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1、唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：ZL50装载机制动系统设计 系 别： 机电工程系 班 级： 11机本1班 姓 名： 指 导 教 师： 2015年5月20日ZL50装载机制动系统设计摘 要制动系统是装载机最重要的系统之一。装载机的制动是指使行驶或作业中的装载机减速或者停车、使下坡行驶的装载机速度保持稳定以及使已经停止的装载机保持不动，相应的一系列专用装置即称为制动系统。它对于提高作业生产效率，保证人、机的安全起着极其重要的作用。本次设计通过对ZL50型装载机制动系统结构进行分析与计算，参阅了大量的装载机设计的参考书，根据对装载机制动系统的要求，设计出符合国家标准和行业标准的制动系统。在设计
2、过程中，以实际产品参数为基础，首先对总体方案设计，确定行车制动采用气顶油四轮钳盘式制动器，停车制动采用内张蹄式制动器。然后根据任务书要求，计算制动系统的主要参数包括最大制动力矩、制动力分配系数、同步附着系数、制动器结构参数等，在此基础上对制动器主要零部件进行设计计算。并对驱动系统进行简单设计，最后完成制动器装配图，零件图及三维图的绘制。全套图纸，加153893706关键词：ZL50装载机 气顶油钳盘式制动器 内张蹄式制动器Design of braking system for ZL50 loaderAbstractThe brake system is one of the most imp
3、ortant systems in the loader. The driving or operating in slow down or stop of the loader, make the downhill speed loader remained stable and has stopped the loader remain motionless. These collectively for loading machine brake, corresponding to a series of special device known for the brake system
4、.It plays an important role in improving the operation efficiency, the safety of the people and the computer.This design through the Liugong ZL50C car loading machine braking system structure is analyzed and calculated, according to the requirements of the machine brake system of wheel loader design
5、 braking system in conformity with national standards and industry standards.In the design process, based on the actual product, the brake is used for the four wheel caliper disc brake and the brake shoe type brake is used. Then, the brake torque, braking force distribution coefficient, the friction
6、 factor, the brake structure parameters are calculated, and the main parts of the brake are designed. Finally complete the brake assembly drawing, detail drawing and 3D drawingKey words: ZL50 loader Air top oil clamp disc brake Shoe brake目 录1 绪论11.1 装载机制动系统发展现状11.2 研究制动系统设计的意义11.3 制动系统设计的要求11.4 制动系统
7、的组成21.5 制动系统的工作原理32 总体方案设计42.1 ZL50装载机参数的选择42.2 制动器方案的选择4 2.2.1行车制动系统4 2.2.2 驻车制动系统72.3 制动驱动方案选择72.4本章小结93 制动系统主要参数的确定103.1同步附着系数0的确定103.2 前后轴制动力矩分配系数103.3制动距离与制动减速度计算113.4制动器的最大制动力矩124.制动器的结构及主要零部件设计计算134.1制动器的结构参数13 4.1.1钳盘式制动器主要参数的确定13 4.1.2蹄式制动器主要参数的确定164.2制动器主要零部件的设计18 4.2.1钳盘式制动器主要零部件的设计18 4.2
8、.2蹄式制动器主要零部件的设计204.3驻车制动能力的计算254.4摩擦衬片磨损特性计算264.5检查制动蹄有无自锁284.6本章小结285.驱动系统的设计295.1 气制动阀295.2制动轮缸直径305.3制动主缸直径d0的确定305.4制动踏板作用力及踏板行程316.制动性能分析326.1制动性能评价指标326.2制动效能326.3制动效能的恒定性336.4制动时装载机的方向稳定性336.5经济技术性分析34结论35谢辞36参考文献371 绪论1.1 装载机制动系统发展现状目前，国内生产的轮式装载机采用的制动系统主要有以下几种形式：1）以成工ZL50B、柳工ZL50C为代表，行车制动采用单
9、管路、气顶油四轮钳盘式制动；停车制动采用气动操纵的蹄式制动器，并具备紧急制动功能。2）以山工ZL50D、常林ZLM50B为代表，行车制动采用双管路、气顶油四轮钳盘式制动；停车制动采用软轴机械操纵的蹄式制动器，但不具备紧急制动功能。3）以厦工、临工、龙工的ZL50为代表。行车制动采用单管路、气顶油四轮钳盘式制动；停车制动采用软轴装载机操纵的蹄式制动器，但不具备紧急制动的功能。4）以柳工CLG856为代表，行车制动采用的是全液压双回路湿式制动；停车制动采用停车制动电磁阀，并且具备紧急制动功能。全液压湿式制动系统的行车制动器是全封闭的，具有制动性能不受环境影响等特点。因此国外的先进轮式装载机均采用全
10、液压湿式制动，是装载机制动系统的发展趋势。国产的ZL50型轮式装载机，其行车制动普遍采用气顶油四轮钳盘式制动，停车制动一般采用蹄式制动器，其制动的位置在变速箱的输出轴前端。停车制动的驱动方式既有手拉软轴控制的，也有气动控制的，气动控制的一般都具有紧急制动功能。本设计以ZL50C为代表研究装载机的制动系统。1.2 研究制动系统设计的意义装载机制动系统的功用是使装载机以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使装载机保持适当的稳定车速；使装载机可靠地停在原地或坡道上。因此，必须充分考虑制动系统的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行装载机的制动系统的设计以满足装载机安全行驶的要求。制动系统
11、是保证行车安全的极为重要的一个系统，也是保证正常工作的重要因素。制动性直接关系到交通安全，由于频繁的使用制动器会使制动器磨损严重，因此装载机制动系统改进研究对提高装载机制动性能有这重要的实际与理论意义。1.3 制动系统设计的要求1）能适应相关的标准和法规规定。各项性能指标除了应该满足设计任务书的规定和国家标准的相关要求外，也要考虑到销售国家或地区的法规及用户需求。2）具有足够的制动效能。包括行车制动效能和停车制动效能。3）制动稳定。制动时不允许有明显的“跑偏”现象，前后桥上的制动力分配应合理。4）操纵轻便。制动时施加于踏板上的力应该为200300N；紧急制动时不超过430N。施加于手制动杆的力
12、应为250350N。踏板行程一般不大于200mm，手制动杆行程一般不大于250mm。5）制动器散热可靠。若温度过高，会使制动器的摩擦系数迅速减小，制动力矩急剧下降，故应当尽力避免制动器温升过高。6）制动的平顺性好。制动力矩能够快而平稳的增加，也能迅速而彻底的解除。1.4 制动系统的组成装载机的制动系统包括脚制动系统、手制动系统和辅助制动装置。脚制动系统又称行车制动系统，是使行驶中的装载机减低速度甚至停车的一套专门装置。其制动的驱动机构都是加力的，采用空气制动、气顶油综合制动、液压制动等不同的方案。手制动系统又称为停车制动系统，它主要用于坡道停车或装载机停驶后，使其可靠的保持在原地，防止滑移。国
13、产ZL50型轮式装载机的停车制动器一般有三种结构：带式制动器，蹄式制动器和钳盘式制动器。本设计以ZL50型轮式装载机为代表研究装载机的制动系统。ZL50C型装载机行车制动采用单管路、气顶油四轮钳盘式制动；停车制动采用气动操纵的蹄式制动器，并具备紧急制动功能。ZL50C型装载机制动系统原理如图1-1图1-1 ZL50带紧急制动的制动系统1-空气压缩机；2-组合阀；3-单管路气制动阀；4-气压表；5-气喇叭；6-空气罐；7-紧急和停车制动控制阀；8-顶杆；9-制动气室；10-快放阀；11-蹄式制动器（停车制动）；12-加力器；13-制动灯开关；14-钳盘式制动器（停车制动）1.5 制动系统的工作原
14、理空气罐经过发动机的带动输出压缩空气，经过压力控制阀进入空气罐。当空气罐内的压缩空气达到制动系统所需求的最高工作压力时，压力控制阀就关闭通向空气罐的出口，并打开卸载口，将空气压缩机输出的压缩空气直接排向大气。当空气罐内的压缩空气压力低于制动系统最低工作压力时，压力控制阀就关闭卸载口，打开通向空气罐的出口，使压缩空气进入空气罐内进行补充，直到空气罐内的压缩空气达到制动系统的最高工作压力为止。当制动时，脚踩下气制动阀的脚踏板，空气罐输出的压缩空气经过气制动阀，一部分进入加力器的加力缸，推动加力缸活塞及加力器总泵，在气动助力泵的作用下将气压转化为液压 ，输出高压制动液，高压制动液推动钳盘式制动器的活
15、塞，将摩擦片压紧在制动盘上从而制动车轮；另一部分进入变速操纵阀的切断阀大腔，切断挡油回路，使变速箱自动挂空档。脚放松踏板时，在弹簧力作用下，加力器、切断腔大腔内的压缩空气从气制动阀处排到大气。制动液的压力释放并回到加力器总泵，解除制动，变速箱档位恢复。当需要停车制动或者紧急制动时，操纵紧急和停车制动控制阀切断压缩空气，制动气室、切断阀小腔内的压缩空气经过快放阀排入大气，切断换挡油路，变速箱自动挂空档，同时释放制动气室内的弹簧，推动制动气室内的活塞并驱动蹄式制动器，实施停车或紧急制动。当制动系统气压低于安全气压时，紧急和停车制动控制阀能自动动作，实施紧急制动。2 总体方案设计2.1 ZL50装载
16、机参数的选择本设计选用ZL50C型轮式装载机。ZL50C型装载机的主要性能参数如表2-1所示表2-1 ZL50C型装载机的主要性能参数长*宽*高（mm）8034*2976*3483整机工作重量（kg）16500轴距（mm）3427轮距（mm）2150发动机最大扭矩（Nm）855发动机功率（kw）162发动机额定转速（r/min）2200铲斗额定载荷（kg）5000最大卸载高度（mm）2970最大高度的卸载距离（mm）1200最大牵引力（kN）160转向角 35前进档车速（km/h）10前进档车速（km/h）34后退档车速（km/h）13转向泵排量（ml/r）134转向系统工作压力（mpa）12
17、举升油缸数量*内径*行程2*165*757转斗油缸数量*内径*行程1*200*540转向油缸数量*内径*行程2*1002.2 制动器方案的选择装载机的制动系统的设计是一项系统性、综合性的设计，它涉及了整个制动系统中整体和零件的设计。在设计中不但对整体有要求，对各个零件也有单独的要求。对整个制动系性能，还要有使用性能良好、故障少等要求。对零部件的要求除了能实现各自功能外，还要求能与其他部件良好装配。因此，在制动系统设计前，应首先提出制动系统综合设计方案。2.2.1行车制动系统2.2.1.1盘式制动器盘式制动器是靠制动摩擦块摩擦制动盘实现制动的，故称为盘式制动器。根据结构不同，又可分为钳盘式制动器
18、和全封闭多盘式制动器等。盘式制动器尤其是浮动钳式盘式制动器已经广泛地应用于中型客车的前轮，与后轮鼓式制动器配合使用，也可使后轮制动器较容易地附加驻车制动的驱动机构，兼作驻车制动制动器之用。钳盘式制动器的结构图如2-1所示。图2-1钳盘式制动器结构1-螺钉；2-左、右缸体；3-车桥凸缘；4-活塞；5-密封圈；6-防尘罩；7-制动摩擦块；8-制动盘；9-导向销；10-导向板盘式制动器的优点：热稳定性好。原因是由于自行增力的作用，摩擦衬块表面的压力分布较鼓式制动器中的摩擦衬片相比更为均匀。此外，制动鼓受热膨胀后会使工作半径增大，使制动鼓与制动蹄的中部接触，因而降低了制动效能，这称为机械衰退。反之制动
19、盘受热轴向膨胀极小，而径向膨胀不会影响制动效能，可假设为无机械衰退。因此，采用盘式制动器，制动时装载机不易跑偏。水稳定性好。制动块对制动盘的单位压力高，容易将水挤出，故而浸水后制动效能降低不大；又由于制动盘旋转的离心作用及制动块对制动盘的擦拭，出水后需一、二次制动即能恢复正常工作。而鼓式制动器则需十余次制动方能恢复。制动力矩与装载机运动方向无关。盘式制动器易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。制动器的尺寸小、质量小。压力在制动衬块上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。更换衬块更简单容易。摩擦块与制动盘之间的间隙小，从而缩短了制动协调时间。盘式制动器的间隙易于自我调整。2.2.1.2
20、鼓式制动器鼓式制动器分为内张型和外束型两种。内张型的制动鼓以内圆为工作表面，应用广泛。外束型的制动鼓的工作表面则是外圆柱面，由于尺寸较大应用较少。鼓式制动器一般具有自刹作用：刹车时令蹄片外张，车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度，刹车时蹄片外张力(刹车制动力)越大，则自刹作用就越明显。图2-2 鼓式制动器分类鼓式制动器按蹄的类型还分为领从蹄式制动器如图a，双领蹄式如图b，双向双领蹄式如图c，双从蹄式如图d，单向自增力式如图e，双向自增力式制动器如图f。比较各种制动器的效能因数可知：增力式制动器效能最高、双领蹄次之、领从蹄又次之、而双从蹄效能最低。但若就效能因数稳定性而言，则正好相反，双从蹄最
21、好，增力式最差。和盘式制动器相比，鼓式制动器的散热性要差得多，而且鼓式制动器制动稳定性差，在不同环境下的制动力差别很大不易掌控。又由于散热性能差，在制动的过程中集聚大量的热。会使制动块和轮鼓发生极为复杂的变形，产生制动衰退和振抖现象，使制动效能下降。另外，使用鼓式制动器，应定期检查刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出来清理累积在内的刹车粉。所以本设计ZL50型装载机行车制动系统采用气顶油四轮钳盘式制动。2.2.2 驻车制动系统驻车制动器，通常是指机动车辆安装的手动刹车，简称手刹。在装载机停稳后用于稳定车辆，避免装载机在斜坡路面停车时由于溜车造成事故。ZL50C型装载机驻车制动采用气动双蹄内张蹄
22、式自动增力式制动器。其制动的位置在变速箱的输出轴前端。2.3 制动驱动方案选择制动驱动机构作用是将驾驶员或其它方式来源的力传给制动器，使之产生需要的制动转矩实现制动。制动系统的可靠性在很大程度上都取决于驱动机构的结构和性能。所以首先应保证驱动机构的可靠性；其次是制动力应尽可能快的产生和撤除，以尽快的发挥制动性能；再次是操纵制动驱动机构尽可能省力。保证装载机在最理想的情况下产生制动力矩。根据制动力来源的不同，制动系的驱动机构可以分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式和气压-液压式的区别。1）简单制动系。简单制动系即为靠人力制动，是单单依靠驾驶员作用于制动
23、踏板上或手柄上的力作为制动力源，而力的传递方式又有机械式和液压式两种。机械式传递靠杆或钢丝绳传力，造价低廉，结构简单，工作可靠，但机械效率较低，传动比小，而且很难保证前后轴制动力的准确比例和左右轮制动力的均衡。所以目前装载机的行车制动都已淘汰这种传递方式。但因为机械式传递结构简单、经济性好，工作可靠等优点被广泛地应用于中、小型装载机的停车制动器中。液压制动通常用于行车制动装置。液压制动的优点是作用滞后时间较短(0.1s0.3s)，工作压力大(可达10MPa12MPa)，缸径尺寸小，故可以安装在制动器的内部作为制动蹄张开机构或制动块的压紧机构，而不需要制动臂等传动件，这样就大大减少了非悬挂质量。
24、但液压制动也有一定缺点：主要是过度受热后会有一部分制动液气化，会在管路内形成气泡，使制动系效能降低，甚至完全失效。液压制动被广泛应用在轿车、轻型货车及一部分中型货车上。2） 动力制动系。动力制动系是指装载机制动的力源是由发动机动力形成的气压或液压进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于操纵制动回路中控制元件。不同于简单制动系，踏板力与其行程间的反比例关系在动力制动系中便不复存在。因此，动力制动系的踏板力较小且可有适当的踏板行程。动力制动系也分为气压制动系、气顶液式制动系和全液压动力制动系三种。气压制动系。气压制动系是动力制动系中最常见的型式。由于气压制动系可获得较大的制动驱动力，且制动
25、驱动系统的连接装置结构简单、连接和断开都很方便，因此被广泛应用在总质量为8t以上的客车、载货装载机和越野装载机上。但气压制动系结构复杂。必须采用空气压缩机、储气罐、制动阀等装置，使制动系统的结构复杂、轮廓尺寸大、造价高。由于管路中气压的产生和撤除均较慢，相比液压制动作用滞后时间较长(0.3s0.9s)。因此，若制动器到制动气室和储气筒的距离较远，就有必要加设气压制动的第二级控制元件继动阀(即加速阀)以及快放阀。气压制动系管路工作压力较液压低(一般为0.5MPa0.7MPa)，因而制动气室的直径大，不能置于制动器内，再通过杆件以及凸轮或楔形块驱动制动蹄和制动鼓摩擦，使非悬挂质量增大。另外，制动气
26、室工作时会有较大的噪声。气顶液式制动系。气顶液式制动系是动力制动系的另一种常见型式。即依靠气压系统作为液压制动系统主缸的驱动力源的一种制动驱动机构。它兼有液压制动和气压制动两者的主要优点。但是，显然其结构复杂、质量大、造价高，故主要用于重型装载机上，一部分总质量为9t11t的工程机械、中型车辆上也有所采用。全液压动力制动系。全液压动力制动系是目前最先进的制动系。除了具有一般液压制动系统的优点外，还具有制动能力强、制动反应快、受气阻影响较小、操纵轻便、易于采用制动力防滑移装置和调节装置，及可与动力转向、液压悬架、举升机构及其他辅助设备共用液压泵和储油罐等优点。但显然其结构相当复杂，对系统的密封性
27、要求也较高，以目前水平并未得到广泛应用，仅用于某些高级轿车、大型客车以及极少数的重型矿用装载机上。3） 伺服制动系。伺服制动系是指在人力液压制动系中增加由其他能源提供的助力装置，使得人力和助力并用，减轻人力负担。正常情况下，伺服制动输出工作压力主要依靠动力伺服系统产生，而在伺服系统失效时，依然可以由人力驱动液压制动系统。按伺服系统能源的不同，又可分为真空伺服制动系、气压伺服制动系和液压伺服制动系。其伺服能源分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。综上所述，装载机属于重型车辆故行车制动系统采用较为成熟的气顶液式制动系，而驻车系统采用气压制动系。2.4本章小结本章主要对ZL50型装载机制动系统的
28、总体设计进行了比较和论证选择，通过对装载机整体参数的选择。确定了制动器的结构型式、制动驱动机构的结构型式，对制动系统进行了整体上的选择。3 制动系统主要参数的确定3.1同步附着系数0的确定装载机制动时根据底盘制动力的分配，载荷情况及道路的附着系数和坡度等因素，当制动力足够时，制动过程出现前后轮同时抱死时附着条件利用最好。(1)当0时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定的工况，但汽车丧失了转向能力；(2)当0时：制动时总是后轮优先抱死，这时会发生后轴侧滑而使装载机失去方向稳定性，现实中应尽量避免；(3)当0时：当装载机制动时前、后轮同时抱死，这是种稳定的工况，但是汽车也丧失了转向能力。分析表明，
29、装载机在同步附着系数为的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为，即，其中q为制动强度。然而在附着系数为的地面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度q，这个结论说明只有在的路面上，地面的附着条件才可以得到充分利用。根据相关资料查出，轮式重型工程机械的同步附着系数取为0.8-1.0。本设计装载机采用0=0.8。3.2 前后轴制动力矩分配系数1） 空满载时重心距前轴的距离L1、L1，距后轴的距离L2、L2空载时：L1=1250mm，L2=950mm满载时：L1=1100mm，L2=1100mm2） 空满载时重心高度Hg、Hg 前后轴制动力矩分配系数根据公式 =(L2+0Hg)/L式中
30、：L2空载时距后轴的距离； 0同步附着系数； Hg空载时重心高度； L轴距；带入数据得：由于装载机的轮胎规格为23.5-25，其中轮胎的断面宽度为23.5英尺，即23.525.3=596.9mm，轮辋直径为25英寸，即2525.4=635mm故车轮的滚动半径：Rr=（2596.960%+635）/2=675.64mm 取650mm3.3制动距离与制动减速度计算制动的减速度即为制动时车速对时间的导数。这个数值反映了地面对装载机制动力的大小，由此与制动器制动力距及附着力有关。在不同路面上，因为地面给装载机的制动力为 所以装载机所能达到的减速度为 （m/s2）若前、后轮同时抱死，则 式中：装载机所受
31、重力，N；滑动附着系数；（=0.8）重力加速度， m/s；制动初速度，m/s；代入数据得a=0.89.8=7.84m/s装载机的制动距离对行驶安全有着重大的影响，它是指当行驶中的装载机速度降为0时，装载机所驶过的距离。制动距离与制动踏板力、装载机的载荷、路面附着系数、发动机是否结合等诸多因素相关。由于各种汽车的动力性不同，对制动效能也提出了不同的要求：一般重型货车的速度低，要求就稍低一些，轿车、轻型货车行驶车速高，所以对制动效能的要求也高。、式中：制动机构的滞后时间，单位s；（0.2s0.45s，计算时取0.3s）制动器制动力增长过程所需的时间，单位s；（一般为0.2s）制动器作用时间，一般在
32、0.2s0.9s之间；制动初速度，取前进档车速34km/h=9.4m/s；代入数据得：综合国外有关标准和法规，货车最大制动距离为式中第一项为反应距离；第二项为制动距离，单位为m；单位为m/s。代入数据得：显然，故本设计符合要求3.4制动器的最大制动力矩则前轮所需最大制动力矩：每个前轮制动器应有的最大制动力矩：4.制动器的结构及主要零部件设计计算4.1制动器的结构参数4.1.1钳盘式制动器主要参数的确定1）制动盘直径D制动盘直径D在允许的情况下尽可能取大值，这样使制动盘有效半径增大，使制动钳的夹紧力减小，对降低衬块的单位压力和工作温度都有一定效果。但受于轮辋直径的限制，制动盘的直径D通常是轮辋直
33、径的70%79%。本次设计取75%。如图4-1所示图4-1 制动盘则D=63575%=476,25 取D=476。2）制动盘厚度h制动盘厚度h对工作时温升和制动盘质量都有一定影响。为减小质量，制动盘厚度不应很大；但是为了减小温升，厚度又不宜取得过小。制动盘可以铸造成实心的，或者可以在制动盘中间铸出通风孔道以散热。一般实心制动盘厚度可取为1020mm，通风式制动盘厚度取为2050mm。本设计取20mm。3）摩擦衬块外半径R2与内半径R1推荐摩擦衬块外半径R2与内半径R1的比值不大于1.5。若这个比值偏大，制动时衬块外缘与内侧圆周速度相差较大，这样磨损不易均匀，最终将导致制动力矩变化大。如图4-2
34、所示图4-2 制动块总成选R2/R1=1.4由于摩擦衬块外援半径略小于制动盘半径238，取R2=230mm，则：R1=R2/1.4=230/1.4=164.3，取R1=164mm4） 制动衬块的面积A 式中：摩擦衬面扇形角，一般=5060，取=60。5） 摩擦衬块材料的确定材料的摩擦系数越高，耐磨性越差，考虑到热稳定性、压力和温度的影响，本设计选择粉末冶金作为摩擦衬块的材料。制动器用摩擦材料的摩擦系数稳定值大约为0.30.5，本设计取=0.3。6） 制动衬块的设计计算制动器的制动力矩为T=2PR式中：P单侧制动块对制动盘的压紧力 R作用半径。所以：7）衬块磨损特性的计算摩擦衬块的磨损受摩擦速度
35、、温度、摩擦力、制动盘的材料以及衬块本身材料等许多因素的影响。热衰退试验曲线如图4-3所示。图4-3热衰退试验曲线目前常采用能量耗散率（又称单位功负荷）做为磨损特性的评价指标，也就是单位时间内衬块单位摩擦面耗散的能量，单位为W/mm2。式中：G0车辆的总质量（kg）； 回转质量转算系数； V1、V2制动初速度和钟速度（m/s）； t制动时间（s）。t=v1/a（a为制动减速度）； A制动衬块的摩擦面积（mm2）； 制动力分配系数。在紧急制动停车的情况下，v2=0，并可以取=1，故：所以：用衬块单位摩擦面积的制动器摩擦力即比摩擦力f0计算衬块的磨损特性。单个前轮制动器的比摩擦力为：f0=T/RA
36、式中：T单个制动器的制动力矩； R制动衬块平均半径； A单个前轮制动器的衬块摩擦面积。所以：4.1.2蹄式制动器主要参数的确定1） 制动鼓内径D若制动鼓内径大，则制动力矩越大，且散热能力也越强。但制动鼓与轮辋之间应该留有一定的间隙，一般要求间隙在2030mm之间，否则不仅制动鼓散热条件太差，而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。并且制动鼓应该有一定的壁厚，使制动鼓有较大的刚度和热容量，以减少制动时的温度。制动鼓的直径小，刚度就大，并且更容易保证加工精度。图4-4 鼓式制动器主要几何参数制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr的范围如下：制动鼓内径尺寸应参考专业标准QC/T3091999制动鼓工作直径
37、及制动蹄片宽度尺寸系列。轿车制动鼓内径一般比轮辋外径小125mm-150mm，载货装载机和客车的制动鼓内径一般比轮辋外径小80mm-100mm，设计时亦可按轮辋直径初步确定制动鼓内径见表4-1。表4-1制动鼓最大内径轮辋直径/in121314151620制动鼓最大内径/mm轿车180200240260-货车、客车220240260300320340制动鼓内径尺寸应符合QC/T 309-1999制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列的规定。由上述表格参照，中央制动器初选制动鼓内径320mm。2） 摩擦衬片宽度b包角制动鼓内径R既定后，摩擦衬片宽b和包角决定了衬片的摩擦面积Ap，而A=Rb，制动蹄总
38、的摩擦面积愈大则磨损特性愈好。根据资料统计，单个蹄式制动器总的衬片摩擦面积随汽车总重而增加具体数如表4-2： 表4-2 制动器衬片摩擦面积装载机类型装载机总质量m/t单个制动器总的摩擦面积A/mm2轿车0.9-1.5100-2001.5-2.5200-300货车与客车1.0-1.5120-2001.5-2.5150-250多为（150-200）2.5-3.5250-4003.5-7.0300-6507.0-12.0550-100012.0-17.0600-1500多为（600-1200）由根据表4-2选取对于车总质量m =12t-17t时，A =600-1500mm2则b=A/R=148.48
39、， 取b=150制动鼓半径R=D/2=320/2=160mm确定后，衬片的摩擦面积为AP=Rb初选=100初选AP=1400/2=700cm2制动蹄如图4-5图4-5 制动蹄3）摩擦衬片起始角0摩擦衬片起始角0如图4-4所示。通常是将摩擦衬片布置在制动蹄外缘的中央。有时为了适应单位压力的分布情况，将衬片相对于最大压力点对称布置，以改善制动效能和磨损的均匀性。0=100-/2=100-100/2=504）制动器中心到张开力F0作用线的距离在满足制动轮缸或凸轮能够布置在制动鼓内的条件下，应使距离a尽可能地大，以提高起制动效能，初步设计时可暂取=0.8R左右。=0.8R=128mm5）制动蹄支承点位
40、置坐标和应在保证两蹄支承端面不致相互干涉的条件下，使尽可能大而尽可能小。初步设计可取=0.8R左右，=0.8R=128mm。取为40mm。4.2制动器主要零部件的设计4.2.1钳盘式制动器主要零部件的设计1）制动盘制动盘结构形状有平板型和礼帽型，由于设计的是钳盘式制动器，故采用礼帽型制动盘。考虑机械作业环境的恶劣以及尘沙较多，为了避免制动盘积聚沉沙造成划伤，故选用实心制动盘。2）制动钳制动钳由球墨铸铁QT/400-18制造，做成整体的，其外缘留有开口，以便不必拆下制动器便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。在钳体中加工出制动油缸。为了减少传给制动液的热量，将杯型活塞的开口端顶靠制动
41、块的背板。活塞由铝合金制造，为了提高耐磨性，活塞的工作表面要进行镀铬处理。制动钳如图4-6图4-6 制动钳3）制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固的压嵌在一起。衬块为扇形。活塞应能压住尽量多的制动块面积，以免衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。设计的盘式制动器装有衬块磨损达极限时的警报装置，以便及时更换摩擦衬块。4）摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到一数值后摩擦系数突然急剧下降，材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能，应尽量采用少污染和对人体无害的摩擦材料。综合考虑，制动盘采用耐磨性能良好的珠光体灰铸铁铸造，为保证足
42、够的强度和耐磨性能，其牌号为HT250.5）盘式制动器的间隙制动盘与摩擦衬块之间在未制动的状态下应有工作间隙，以保证制动盘能自由旋转。一般盘式制动器的设定间隙为0.10.3mm，此间隙的存在会导致踏板或者手柄的行程损失，因而应尽量小些。6) 钳盘式制动器三维效果图如图4-7所示图4-7 钳盘式制动器4.2.2蹄式制动器主要零部件的设计1）制动蹄装载机和微型、轻型载货装载机的制动蹄广泛采用T形型钢辗压或钢板冲压焊接制成；大吨位载货装载机的制动蹄则多用铸铁、铸钢或铸铝合金制成。制动蹄的结构尺寸和断面形状应保证其刚度好，但小型车用钢板制的制动蹄腹板上有时开有一、两条径向曹，使蹄的弯曲刚度小些，以便使
43、制动蹄摩擦衬片于制动鼓之间的接触压力均匀，因而使衬片的磨损较为均匀，并可减少制动时的尖叫声。装载机制动蹄的断面有工字形、山字形和字形几种。制动蹄腹板和翼缘的厚度，轿车的约为3mm-5mm；货车的约为5mm-8mm。摩擦衬片的厚度，轿车多为4.5mm-5mm；货车多为8mm以上。衬片可铆接或粘贴在制动蹄上，粘贴的允许其磨损厚度较大，使用寿命增长，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。本车制动蹄采用HT200铸造。2）制动鼓制动鼓应具有非常好的刚性和大量的热容量，制动时其温升不应超过极限值。制动鼓的材料应于摩擦衬片的材料相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。中型、重型载货装载机和中型、大型
44、客车多采用灰铸铁HT200或合金铸铁制造的制动鼓；在工作载荷作用下制动鼓会变形，导致蹄与鼓间的单位压力不均匀，且会损失少许踏板行程。鼓筒变形后的布圆柱度过大时也易引起制动器的自锁或踏板振动。为防止这些现象发生，应提高制动鼓的刚度。为此，沿鼓口的外缘铸有整圈的加强肋条，也常加铸一些轴向肋条以提高其散热性能。制动鼓相对于轮毂的对中是以某一直径的圆柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后还需要进行动平衡实验。其许用不平衡度对轿车为15Ncm-20Ncm；对货车为30Ncm-40Ncm。制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有利
45、于增大其热容量，但试验表明，壁厚由11mm增至20mm时，摩擦表面的平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：轿车为7mm-12mm；中、重型载货装载机为13mm-18mm。制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本车选用HT200铸造制动鼓。如图4-8所示：图4-8 制动鼓3） 摩擦衬片摩擦衬片的的材料应该满足如下要求：（1）具有一定的稳定的摩擦因数。在温度、压力升高和工作速度发生变化时，摩擦因数的变化应尽可能小。（2）具有良好的耐磨性。不仅摩擦衬片应有足够的使用寿命，而且对偶摩擦副的磨耗也要求尽可能小。通常要求制动盘的磨耗不大于衬块的1/10。（3）要有尽可能小的压缩率和膨胀率。压缩变形太大影响制动主缸的排量和踏板行程，降低制动灵敏度。膨胀率过大，摩擦衬块和制动盘要产生拖磨，尤其是对鼓式制动器衬片受热膨胀消除间隙后，可能产生咬死现象。（4）制动时不应产生噪声，对环境无污染。（5）应采用对人体无害的摩擦材料。（6）有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力。（7）应将摩擦衬块的导热率控制在一定得范围。要求摩擦衬块在300C加热板上作用30min后，背板的温度不超过190C，防止防尘罩、密封圈过早老化和制动液温度迅速升高。以前制动器摩擦
