毕业设计制动系计算

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1、一、鼓式制动器的设计计算    1．压力沿衬片长度方向的分布规律    除摩擦衬片因有弹性容易变形外，制动鼓、蹄片和支承也有变形，所以计算法向压力在摩擦衬片上的分布规律比较困难。通常只考虑衬片径向变形的影响，其它零件变形的影响较小而忽略不计。    制动蹄有一个自由度和两个自由度之分。    首先计算有两个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律。如图8—8a所示，将坐标原点取在制动鼓中心O点。yI坐标轴线通过蹄片的瞬时转动中心A1点。    制动时，由于摩擦衬片变形，蹄片一面绕瞬时转动中心转动，同时还顺着摩擦力作用的方向沿支承面移动。结果蹄片中心位于O1点，

2、因而未变形的摩擦衬片的表面轮廓(E1E1线)，就沿OO1方向移动进入制动鼓内。显然，表面上所有点在这个方向上的变形是一样的。位于半径OBl上的任意点B1的变形就是B1B’1线段，所以同样一些点的径向变形δ1为  δ1=B1C1≈B1B’1cosψ1  考虑到ψ1≈(φ1+α1—90º)和B1B’1=001=δ1max所以对于紧蹄的径向变形δ1和压力p1为：式中，α1为任意半径OBl和y1轴之间的夹角；Ψl为半径OBi和最大压力线001之间的夹角；φ1为х1轴和最大压力线001之间的夹角。    其次计算有一个自由度的紧蹄摩擦衬片的径向变形规律。如图8—8

3、b所示，此时蹄片在张开力和摩擦力作用下，绕支承销A1转动dγ角。摩擦衬片表面任意点Bl沿蹄片转动的切线方向的变形就是线段B1B’1，其径向变形分量是这个线段在半径OB1延长线上的投影，即为B1C1线段。由于dγ很小，可认为∠A1B1B’1=90º，故所求摩擦衬片的变形应为            δ1=B1C1=B1B’1sinγ1=A1B1sinγ1dγ  考虑到OAl～OB1=R.那么分析等腰三角形AlOB1，则有A1月l／sinα=R／sin7，所以表面的径向变形和压力为                            (8—2)综上所述可知，

4、新蹄片压力沿摩擦衬片长度的分布符合正弦曲线规律，可用式(8—1)和式(8—2)计算。  沿摩擦衬片长度方向压力分布的不均匀程度，可用不均匀系数厶评价                                (8—3)式中，pf为在同一制动力矩作用下，假想压力分布均匀时的平均压力；Pmax为压力分布不均匀时蹄片上的最大压力。  2．计算蹄片上的制动力矩    ．  计算鼓式制动器制动器，必须查明蹄压紧到制功鼓上的力与产生制动力矩之间的关系。  为计算有一个自由度的蹄片上的力矩，在摩擦衬片表面取一横向微元面积，如图8—9所示。它位于α角内，面积为bRd

5、α，其中b为摩擦衬片宽度。由鼓作用在微元面积上的法向力为同时，摩擦力fdFl产生的制动力矩为(f为摩擦因数，计算时取0.3)          dMPtl=dFlfR=pmaxbR2fsinαdα从αˊ到αˊˊ区段积分上式得到从式(8—5)和式(8—6)能计算出不均匀系数△  =(αˊ-αˊˊ)/(cosαˊ-cosαˊˊ)  从式(8—5)和式(8—6)能计算出制动力矩与压力之间的关系。但是，实际计算时还必须建立制动力矩与张开力F。的关系。  紧蹄产生的制动力矩Mut1用下式表达式中，Fl为紧蹄的法向合力；Rl为摩擦力fFl的作用半径(图8—10)。如

6、果已知蹄的几何参数(图8—10中的hac等)和法向压力的大小，便能用式(8—5)计算出蹄的制动力矩。  为计算随张开力Fol而变的力F1，列出蹄上的力平衡方程式式中，δ1为хl轴和力F1的作用线之间的夹角；F’х为支承反力在хl轴上的投影。解联立方程式(8—8)得到对于松蹄也能用类似的方程式表示，即为计算δl、δ2、及Rl、R2值，必须求出法向力F及其分量，沿着相应的轴线作用有dFx和dFy力，它们的合力为dF(图8—9)。根据式(8—4)有所以  δ=arctan(Fy/Fx)=arctan[(cos2αˊ-cosα”)/(2β-sin2α”+sin2

7、αˆ)]根据式(8—5)和式(8—7)并考虑到        F1=√Fx2+Fy2  如果顺着制动鼓旋转的蹄片和逆着制动鼓旋转的蹄片的αˊ和α”角度不同，很显然两块蹄片的δ和Rl值也不同。制动器有两块蹄片，鼓上的制动力矩等于它们的摩擦力矩之和，即          Mμ=Mμtl+Mμt2=FolDl+F02D2  用液力驱动时，Fo1=F02。所需的张开力为        Fo=Mμ/(D1+D2)用凸轮张开机构的张开力，可由前述作用在蹄上的力矩平衡条件得到的方程式求出          Fo1=0.5Mμ/D1        Fo2=0.5Mμ/D

8、2  计算鼓式制动器，必须检查蹄有无自锁的可能。由式(8—10)得出自锁条件。