制动器制动力矩的计算.docx
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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，K22,,2
求出KKF、、、,,,,2,,11
F就可以根据计算出制,2
动器的制动扭矩。
．KK,,1,,2
1．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---毂中心连线的垂线方向，其它各点的单位压力
P,P，sin,；max
2）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21
P所产生的摩擦力XOZ1
（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，OE111
从蹄：
M,H，OE222
b.通过对蹄片受力平衡分析（对L点取力矩）
，，F，a，b,H，LG1111
，，H,F，a，b/LG1111
，，M,F，a，b，OE/LG？
11111
M,F，r，K？
11,,1
OEA，B1K,，？
1,,rLG11
OEA，B2同理：
K,，2,,rLG22
c.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,,1
3．具体计算方法：
ll,,KK；,,1,,2KK,1，1,，,,'，,
22，A，BBC,l,；Krr
1）在包角平分线上作辅助圆，求Z.
e4sin2圆心通过O点，直径＝r，e，sine
24
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1
sin,,P，,/Htg,,,、1H,P，,/sin,（制动鼓对制动踢的作用合力）1
3）蹄片还受力FQHFH和，与力平衡，力与力相交于，将蹄片轴心Z'Z'11111
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,,1
e4sin2；,,e，sine
e,sine,1,,tg（，tg,）；e，sine
sin,，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EQ140EQ1070（后）（后）,0.20.30.350.40.450.40.6161.1391.5041.9722.628K2.0111.9961.964,,1
0.350.4740.5270.5760.621K0.5740.5710.58,,2
0.5680.4160.350.2920.263i,K/K0.2850.2860.295,,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（,,,）max
P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,x
P,P，sin,y
？
P,P，cos（,,,），cos,xmax
P,P，sin,，cos（,,,）ymax
对整个蹄片x-x方向上合力为：
2P,P，b，rd,,xx,,2
1,P，b，r，（,，sin,），cos,max2
同样y-y方向上合力为：
24
1P,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xcxy
1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还可以用积分方法求：
,22＝2,brPsincos,）T,,，rP，b，rd,,max,,22
1？
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,maxT2c,,1P，,，r,，r，P，b，r，（,，sin,），cos,max2
sin2,，cos,,c,，sin,
力矩：
24
4sin2T,P，,，r，，cos,c,，sin,
P，,，rc
ZM，OZ
r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，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,,0.4
i,K/KKKKK,,2,,1,,2,,1,,1,,2EQ1404201.1390.4741.9720.5760.292EQ10613202.0110.5740.285（恒力）
EQ10613201.9960.5710.286（原阳）
EQ10703201.9640.580.295JN1504401.20670.4812.14940.58340.271
3
JN1614201.20940.4802.1580.58220.27
5
注：
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,,,2
2.行程相同,磨损相同,
M,M，M12
F，r，K，F，r，K1,,12,,2
宏观看:
24
M,M12
F，r，K,F，r，K？
1,,12,,2
KF,,11,,iKF,,22
M,2K，F，r？
,11
2K，F，r,,22
3.对于油刹和楔块式制动器
F,F,F12
M,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，K11,,1
从蹄：
M,F，r，K22,,2M,M，M12
4.带蹄片轴的气刹式制动器
KF,,11M,M;,,i12KF,,22M,2K，F，r,2K，F，r,,11,,22
5.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），r1,,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，Ld
Md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，F12
M，,d？
F,2e，（1，i）
一个制动器的扭矩
M，,dM,2K，F，r,2K，r，,,22,,2e（i，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：
F2
凸轮中心：
，，O,,,b常数cc
,b,cos（,）x,tg,R,b,sin（,,,）0x
d,b,cos（,,,）,b,sin（x，,）x0x
e,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EQ140，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、12
B．计算e、、的回位力矩,h
e,OA,OB0
力臂：
e,esin（x，x）00
1效率：
,，，R,ctgxx1，，（，）0,,exxsin（，）00，，取,,0.19
凸轮升程：
h,R,ecos（x，x）,a00
（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,a
b,R,e,cos（x，x）00
h,R,a,e,cos（x，x）？
00
M,（F，F）e，,（F，F）bd1212
（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（,，,）0
由ΔOBC得：
BC,r,tg,0
由于AC,BC
r（,，,）,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
,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：
,,,,,x
d,（,，a,,）sin,0
压力脚,
sin,tg,r,，cos,,
22322,（，a）,，a22,,,，,2,,c22222（,，2a）,，2ae,（,，a,,）cos,0
x,（,，a,,）cos,,，r,cos,0p
3）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。
但是：
（1）蹄片磨损不均（F,F）12
24
（2）热负荷大
（3）偏摩较明显
制动凸轮力臂e：
010203040506070809凸轮转角
0
圆EQ14910.6812.3913.5414.2814.5914.4513.8912.8811.5弧0凸恒力56.497.788.839.6210.1110.310.179.2轮Skada7.999.1810.0810.6710.9410.8810.499.788.777.570RTEQ114101G前渐EQ11412开1G后
Steyr12.5线
贝利埃凸13GCH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）c
e,（,，a,,）sin,e力臂0
制动凸轮的升程
0102030405060708090100110凸轮转角（度）EQ01.743.776.048.481113.516.0218.3720.522.3623.89圆1405弧凸1.53（mm）/103.47（max）/1020~80:
14.6mm轮012.253.75.327.08.8310.6212.361415.49恒力51~1.79mm/1020~80:
10.11mmSkada01.53.256.98.810.712.514.115.5
24
706R1.6~1.9/1020~80:
10.09mmTEQ11渐41G24.226.128.13031.833.635.437.23940.8开（前线）凸EQ11轮41G19.822.524.527.229.31.73436.238.440.644.25（后）Skata阿-1972120.420.925.427.930.32.935.4737.9740.442.9645.46基8959984886米德DiNA118.621.223.826.429.31.734.3336.9539.542.1844.80螺624570916线凸轮
圆弧制动凸轮度制动效率：
0102030405060708090100110凸轮转
角
EQ17476.77.77.76.75.73.71.68.65.60.53.740.55337557823
8.7.06.25.35.15.15.15.35.66.16.95
2844776478
54.59.62.6769717271恒
697力8.47.77.17.06.86.97.17.7
2
Ska84.83.82.81.81.8383.84.84da702662883
6-R9.18.37.77.47.57.98.59.611.T842217121
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,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（）：
0.10.20.30.40.6欺压
74.5883.3893.5996.63（3519D）
小气室
100.5102.88106.32107.52（3519G）
24
中气室
116126.1128.98128.9大气室
凸轮轴扭矩
0.10.20.40.6气压
EQ10608.203818.343641.176963.7758
12.7627.74256.7585.074
39.139.842.142.8EQ1408.203818.343641.176963.7758
14.531.564.4996.675
36.136.83939.8EQ107011.05522.633646.78170.9632
9.322520.84546.79272.4725
54.2552.15049.47
11.05522.633646.78170.9632EQ1070（8.203818.343641.179663.7758改
57.455.2353.252.67
计算凸轮推力：
设气压为0.6Mp、气室推杆行程S＝30mm、制动鼓与制动蹄片间的摩擦系数
00x,60EQ140＝0.4及,x,20、时的制动扭距：
0x,50EQ1061EQ1070
EQ140EQ1061EQ1070车型
210160160制动鼓内径r
'63.7863.7870.96M（前）Kgｍd
'96.6885.0772.47M（后）Kgmd
0.0510.0680.068,/e0min50
0.06240.0770.077,/e0new20
1.2921.2851.2951，i
1.9722.0111.964K,,1
0.5760.5740.5803K,,2
计算前制动器：
24
EQ140
0F（x,20）2
70.96，0.07763.78，0.06241000，1000，EQ10701.2921.290563.78，0.077=3080Kg=4219Kg1000，1.258
0=3821Kg50EQ140,F（x,）0260EQ1061EQ1070
70.96，0.077EQ10611000，1.295
=3726Kg
63.78，0.05163.78，0.0681000，1000，1.2921.285
=2518Kg=3375Kg
计算后制动器：
0F（x,20）2
4669Kg5096Kg4309Kg
050EQ140,F（x,）0260EQ1061EQ1070
3817Kg4502Kg3805kG
M,2K,r,F,,22
计算结果：
EQ140EQ1061EQ1070M,2K,r,F,,22
745702783前20?
60962069260?
60962069250?
1129936800后20?
92382766060?
92382766050?
Eq140K,0.527,,0.35、、、气压＝0.6Mp1，i,1.35,,1
行程s=30mm
1624
0x,20
M＝652Kgm前
0.5271.2920.5271.292,,M＝1129，，，,,后0.5761.350.5761.35,,
=988Kgm
0x,60
M＝609，0.8756,533Kgm前
M＝923，0.8756,808Kgm后
EQ140EQ1061EQ1070车型
0745702783x,20前
New1129936800后
0x,50609620692前0x,60923827660后最小,/e
EQ1061、EQ1070设气压0.2/0.4Mp,S=30mm,、,,0.4
00x,2050、计算MM、：
后前
EQ1061EQ1070车型
18.38/41.1822.63/46.78Md前0.2/0.4M27.74/56.7520.85/46.79Mpd后
00.0770.077,x,2000.0680.068ex,50
1.2581.2951，i
2.0111.964K,,1
0.5740.5803K,,2
01099/24671346/2781前Fx,20（）2
1724
1662/34001240/2782后
0971/21791188/2456前F（x,50）21468/30031090/2448后
0202/453250/516Mx,20前0178/400221/456x,50
0305/625230/5166Mx,20后0270/552203/455x,50
EQ1070由小气室125改为110
车型EQ1070改
22.63/46.78Md前0.2/0.4Mp（下同）18.34/41.48Md后
00.077,x,2000.068ex,50
1.2951，i
1.964K,,1
0.5803K,,2
01346/2781前F（x,20）21096/2448后
01188/2456前F（x,50）2963/2162后
0250/516Mx,20前0204/455x,50
0221/456Mx,20后0179/1452x,50
制动扭距汇总表
制动扭距（单轮）：
EQ140EQ1061EQ107车型EQ1070改
0.60745702783前x,20Mp1129936800后,,0609前x,600.6923后
0620692前x,5082660后
00.4453516516前x,20Mp625516.6455后
1824
0,,400456456前x,200.4552455402后
00.2202250250前x,20Mp305230204后,,0179221221前x,200.2270203179后
气压0.6Mp可能产生的地面制动力（单轮）：
9.00-207.00-167.00-16轮胎型号
485369369轮胎半径（mm）
单胎制动力0153619022122前x,20（0.6MP）232825372168后
012561680187560前x,050190322411789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）
Eq1060EQ1070车型EQ1070改
P＝0.2Mp0482590559前x,50732550485后
55.
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