòng)支承）的，圖 25 則列舉幾種構(gòu)造方案是屬于雙向増力式制動(dòng)器（固定支點(diǎn)）的。 （ a）一般形式；（ b）支承上調(diào)整；（ c）輪缸上調(diào)整 圖 24 （浮動(dòng)支承）雙向増力式制動(dòng)器 圖 （固定支點(diǎn)）雙向増力式制動(dòng)器 （ a）一般形式；（ b）浮動(dòng)調(diào)整；（ c）中心調(diào)整 像大多數(shù)的高檔轎車上大批使用的是雙向増力式制動(dòng)器，而且它經(jīng)常擔(dān)當(dāng)?shù)氖邱v車和行車時(shí)制動(dòng)共用的一個(gè)制動(dòng)器，知識區(qū)別在于行車制動(dòng)的力量來源是由液壓提供的，而駐車制動(dòng)的力量來源是操作者通過制動(dòng)操縱手柄帶動(dòng)杠桿和拉繩來完成的 。另外汽車中央制動(dòng)器也大量使用可該結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器，因?yàn)檐囕v在停車XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 的時(shí)候制動(dòng)要有很高的正反向的制動(dòng)效能，而且駐車制動(dòng)一般不作為應(yīng)急制動(dòng)，因而沒有太突出熱衰退問題。 我們從制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性、制動(dòng)器的工作效能和工作時(shí)摩擦部位的磨損均勻水平來評價(jià)上述制動(dòng)器。其中制動(dòng)效能最高的是増力式制動(dòng)器，雙領(lǐng)蹄式則在中等水平，領(lǐng)蹄式相對的要低一些，最差的是雙從蹄式制動(dòng)蹄，所以很少采用雙從蹄式制動(dòng)蹄。而就工作穩(wěn)定性來看，名次排列正好與效能排列相反，雙從蹄式最好，増力式最差。影響制動(dòng)器的工作效能以及工作時(shí)穩(wěn)定性的核心要素就是摩擦系數(shù)的 不同。 我們還需要注意的是，制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)效能不單只會(huì)被制動(dòng)器的構(gòu)造，摩擦系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)影響，一會(huì)與一些其它的要素有關(guān)。比如說制動(dòng)蹄的摩擦襯片和制動(dòng)鼓這兩者之間的接觸位置，當(dāng)在襯片的中間位置接觸時(shí)，能夠產(chǎn)生的制動(dòng)力矩最?。欢谝r片靠近兩端的位置接觸的時(shí)候，能夠產(chǎn)生的制動(dòng)力矩就大。制動(dòng)器的效能我們經(jīng)常會(huì)引入一個(gè)制動(dòng)器效能因數(shù)（簡稱為 BF）來測量，對于 BF會(huì)用下面的這個(gè)公式表達(dá) ： BF=（ f 1N +f 2N ） /P 式 () 式中 : f 1N ， f 2N ： — 制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓 間的摩擦力；； 1N ， 2N ： — 制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓 間的法向力， 對于平衡式則有 ： 1N = 2N f—制動(dòng)器摩擦副的摩擦系數(shù)； P—鼓式制動(dòng)器的蹄端作用力，見圖 21。 XXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 圖 26 BF與 f的關(guān)系曲線 曲線 1増力式制動(dòng)器；曲線 2雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器；曲線 3領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器；曲線 4盤式制動(dòng)器曲線 5雙從蹄式制動(dòng)器 由上圖可知當(dāng)最基礎(chǔ)的 尺寸比例 一樣的時(shí)候各類 內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器 的 BF 值越 大， 則 制動(dòng)效能 越 好。 考慮到制動(dòng)器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生前面所說的 熱衰退 現(xiàn)象 ，這種現(xiàn)象會(huì)直接導(dǎo)致 摩擦系數(shù) 的 變化， 在摩擦系數(shù)變動(dòng)時(shí) BF 越小則制動(dòng) 器的 制動(dòng)效能 越穩(wěn)定 。 摩擦副的接觸情況對制動(dòng)效能的影響 與制動(dòng)器因數(shù)成正比 。所以對高效能的制動(dòng)器 必須做出 正確 的 調(diào)整。 所以綜上所述我做出了一下結(jié)論 ：領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 具有構(gòu)造 簡單， 成本 較低且不論 汽車 是在 前進(jìn)和 后退 時(shí)的制動(dòng)性能 都一樣， 也 方便安裝 駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，蹄片 和 制動(dòng)鼓 這兩者 之間的 間隔也比較容易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。而且該 制動(dòng)器的效能 和 穩(wěn)定性在 在上述各種 制動(dòng)器中 都是處在