哈工大 机械机构创新设计及应用 课程论文 6.docx

哈工大 机械机构创新设计及应用 课程论文 6.docx

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哈工大机械机构创新设计及应用课程论文6

机械机构创新设计及应用

课程论文

（2015年春季学期）

题目：

制动器的类型、特点及用途

姓名：

学号：

班级：

专业：

日期：

哈尔滨工业大学机电工程学院

要求

1按附录的撰写规范独立完成课程论文撰写，拒绝雷同，否则按零分处理

2字数不少于3000字

3除课程论文外，最好包含自己的学习心得体会

4大作业需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐（缺电子文档得零分），统一发送至：

jkliu@

成绩：

评阅人：

一制动器简介：

制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置。

是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。

俗称刹车、闸。

制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。

二制动器的类型：

2.1制动器按驱动部件分类：

机械制动器、气压制动器、液压制动器、电动制动器、人力制动器。

2.2摩擦式和非摩擦式两大类：

摩擦式制动器：

外抱块式制动器、内胀蹄式制动器、带式制动器和盘式制动器等。

非摩擦式制动器：

磁粉制动器、磁涡流制动器和水涡流式制动器等。

图一带式制动器

图二块式制动器

图三内胀蹄式制动器

图四盘式制动器

图五磁粉制动器

图六磁涡流制动器

三制动器特点：

3.1带式制动器：

结构简单，包角大，制动力矩大，制动轮轴受较大的弯曲力，制动带的比压和磨损不均匀。

简单型和差动型带式制动器的制动力矩大小均与旋转方向有关，限制了应用范围。

散热性差。

3.2块式制动器：

结构简单可靠，散热一般，瓦块有较充分和较均匀的退距，调整较方便，对于直型制动臂结构，制动力矩大小与制动轴转向无关，制动轴不受弯曲应力，但包角和制动力矩小，制造比带式制动器复杂，杠杆系统复杂，外形尺寸较大。

3.3内胀蹄式制动器：

由两个内置的制动蹄在径向向外挤压制动鼓，产生制动力矩。

结构紧凑，散热性较好，密封容易。

多为常开式，常用于安装空间受限制的场合。

3.4盘式制动器：

利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦面压紧，实现制动。

全盘式或点盘式对称布置时，制动轴不受弯曲力。

结构紧凑，瓦块磨损均匀，制动力矩大小与旋转方向无关。

用于防尘防潮时，可制成密封型。

点盘式散热性好，全盘式散热性较差。

3.5磁粉制动器：

利用磁粉磁化时产生的内力制动。

体积小，质量轻，激磁功率小且制动力矩与转动件的转速无关，磁粉会引起零件磨损。

3.6磁涡流制动器：

坚固耐用，维护简单，调整范围大。

但低速时效率低，温升高，必须采取散热措施。

四制动器的用途：

制动器的作用是使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态。

它是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。

不同类型的制动器的根本功能是相同的，但是由于他们自身结构的不同特点，应用领域各不相同。

4.1带式制动器：

适用于大型机器、要求紧凑的制动，如机床、移动式起重机、卷扬机的制动等。

4.2块式制动器：

主要用于起重运输、冶金机械等工作频繁和安装空间较大的机械上。

4.3内胀蹄式制动器：

广泛应用于轮式起重机及各种车辆（如汽车、拖拉机等）行走机构的制动。

4.4盘式制动器：

适用于紧凑性要求高的场合，如车辆的车轮电动葫芦。

4.5磁粉制动器：

主要用于制动（制动转矩可调）、精密定位、测试加载、张力控制等。

4.6磁涡流制动器：

常用于有垂直负载的机械中（如起重机械的起升机构），吸收停车前的功能，以减轻停车制动器的负载。

五盘式制动器专项分析：

盘式制动器应用较广，在此专项分析。

5.1盘式制动器简介：

盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。

摩擦元件从两侧夹紧制动盘而产生制动。

固定元件则有多种结构形式，大体上可将盘式制动器分为钳盘式和全盘式两类。

盘式制动器有液压型的，由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。

盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。

特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。

盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小。

盘式制动器已广泛应用于轿车，现在大部分轿车用于全部车轮，少数轿车只用作前轮制动器，与后轮的鼓式制动器配合，以使汽车有较高的制动时的方向稳定性。

在商用车中，目前盘式制动器在新车型及高端车型中逐渐被采用。

5.2盘式制动器的类型：

5.2.1定钳盘式制动器：

图七定钳盘式制动器

制动盘1固定在轮毂上，制动钳5固定在车桥上，既不能旋转也不能沿制动盘轴向移动。

制动钳内装有两个制动轮缸活塞2，分别压住制动盘两侧的制动块3。

当驾驶员踩下制动踏板使汽车制动时，来自制动主缸的制动液被压入制动轮缸，制动轮缸的液压上升，两轮缸活塞在液压作用下移向制动盘，将制动块压靠到制动盘上，制动块夹紧制动盘，产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现制动。

5.2.2浮钳盘式制动器：

浮钳盘式制动器的制动钳是浮动的，可以相对于制动盘轴向移动。

制动钳1一般设计成可以相对于制动盘4轴向移动。

在制动盘的内侧设有液压油缸9，外侧的固定制动块5附装在钳体上。

制动时，制动液被压入油缸中，在液压作用下活塞向左移动，推动活动制动块也向左移动并压靠到制动盘上，于是制动盘给活塞一个向右的反作用力，使活塞连同制动钳体整体沿导向销2向右移动，直到制动盘左侧的固定制动块5也压到制动盘上。

这时两侧制动块都压在制动盘上，制动块夹紧制动盘，产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现制动。

图八浮钳盘式制动器

5.2.3全盘式制动器：

在重型载货汽车上，要求有更大的制动力，为此采用全盘式制动器。

全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的，分别称为固定盘和旋转盘。

制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，其结构原理与摩擦离合器相似。

图九全盘式制动器

5.3性能特点：

与鼓式制动器相比，盘式制动器工作表面为平面且两面传热，圆盘旋转容易冷却，不易发生较大变形，制动效能较为稳定，长时间使用后制动盘因高温膨胀使制动作用增强；而鼓式制动器单面传热，内外两面温差较大，导致制动鼓容易变形，同时长时间制动后，制动鼓因高温而膨胀，制动效能减弱。

另外，盘式制动器结构简单，维修方便，易实现制动间隙自动调整。

盘式制动器的不足之处在于摩擦片直接作用在圆盘上，无自动摩擦增力作用，制动效能较低，所以用于液压制动系统时若所需制动促动管路压力较高，须另行装设动力辅助装置；兼用于驻车制动时，加装的驻车制动传动装置比鼓式制动器要复杂，因而在后轮上的应用受到限制。

5.3.1主要优点：

1、热稳定性较好。

因为制动摩擦衬块的尺寸不长，其工作表面的面积仅为制动盘面积的12%～6%，故散热性较好。

2、水稳定性较好。

因为制动衬块对盘的单位压力高，易将水挤出，同时在离心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上衬块对盘的擦拭作用，因而，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需经过十余次制动方能恢复正常制动效能。

3、制动力矩与汽车前进和后退行驶无关。

4、在输出同样大小的制动力矩的条件下，盘式制动器的质量和尺寸比鼓式要小。

5、盘式的摩擦衬块比鼓式的摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较简单，维修保养容易。

6、制动盘与摩擦衬块间的间隙小（0.05～0.15mm），这就缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。

7、制动盘的热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使间隙自动调整装置的设计可以简化。

5.3.2主要缺点：

盘式制动器有自己的缺陷。

例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。

制动比较粗暴。

两个粘有摩擦衬面的摩擦盘能在花键轴上来回滑动，是制动器的旋转部分。

当制动时，能在极短时间使车辆停止。

再加上压盘上球槽的倾斜角不可能无限大，所以制动不平顺。

六课程感想：

机械机构创新设计这门课程，对我的启发很大。

之前学习机械设计和机械原理这两门课程的时候，所面对的设计内容大多是简单直接的，设计起来相对容易，所用的方法更多是查表，类比设计等相对简单的处理手段。

而面对相对复杂的问题时，这种思路往往捉襟见肘。

机械机构创新设计这门课程恰恰为我提供的一种新的设计理念，使我在面对相对复杂的设计时，能够有效地认识问题，充分发挥自己的创造力，利用已经掌握的的机械知识，进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、实用性的机械结构，这让我受益匪浅。

在此，再次对刘军考老师的悉心指导，表示感谢。

七参考文献：

[1] 陈国华.机械机构及应用.机械工业出版社.2008.

[2]宋宝玉.机械设计.北京:

高等教育出版社,2015.

[3]陈开考．汽车构造与拆装：

机械工业出版社，2010．

[4]吕红明.汽车盘式制动器尖叫研究进展[J].振动与冲击,2011.