基于UG汽车制动器设计(二）

第四章 制动器结构参数的选择和计算

4.1鼓式制动器的结构参数的选择

4.1.1 鼓式制动器的内径选择

    在选择领从式鼓式制动器的内径过程中，由于输入力是一定的，随着制动鼓内径的增大，制动力矩也随之增大，与此同时制动鼓的散热能力也越强。但随着内径D的增大却要受到轮辋内径的限制，故制动鼓和轮辋之间应该保持足够大的间隙，这个间隙不能小于20mm，否则将会造成制动鼓散热不良，此外，轮辋受热后很可能把内胎粘住或将气门嘴烧坏。

    所以制动鼓应该保持恰当的壁厚，此外还要保证具有较大的刚度和热容量，以减小制动时温度的升高。

    根据桑塔纳2000的轮胎型号：195/60R14，从而得知轮辋直径        Dr=14×25.4=355.6mm                    

    制动鼓的内径为D=0.75×355.6=266.7mm。由QC/T309—1999《制动鼓工作直径及制动蹄片宽度尺寸系列的规定》，选取制动鼓内径为260mm，轮辋直径Dr=355.6mm,制动鼓的直径D与轮辋直径之比的范围为：D/Dr=0.70~0.83；经过计算，初选数值约为0.75，在0.70~0.83的范围之内,符合设计的要求。

图4-1 鼓式制动器的主要几何参数

4.1.2 摩擦衬片宽度b和包角β

    摩擦衬片的使用寿命受摩擦衬片宽度尺寸的影响，所以摩擦片宽度尺寸的选取是比较重要的。如果摩擦衬片的宽度尺寸取的窄，那么磨损速度就快，导致摩擦衬片的寿命比较短；相反，如果摩擦衬片宽度尺寸取的宽，质量变大，使得不便加工。制动鼓内径确定以后，衬片的摩擦面积A=Rβb；制动器各蹄衬片总的摩擦面积越大，制动时所受单位面积的正压力越小，磨损特性越好。

    由统计资料分析，随着汽车总质量增大，单个车轮鼓式制动器的衬片面积也增大，初选摩擦衬片包角。

    根据在紧急制动时使其单位压力不超过2.5MPa，国家标准QC/T309—1999选取摩擦衬片宽度b=40mm。

经查阅国外统计资料知，随着汽车总质量增大，单个车轮鼓式制动器的衬片面积也增大，制动器各蹄片摩擦衬片总摩擦面积越大，制动时产生的单位面积正压力越小，从而使得磨损亦越小。制动鼓半径R、摩擦衬片宽度b及包角又决定了单个摩擦衬片的摩擦面积A，即:

         (4-1)

公式中是以弧度(rad)为单位，所以摩擦衬片的摩擦面积A=130×40×100°/180°×3.14mm2=90.71cm2，单个制动器的摩擦衬片的摩擦面积=2A=180.34 cm2，如表4-1所示，摩擦衬片宽度b的选取合理。

表4-1制动器衬片摩擦面积

4.1.3 摩擦衬片起始角

    一般说来，衬片通常布置在制动蹄的中央，即令=90o-/2=。

4.1.4 制动器中心到张开力P作用线的距离a

    在保证轮缸能够布置于制动鼓内的条件下，应该让距离尽可能大，以提高制动效能，初取a=0.8R左右，故取a=86mm。

4.1.5 制动蹄支承点位置坐标k和c

    在保证两蹄支承端毛面不致互相干涉的条件下，使k尽可能小而c尽可能大，初取k=0.2R=27mm，c=80mm。

4.1.6 衬片摩擦系数f

    选择摩擦片时不仅要让其摩擦系数高，更要求其热稳定性要好，受温度和压力的影响要小。即使这样也不能单纯地追求摩擦材料的高摩擦系数，对领从蹄式制动器来说，提高对摩擦系数的稳定性和降低制动器对摩擦系数偏离正常值的敏感性是非常重要的。另外，在选择摩擦材料时应尽可能的采用减少污染和对人体无害的材料。目前国产的制动摩擦片材料在温度低于250℃时，保持摩擦系数=0.35～0.40已无大问题。因此，在假设的理想条件下进行制动器设计时，取=0.38可使计算结果接近实际。