楊健 溫一凡

摘 要：汽車制動(dòng)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(dòng)的一個(gè)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(dòng)器是該系統(tǒng)的重要部件之一。盤(pán)式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)式制動(dòng)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：盤(pán)式制動(dòng)器;制動(dòng)系統(tǒng);安全性

1.引言

汽車在現(xiàn)代生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，而汽車的制動(dòng)性是汽車的主要性能之一，它直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，是汽車行駛的重要保障。在諸多的制動(dòng)器當(dāng)中，盤(pán)式制動(dòng)器倍受青睞，盤(pán)式制動(dòng)器又稱為碟式制動(dòng)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(dòng)盤(pán)、分泵、制動(dòng)鉗、油管等。制動(dòng)盤(pán)用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。分泵固定在制動(dòng)器的底板上固定不動(dòng)，制動(dòng)鉗上的兩個(gè)摩擦片分別裝在制動(dòng)盤(pán)的兩側(cè)，分泵的活塞受油管輸送來(lái)的液壓作用，推動(dòng)摩擦片壓向制動(dòng)盤(pán)發(fā)生摩擦制動(dòng)，動(dòng)作起來(lái)就好像用鉗子鉗住旋轉(zhuǎn)中的盤(pán)子，迫使它停下來(lái)一樣。盤(pán)式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)式制動(dòng)耐高溫性能好，制動(dòng)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(pán)式制動(dòng)比鼓更容易在較短的時(shí)間內(nèi)令車停下。有些盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)上還開(kāi)了許多小孔，以加速通風(fēng)散熱和提高制動(dòng)效率。但是盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)于鼓式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，對(duì)制動(dòng)鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價(jià)高于鼓式制動(dòng)器、

2.設(shè)計(jì)方案選擇

固定鉗式在汽車上應(yīng)用最早。其優(yōu)點(diǎn)是：除活塞和制動(dòng)塊以外無(wú)其它滑動(dòng)件，易于保證鉗的剛度;結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般的制動(dòng)輪缸相差不多，容易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤(pán)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(lái)，由于汽車性能要求的提高，固定鉗結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)暴露較外明顯，因而導(dǎo)致浮動(dòng)鉗的迅速發(fā)展。首先，固定鉗式至少要用兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)，因而必須用跨越制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)部油道或外部油管來(lái)連通，這就使制動(dòng)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(diǎn)固定鉗式不得不采用三油缸結(jié)構(gòu)，外側(cè)用兩個(gè)直徑較小的油缸來(lái)代替直徑較大的單油缸。浮動(dòng)鉗式在盤(pán)的外側(cè)沒(méi)有油缸，可以將制動(dòng)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(dòng)液溫度過(guò)高而汽化，浮動(dòng)鉗則由于沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油管或油道，減少了受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤(pán)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(dòng)液溫度可比用固定鉗時(shí)低30℃-50℃，汽化可能性較小。再者，采用浮動(dòng)鉗可將油缸和活塞等精密件減去一半，造價(jià)大為降低。最后，浮動(dòng)鉗的同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)，而固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器為了兼充駐車制動(dòng)器，必須在主制動(dòng)鉗上另外附裝一套供駐車制動(dòng)用的輔助制動(dòng)鉗，或是采用了盤(pán)鼓結(jié)合式制動(dòng)器，其中用于駐車制動(dòng)的鼓式制動(dòng)器只能是雙向增力式制動(dòng)器的調(diào)整不方便。經(jīng)過(guò)上面的分析比較以及結(jié)合設(shè)計(jì)題目中給出的條件，選定浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器作為該客車的前輪盤(pán)式制動(dòng)器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.盤(pán)式制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1盤(pán)式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定

3.1.1 制動(dòng)盤(pán)直徑D

制動(dòng)盤(pán)直徑D應(yīng)盡可能取大些，這使制動(dòng)盤(pán)的有效半徑得到增加，可以降低制動(dòng)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(dòng)盤(pán)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(shí)參照一些車型的制動(dòng)盤(pán)直徑后選定該輕型客車盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)直徑為284mm。

3.1.2 制動(dòng)盤(pán)厚度h

制動(dòng)盤(pán)厚度h對(duì)制動(dòng)盤(pán)質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響。為了使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤(pán)厚度不宜取得很大;但考慮到為了降低制動(dòng)盤(pán)溫度，在制動(dòng)盤(pán)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(dòng)力和制動(dòng)力矩的確定

通過(guò)滿載時(shí)的前輪支反力，得到最大地面制動(dòng)力矩，而后通過(guò)它于制動(dòng)器制動(dòng)力矩的關(guān)系，求出初始F0，再求出d，并根據(jù)國(guó)標(biāo)對(duì)制動(dòng)輪直徑d 進(jìn)行選值，反過(guò)來(lái)求出實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)的F0和制動(dòng)力矩Mμ。假定制動(dòng)襯塊的摩檫表面全部與制動(dòng)盤(pán)接觸，且各單位壓力分布均勻。

4.制動(dòng)性能的分析

汽車的制動(dòng)效率關(guān)系到汽車行駛的安全，事關(guān)重大。而影響制動(dòng)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(dòng)半徑（即磨擦塊作用在制動(dòng)盤(pán)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(dòng)器設(shè)計(jì)完成后，制動(dòng)效率的影響因素中的前五點(diǎn)基本上固定不再變化，只有第六點(diǎn)即輪胎與路面的磨擦系數(shù)是變化的。所以在對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器進(jìn)行性能分析的時(shí)候，主要是針對(duì)輪胎與地面的磨擦系數(shù)來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)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(shí)抱死拖滑。

情況一是穩(wěn)定工況，但在彎道行駛時(shí)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(shí)前轉(zhuǎn)向輪只有在最大制動(dòng)強(qiáng)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(dòng)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(dòng)器制動(dòng)力。然而此時(shí)對(duì)于先抱死拖滑的那根軸而言，增大了的制動(dòng)器制動(dòng)力將不

會(huì)全部轉(zhuǎn)化成為地面制動(dòng)力。若令制動(dòng)系的效率，則此時(shí)ηb將小于1;換言之，若前、后輪同時(shí)抱死拖滑，則產(chǎn)生最大地面制動(dòng)力Xbmax所需的整個(gè)制動(dòng)系制動(dòng)器制動(dòng)力最小（即最大踏板力最?。?。此時(shí)，Xbmax=Fμmax，因而充分發(fā)揮了制動(dòng)效能，制動(dòng)系的效率最高。

5.設(shè)計(jì)總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：寧都技工學(xué)校）