制动器制动力矩的计算.docx

1、制动器制动力矩的计算制动器制动力矩的计算： M,F，r，K领蹄： ,11,1从蹄：,M,F，r，K 22,2求出KKF 、 、 ,2,11F就可以根据计算出制 ,2动器的制动扭矩。 KK ,1,21制动器蹄片主要参数： 长度尺寸：A、B、C、D、r（制动鼓内径）、b（蹄片宽）如图1所示； 角度尺寸：e,、（蹄片包角）、（蹄片轴中心-毂中心连线的垂线和包角,平分线的夹角，即最大单位压力线包角平分线的夹角，随磨擦片磨损而增大）； 为蹄片与制动鼓间磨擦系数。 ,2求制动效能系数的几个要点 1）制动时磨擦片与制动鼓全面接触，单位压力的大小呈正弦曲线分布，如图2，Pmax位于蹄片轴中心-毂中心连线的垂线

2、方向，其它各点的单位压力P,P，sin,； max2）通过微积分计算，将制动鼓 与磨擦片之间的单位压 力换算成一个等效压力， 求出等效压力的方向, 和力的作用点ZZ、 12（OZOZ、），等效力 21P所产生的摩擦力XOZ 1（等于）即扭矩(需建 P，,立M和蹄片平台受力F之间的关系)；实际计算必须找出M与F之间的关系式： M,F，r，K ,24 3)制动扭矩计算 蹄片受力如图3： a. 三力平衡 领蹄：M,H，OE 111从蹄：M,H，OE 222b. 通过对蹄片受力平衡分析（对L点取力矩） ，F，a，b,H，LG 1111，H,F，a，b/LG 1111，M,F，a，b，OE/LG？ 11

3、111M,F，r，K？ 11,1OEA，B1K,， ？ 1,rLG11OEA，B2同理： K,， 2,rLG22c. 通过图解分析求出OEOELGLG、与制动器参数之间的关系，就121122可以计算出KK、 。 ,1,13具体计算方法： ll ,KK； ,1,2KK,1，1,，,，,22，A，BBC ,l,； Krr1) 在包角平分线上作辅助圆，求Z. e4sin2 圆心通过O点，直径 r，e，sine24 , 画出角线与辅助圆交点，即Z点等效法向分力作用点。 2) Z点：P与HP,的合力 1sin,P，,/Htg,、 1H,P，,/sin,（制动鼓对制动踢的作用合力） 13) 蹄片还受力FQ

4、HFH和，与力平衡，力与力相交于 ，将蹄片轴心ZZ11111相连，此即力QQFH的方向， 、 三力平衡，就可根据有关参数求出 1111KK、 （详见汽车设计第二版）。 ,1,1e4sin2 ； ,e，sinee,sine,1,tg(，tg,)； e，sinesin,，cos,； ,cos,，sin,cos,1 ,tg,； ； ,cos,24 ； ,，,，,根据制动器的有关参数,就可计算不同时，制动器领蹄和从蹄的制动效能 ,系数KK、。 ,1,2例：【EQ140 计算结果】 恒力 原阳EQ140 EQ1070(后） （后） ,0.2 0.3 0.35 0.4 0.45 0.4 0.616 1.1

5、39 1.504 1.972 2.628 K 2.011 1.996 1.964 ,10.35 0.474 0.527 0.576 0.621 K 0.574 0.571 0.58 ,20.568 0.416 0.35 0.292 0.263 i,K/K 0.285 0.286 0.295 ,1,2摩擦片上最大单位压力位于角处： ,0cos(,),cos(,(90,x),sin(,，x) 11摩擦片上单位压力的分配： p,p，cos(,) maxP位于与x-x成角处。 ,max单位压力在x、y方向上分解： P分解为： P,P，cos, xP,P，sin, y？P,P，cos(,)，cos, x

6、maxP,P，sin,，cos(,) ymax对整个蹄片x-x方向上合力为： ,2 P,P，b，rd,xx,21,P，b，r，(,，sin,)，cos, max2同样y-y方向上合力为： 24 1 P,P，b，r，(,sin,)，cos,ymax2合力角度 Pytg, ,cPx,sin, ，tg, ,，sin,sin,1？,tg(，tg,) c,，sin,等效压力： 22P,P/cos,P,P，P 或 xcxy1方向通过， P,P，b，r，(,，sin,)，cos,/cos,maxc2以上是固定销式求合力的方法（含合力的角度,） c摩擦力矩： T,P，,，r，c ，c为常数；（另外，摩擦力矩T

7、还可以用积分方法求： ,222,brPsincos,） T,，rP，b，rd,max,221？ P,P，b，r，(,，sin,)，cos,/cos,maxc2,22 2,，b，r，P，sin，cos,T,，rP，b，rd,max,22,2,2，b，r，P，sincos,maxT2 c,1P，,，r,，r，P，b，r，(,，sin,)，cos,max2,sin2,，cos, c,，sin,力矩： 24 ,4sin2T,P，,，r，cos,c,，sin, ,P，,，r c,ZM，OZr由制动器的几何尺寸(、)确定。 ,c总等效压力： 由P与输入力F的关系可作图求出（力平衡） 故可得出： T,F，r

8、，BEF式中BEF为制动器效率因数。制 动 KK（前桥） （前桥） ,鼓 车 型 直 径 ,0.3,0.4i,K/K KK KK,2,1 ,2 ,1,1,2EQ140 420 1.139 0.474 1.972 0.576 0.292 EQ1061320 2.011 0.574 0.285 （恒力） EQ1061320 1.996 0.571 0.286 （原阳） EQ 1070 320 1.964 0.58 0.295 JN150 440 1.2067 0.4812.1494 0.5834 0.271 3 JN161 420 1.2094 0.4802.158 0.5822 0.27 5 注

9、：1.对于凸轮式气制动,蹄片轴作支承K =0.4时, 均为2左右, ,1K均为0.58左右, ,22.行程相同,磨损相同, M,M，M 12,F，r，K，F，r，K 1,12,2宏观看: 24 M,M 12F，r，K,F，r，K？ 1,12,2KF,11 ,iKF,22M,2K，F，r？ ,11,2K，F，r ,223.对于油刹和楔块式制动器 F,F,F 12M,F，r，(K，K)？ ,1,2,F，r，K ,资料介绍的BEF即，K，K ,1,2领蹄: M,F，r，K 11,1从蹄： M,F，r，K 22,2M,M，M 124.带蹄片轴的气刹式制动器 KF,11M,M ; ,i12KF,22M,

10、2K，F，r,2K，F，r ,11,225.对带蹄片轴的油刹制动器及楔形制动器: M,MF,F,F 但 1212？M,F，(K，K)，r 1,1,2,F，K，r ,24 . 凸轮气刹制动器: M,2K，F，r,2K，F，r ,11,22制动器的效能系数确定后,制动扭矩决定于对蹄片的推力和制动鼓的直径 对蹄片的推力取决于气室的推力,调整臂的长度及凸轮的形状 凸轮推动蹄片的力矩: M,P，L dMd推动蹄片的力: F1，F2,，,e上式中e表示凸轮的力臂，表示凸轮推蹄片的效率 ,F,i，F 12M，,d？F, 2e，(1，i)一个制动器的扭矩 M，,dM,2K，F，r,2K，r， ,22,2e(i

11、，i)M，,d或：M,2K，i，r， ,1e(i，i)所以要确定eM、。 ,d对凸轮的设计分析(包括升程) 1. 几种制动凸轮的介绍 制动凸轮曲线有渐开线,圆弧,阿基米德螺线. 渐开线配滚轮结构是鼓式制动器的常用结构，它具有效率高，性能稳定的优点，从EQ245开始采用。 1) 圆弧凸轮 特点：既不等力臂也 不等升程 是从40年代开始使用的易于 加工的凸轮，力臂和升程均随 凸轮转角的变化而变化。为了 提高效率，保证制动力矩的稳 定，这种结构已越来越少，取 而代之的是渐开线凸轮配带滚 轮的蹄片，而且滚轮与滚轮轴 之间保证有润滑，有密封。 24 R,R(常数）曲率半径： 0曲率圆中心：F 2凸轮中心

12、：，O,b常数 cc,b,cos(,)x, tg,R,b,sin(,)0xd,b,cos(,),b,sin(x，,) x0xe,R,b,sin(,),r,b,cos(x，,) 0x00x, x,e 制动凸轮对蹄片的推力FF、 12制动气室推力M，调整臂长度 d圆弧凸轮为40年代产品延用至今用于EQ 140，EQ240，90年代又开始用于EQ1061（气制动）和EQ1070（气制动） 分析计算如下： A 计算FF、 12B 计算e、 的回位力矩 ,he,OA,OB 0力臂：e,esin(x，x) 001 效率： ,，R,ctgxx1，(，)0,exxsin(，)00，取,0.19 凸轮升程：h,

13、R,ecos(x，x),a 00（应保证磨擦片磨损后仍有足够的升程） 24 e,e,sin(x，x)力臂： 00升程： h,b,ab,R,e,cos(x，x) 00h,R,a,e,cos(x，x)？ 00M,(F，F)e，,(F，F)b d1212,(F，F),(e，,b) 12输出（F，F)ee12, ,输入(F，F)e,，(F1，F2)be，,b12为凸轮与制动蹄片间的摩擦系数，对带滚轮的蹄片取0.07，对带平台的,蹄片取0.19 ,M,dF，F,M, 12debe，,exMxeF，F与（与气室、推杆行程有关）、（与、有关）、有b,d0012关。 2) 渐开线凸轮 形成：任意B点 AC,r

14、(,，,) 0由OBC得：BC,r,tg, 0由于 AC,BCr(,，,),r,tg,？ 0o,tg, （,、均用弧度表示） ,B点沿曲线移动时， OB将转动，, 和也改变， ,上面导出的角之间的相互关系的函数称为渐开线函数 24 , 称为角的渐开线函数 ,tg,inv,tg, inv,特点：等力臂 渐开线凸轮是力臂恒等的凸轮，基圆直径在 之间，基圆直径再减小， F可增大，但影响回位力矩和升程。基圆直径大，能保证有足够高的升程，但尺寸A也较大。 3.阿基米德螺线凸轮 形成：在等速旋转的圆的固定半径上作等速直线运动的点的轨迹 特点：等升程 阿基米德螺线凸轮可近似认为是等升程的凸轮,升程的大小由

15、,OC, 确定，凸轮尺寸A决定于。凸轮中心至曲率，矢量与公法线夹0c角, 某点曲率半径 AC,R曲线方程： 322R,(a，,)/(,，2a)22,OA,，a,0 ,24 222cos,(,，R,)/(2,R) c凸轮转角： , xd,(,，a,)sin, 0压力脚, ,sin, tg,r,，cos,22322,(，a),，a22 ,，,2,c22222(,，2a),，2ae,(,，a,)cos, 0x,(,，a,)cos,，r,cos, 0p3） 楔形制动器 特点：直接将气室的推力转换成对蹄片的推力，效率高。蹄片可做成具有两个自由段的中等自增益制动器，故而可用较小的气室或较小的制动轮鼓径。

16、但是： （1）蹄片磨损不均（F,F） 1224 （2）热负荷大 （3）偏摩较明显 制动凸轮力臂e： 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9凸轮转角 0 圆EQ149 10.68 12.39 13.54 14.28 14.59 14.45 13.89 12.88 11.5 弧0 凸恒力 5 6.49 7.78 8.83 9.62 10.11 10.3 10.17 9.2 轮 Skada7.99 9.18 10.08 10.67 10.94 10.88 10.49 9.78 8.77 7.5 70RT EQ114 10 1G前 渐EQ11412 开1G后 Steyr 12.5 线贝

17、利埃凸13 GCH 轮 12/14.5 田野 阿Sdata 力基-197臂(e) 米2 德螺Dina 线凸轮 接触点曲率半径： 223222R,(,，a)(,，2a) 凸轮中心接触点曲率中心： 22322,(，a),，a22 ,，,2,c22222(,，2a),，2a凸轮中心接触点连线与接触点法线之间的夹角 ,222cos,(,，R,)/(2,R) ce,(,，a,)sin,e力臂 0制动凸轮的升程 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 凸轮转角(度) EQ 0 1.74 3.77 6.04 8.48 11 13.516.02 18.37 20.5 22.3

18、6 23.89 圆140 5 弧凸1.53(mm)/10 3.47(max)/10 2080 :14.6mm 轮 0 1 2.25 3.7 5.32 7.08.83 10.62 12.36 14 15.49 恒力 5 11.79mm/10 2080 :10.11mm Skada0 1.5 3.2 5 6.9 8.8 10.7 12.5 14.1 15.5 24 706R1.61.9/10 2080 :10.09mm T EQ11 渐41G 24.2 26.1 28.1 30 31.8 33.6 35.4 37.2 39 40.8 开（前线） 凸EQ11 轮 41G 19.8 22.5 24.5

19、 27.2 29.31.7 34 36.2 38.4 40.6 44.2 5 （后） Skata 阿-1972 120.420.925.427.930.32.935.47 37.97 40.442.96 45.46 基8 95 9 9 8 48 8 6 米 德DiNA 118.621.223.826.429.31.734.33 36.95 39.542.18 44.80 螺6 2 4 5 7 09 1 6 线 凸轮 圆弧制动凸轮度制动效率： 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 凸轮转角 EQ1 7476.77.77.76.75.73.71.68.65.60

20、.53.7 40 .5 5 3 3 7 5 5 7 8 2 3 8.7.06.25.35.15.1 5.15.35.66.1 6.95 28 4 4 7 7 6 4 7 8 54.59.62.67 69 71 72 71 恒6 9 7 力 8.4 7.7 7.1 7.0 6.86.9 7.1 7.7 2 Ska 84.83.82.81.81.83 83.84.84 da702 6 6 2 8 8 3 6-R 9.18.3 7.77.47.57.98.59.611. T 8 4 2 2 1 7 1 21 需蹄片回位力矩是否足够和回位弹簧的拉力形成的M 与凸轮轴阻力矩及 d气室回位力矩有关。 M,

21、2F,l,2F,b,2F(l,b) d蹄片回位力矩不仅与弹簧力有关，还与力臂e、有关。 ,b气室有效面积（）： 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 欺压 74.58 83.38 93.59 96.63 （3519D）小气室 100.5 102.88 106.32 107.52 （3519G）24 中气室 116 126.1 128.98 128.9 大气室 凸轮轴扭矩 0.1 0.2 0.4 0.6 气压 EQ1060 8.2038 18.3436 41.1769 63.7758 12.76 27.742 56.75 85.074 39.1 39.8 42.1 42.8 EQ140 8.2

22、038 18.3436 41.1769 63.7758 14.5 31.5 64.49 96.675 36.1 36.8 39 39.8 EQ1070 11.055 22.6336 46.781 70.9632 9.3225 20.845 46.792 72.4725 54.25 52.1 50 49.47 11.055 22.6336 46.781 70.9632 EQ1070( 8.2038 18.3436 41.1796 63.7758 改 57.4 55.23 53.2 52.67 计算凸轮推力： 设气压为0.6Mp、气室推杆行程S30mm、制动鼓与制动蹄片间的摩擦系数,00x,60E

23、Q1400.4及 ,x,20 、时的制动扭距： 0x,50EQ1061EQ1070EQ140 EQ1061 EQ1070 车型 210 160 160 制动鼓内径r 63.78 63.78 70.96 M（前）Kg d96.68 85.07 72.47 M（后）Kgm d0.051 0.068 0.068 ,/e 0min 50 0.0624 0.077 0.077 ,/e 0new 20 1.292 1.285 1.295 1，i1.972 2.011 1.964 K ,10.576 0.574 0.5803 K ,2计算前制动器： 24 EQ140 0 F(x,20) 270.96，0.0

24、7763.78，0.06241000，1000， EQ1070 1.2921.2905 63.78，0.077 =3080 Kg =4219 Kg 1000， 1.2580 =3821Kg 50EQ140,F(x,) 0260EQ1061EQ1070 70.96，0.077EQ1061 1000， 1.295=3726 Kg 63.78，0.05163.78，0.0681000，1000， 1.2921.285=2518 Kg =3375 Kg 计算后制动器： 0F(x,20) 24669 Kg 5096 Kg 4309 Kg 050EQ140,F(x,) 0260EQ1061EQ107038

25、17 Kg 4502 Kg 3805 kG M,2K,r,F ,22计算结果： EQ140 EQ1061 EQ1070 M,2K,r,F ,22 745 702 783 前 20? 609 620 692 60? 609 620 692 50? 1129 936 800 后 20? 923 827 660 60? 923 827 660 50? Eq140 K,0.527,0.35、气压0.6Mp 1，i,1.35,1行程s=30mm 16 24 0 x,20M652Kgm 前0.5271.2920.5271.292,M1129， ,后0.5761.350.5761.35,=988 Kgm 0

26、 x,60M609，0.8756,533Kgm 前M923，0.8756,808Kgm 后EQ140 EQ1061 EQ1070 车型 0 745 702 783 x,20前 New 1129 936 800 后 0 x,50609 620 692 前 0x,60923 827 660 后 最小 ,/eEQ1061、 EQ1070 设气压0.2/0.4Mp, S=30mm, 、,0.400x,2050 、 计算MM、： 后前EQ1061 EQ1070 车型 18.38/41.18 22.63/46.78 M d前0.2/0.4M27.74/56.75 20.85/46.79 M p d后00.

27、077 0.077 ,x,20 00.068 0.068 ex,50 1.258 1.295 1，i2.011 1.964 K ,10.574 0.5803 K ,201099/2467 1346/2781 前 Fx,20() 217 24 1662/3400 1240/2782 后 0971/2179 1188/2456 前 F（x,50） 21468/3003 1090/2448 后 0202/453 250/516 M x,20前0178/400 221/456 x,500305/625 230/5166 M x,20后0270/552 203/455 x,50EQ1070由小气室 12

28、5 改为 110 车型 EQ1070改 22.63/46.78 M d前0.2/0.4Mp（下同） 18.34/41.48 M d后00.077 ,x,20 00.068 ex,50 1.295 1，i1.964 K ,10.5803 K ,201346/2781 前 F(x,20) 21096/2448 后 01188/2456 前 F（x,50） 2963/2162 后 0250/516 M x,20 前0204/455 x,50 0221/456 M x,20 后0179/1452 x,50 制动扭距汇总表 制动扭距（单轮）： EQ140 EQ1061 EQ107 车型 EQ1070改

29、0.60745 702 783 前 x,20 Mp 1129 936 800 后 ,0609 前 x,60 0.6 923 后 0 620 692 前 x,50 82 660 后 00.4 453 516 516 前 x,20 Mp 625 516.6 455 后 18 24 0, 400 456 456 前 x,20 0.4 552 455 402 后 00.2 202 250 250 前 x,20 Mp 305 230 204 后 ,0 179 221 221 前 x,20 0.2 270 203 179 后 气压0.6Mp可能产生的地面制动力（单轮）： 9.00-20 7.00-16 7.00-16 轮胎型号 485 369 369 轮胎半径（mm） 单胎制动力 01536 1902 2122 前 x,20 （0.6MP） 2328 2537 2168 后 01256 1680 1875 60前 x, 0501903 2241 1789 后 气压为0.2Mp/0.4Mp是的制动力： 制动器制动力M/r 取r=0.369m （单轮） Eq1060 EQ1070 车型 EQ1070改 P0.2Mp 0482 590 559 前 x,50 732 550 485 后 55.