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摘 要
底盤(pán)的總體設(shè)計(jì)是在參考其他相似車(chē)型和相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，確定YC1040載貨汽車(chē)的結(jié)構(gòu)型式,包含汽車(chē)軸數(shù)的選擇，驅(qū)動(dòng)形式分析，布置形式的分析；主要尺寸和參數(shù)的選擇,有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車(chē)的車(chē)頭長(zhǎng)度、車(chē)廂長(zhǎng)度等；汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定,包括整車(chē)整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車(chē)總質(zhì)量、軸荷分配等；發(fā)動(dòng)機(jī)選擇依照需要的功率和相關(guān)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)選用了YD480。
制動(dòng)器設(shè)計(jì)的主要工作有:制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析，對(duì)比各種形式結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)后，選用了領(lǐng)從蹄式的方案；制動(dòng)器主要參數(shù)的確定,先參考相關(guān)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定制動(dòng)鼓內(nèi)徑，然后根據(jù)制動(dòng)鼓內(nèi)徑就可以定下摩擦襯片寬度和包角、摩擦襯片起始角、制動(dòng)器中心到張開(kāi)力F作用線的距離、制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)。最后還需要關(guān)于制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算。
YC1040載貨汽車(chē)主要是面向農(nóng)村市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的。隨著農(nóng)民收入的增加和農(nóng)村道路的改善，這種有針對(duì)性而設(shè)計(jì)的低速貨車(chē)會(huì)受到農(nóng)民朋友的青睞。
關(guān)鍵詞: YC1040貨車(chē)；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；底盤(pán)
ABSTRACT
The main contents of the total design of bedrock is in the light of other relevant provisions of the model and basis on relevant provisions to identify YC1040 vehicle type that contain the pattern of the certain low speed lorry which includes the choice of the automobile stalk type, transmission, arrangement; main size and choice of the parameter, it has to be wide outside size, wheelbase, track, before hang, after hanging, locomotive length, carriage length, est. of truck. The quality parameters, including completed bus reorganize and outfit quality, load quality, quality coefficient, total quality of the bus, are determined in this paper etc. The engine of YD480 is for the use according to the power needed and relevant country's national discharge standards.
The brake is designed is as follows: the structural scheme of the brake analyzes. After comparing the advantages and disadvantages of various forms of structural, the type is selected. Then on the brake drum diameter can be identified rub, line slices of width with and make horn, line with slices of initial horn, brake in the center get open function distance, brake shoe bearing point position coordinate of line to F of strength. Some designs about the brake are calculated finally.
YC1040 cargo truck is mainly faced with rural .With the increase of peasant's income and improvement of rural road, such low-speed truck will be favored by peasant's friend.
Key words：YC1040 truck; Brake; Design; Chassis
目 錄
前 言 1
第1章 底盤(pán)總體設(shè)計(jì) 2
1.1 總體方案分析 2
1.1.1汽車(chē)的分類 2
1.1.1汽車(chē)的形式 2
1.2 汽車(chē)主要尺寸的確定 4
1.3 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定 7
第2章 制動(dòng)器設(shè)計(jì) 9
2.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)方案的分析 9
2.1.1 制動(dòng)器分析 9
2.1.2 鼓式制動(dòng)器 10
2.1.3 制動(dòng)器的間隙調(diào)整 11
2.2 制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 11
2.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
2.3.1 壓力沿襯片長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律 14
2.3.2 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩 15
2.3.3 襯片磨損特性的計(jì)算 18
2.3.4 前后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 19
結(jié)論 21
參考文獻(xiàn) 22
致謝 23
附錄1 24
YC1040載貨汽車(chē)底盤(pán)總體及制動(dòng)器設(shè)計(jì)
前 言
YC1040載貨汽車(chē)主要是面向農(nóng)村市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的，可以在近期或未來(lái)作為農(nóng)村的主要貨運(yùn)工具附帶作為載人工具。
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐和對(duì)農(nóng)村實(shí)際狀況的考察。依據(jù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力和農(nóng)村交通的狀況，提供一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案。
汽車(chē)的總體設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)工作中最重要的一環(huán)，他對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、使用性能和在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力有著決定性的影響. 按照目前的汽車(chē)行業(yè)狀況，參考過(guò)現(xiàn)今市場(chǎng)上成熟的一些貨車(chē)，我們?cè)O(shè)計(jì)載重量為1.5t的低速貨車(chē)，并且力爭(zhēng)達(dá)到以下的設(shè)計(jì)效果：
1. 工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整
2. 盡量使用通用件，以便降低制造成本
3. 在保證功能和強(qiáng)度的要求下，盡量減小整備質(zhì)量
汽車(chē)制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車(chē)減速或停車(chē)、使下坡行駛的汽車(chē)的車(chē)速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車(chē)在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著汽車(chē)速度的提高及車(chē)流密度的日益增大，為了保證行車(chē)安全，汽車(chē)制動(dòng)工作的可靠性顯得日益重要。根據(jù)這次設(shè)計(jì)的需要和制動(dòng)器在貨車(chē)上的應(yīng)用狀況，選擇摩擦式制動(dòng)器中的領(lǐng)從蹄式作為制動(dòng)裝置。
隨著政府對(duì)農(nóng)民收入在政策上的支持，農(nóng)民的收入得到很大改善。同時(shí)國(guó)家也加強(qiáng)了農(nóng)村道路的建設(shè)力度，在未來(lái)的幾年內(nèi)農(nóng)村的交通狀況將會(huì)的到比較大的改觀。相信這種有針對(duì)性的低速貨車(chē)會(huì)受到農(nóng)民朋友的青睞。
第1章 汽車(chē)總體設(shè)計(jì)
1.1 總體方案分析
1.1.1 汽車(chē)的分類
汽車(chē)有很多分類方法，可以按照發(fā)動(dòng)機(jī)排量、乘客座位數(shù)、汽車(chē)總質(zhì)量、汽車(chē)總長(zhǎng)、車(chē)身或駕駛室的特點(diǎn)等來(lái)分類，也可以取上述特性中的兩個(gè)指標(biāo)作為分類的依據(jù)。
國(guó)標(biāo)BG/T3730.1—2001將汽車(chē)分為乘用車(chē)和商用車(chē)。乘用車(chē)是指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上主要用于載運(yùn)乘客及隨身行李和臨時(shí)物品的汽車(chē)，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過(guò)9個(gè)座位。
商用車(chē)時(shí)指在設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車(chē)，并且可以牽引掛車(chē)。商用車(chē)又有客車(chē)、半牽引車(chē)、貨車(chē)之分。
貨車(chē)按照汽車(chē)最大總質(zhì)量的分類如下：
表 1-1 貨車(chē)按照裝載質(zhì)量分類
載貨汽車(chē)類型
輕 型
微 型
重 型
≤1.8
＞1.8-6
＞6-14
中 型
廠定最大總質(zhì)量
＞14
本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)屬于輕型載貨汽車(chē)。
1.1.2 汽車(chē)形式的選擇
不同形式的汽車(chē)，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式上有區(qū)別。
1.1.2.1 軸數(shù)
汽車(chē)可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的主要因素有汽車(chē)的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車(chē)的機(jī)構(gòu)等。隨著設(shè)計(jì)汽車(chē)的乘員增多或裝載質(zhì)量增加，汽車(chē)的整備質(zhì)量和總質(zhì)量也增大。在汽車(chē)軸數(shù)不變的情況下，汽車(chē)總質(zhì)量增加以后，使公路承受的負(fù)荷增加。當(dāng)這種負(fù)荷超過(guò)了公路設(shè)計(jì)的承載能力以后，公路會(huì)被破壞，使用壽命也將縮短。為了保護(hù)公路，有關(guān)部門(mén)制定了道路法規(guī)，對(duì)汽車(chē)的軸載質(zhì)量加以限制。
汽車(chē)總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)輸車(chē)輛均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造較成本低廉的兩軸方案。
1.1.2.2 驅(qū)動(dòng)形式
汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式有42、44、62、64、66、84、88等，其中前一位數(shù)字表示汽車(chē)車(chē)輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)輪數(shù)。增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能夠提高汽車(chē)的通過(guò)能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，汽車(chē)的機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車(chē)的總體布置工作變的困難。
總質(zhì)量小的商用車(chē)，多采用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的4í2驅(qū)動(dòng)形式。
1.1.2.3 布置形式
汽車(chē)的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車(chē)身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車(chē)的使用性能除取決于整車(chē)和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。貨車(chē)的布置形式可以按照駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置的不同，可以分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種。貨車(chē)又可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同，分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置和后置三種布置形式。
A. 平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式、偏置式貨車(chē)
a.平頭式貨車(chē) 貨車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi)時(shí)，稱為平頭式貨車(chē)。這種形式的貨車(chē)布置特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛員和副駕駛員座位中間,因此駕駛室的前端不需要凸出去，沒(méi)有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙。
b.短頭式貨車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分在駕駛室的前部，少部分位于駕駛室內(nèi)的貨車(chē)，稱為短頭式貨車(chē)。這種貨車(chē)車(chē)身部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：因發(fā)動(dòng)機(jī)大部凸出在駕駛室前部，所以發(fā)動(dòng)機(jī)有獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和單獨(dú)的罩蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)艙和駕駛室共同形成貨車(chē)的車(chē)頭部分。
c.長(zhǎng)頭式貨車(chē) 貨車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室前部稱為長(zhǎng)頭式貨車(chē)。這種形式的貨車(chē)車(chē)身部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與短頭式貨車(chē)相同，只是發(fā)動(dòng)機(jī)艙和車(chē)頭部分更長(zhǎng)些。
d.偏置式駕駛室的貨車(chē)主要用于重型礦用自卸車(chē)上。它具有平頭車(chē)的一些優(yōu)點(diǎn)，如軸距短、視野良好等，此外還具有駕駛室通風(fēng)條件好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
短頭式貨車(chē)的主要特點(diǎn)有：汽車(chē)的總長(zhǎng)和軸距得到了縮短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好于長(zhǎng)頭式，不如平頭式貨車(chē)；駕駛員的視野得到改善；動(dòng)力總成操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單；發(fā)動(dòng)機(jī)的工作對(duì)駕駛員的影響得到很大改善；位于駕駛室內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)后部接近性不好，導(dǎo)致駕駛室內(nèi)部空間擁擠，布置踏板困難；汽車(chē)正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，駕駛員和前排乘員的傷害程度比平頭式貨車(chē)要輕的多。
長(zhǎng)頭式貨車(chē)的主要特點(diǎn)有：發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性好，便于檢修工作；滿載時(shí)前軸負(fù)荷小；地板低，駕駛員上、下車(chē)方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于布置；發(fā)動(dòng)機(jī)工作對(duì)駕駛員的影響很小；駕駛員和前排乘員安全性好。
但是總長(zhǎng)與軸距均較長(zhǎng)，最小轉(zhuǎn)彎直徑較大，機(jī)動(dòng)性能不好；駕駛員的視野不好。
平頭式貨車(chē)相對(duì)于以上兩種車(chē)型，發(fā)動(dòng)機(jī)可以布置在座椅下后部，此時(shí)中間座椅處沒(méi)有很高的凸起，可以布置三人座椅，故得到廣泛應(yīng)用。
平頭貨車(chē)的主要缺點(diǎn)有：空載時(shí)前軸負(fù)荷大，因而在壞路上的通過(guò)性變壞；因?yàn)轳{駛室有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和鎖止機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜；進(jìn)出駕駛室不如長(zhǎng)頭式貨車(chē)方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜；發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)對(duì)駕駛員等均有較大影響；汽車(chē)正面與其他物體發(fā)生碰撞時(shí)，易使駕駛員和前排乘員受到傷害。
平頭式貨車(chē)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：汽車(chē)總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎直徑小，機(jī)動(dòng)性能好，不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長(zhǎng)縮短等因素的影響，汽車(chē)的整備質(zhì)量減??；駕駛員的視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車(chē)貨箱與整車(chē)的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭車(chē)的該指標(biāo)比較高。
因此，對(duì)于要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低速貨車(chē)來(lái)說(shuō)，采用平頭式比較合適。
B.發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置、后置
a.發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車(chē) 主要優(yōu)點(diǎn)：可以采用直列、v型活臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)故障容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易布置；貨箱地板高度低。
主要缺點(diǎn)是:如果采用平頭式駕駛室，而且將發(fā)動(dòng)機(jī)布置在前軸之上，處于駕駛員、副駕駛員座位之間時(shí)，駕駛室內(nèi)部擁擠，隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)的工作噪聲、氣味、熱量和振動(dòng)的工作困難，離合器、變速器等機(jī)構(gòu)復(fù)雜；如采用長(zhǎng)頭式駕駛室，在增加整車(chē)長(zhǎng)度的同時(shí)，為保證駕駛員有良好的視野，需將座椅布置的高些，這又會(huì)增加整車(chē)和整車(chē)質(zhì)心高度等問(wèn)題。
b.發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)中置后橋驅(qū)動(dòng)貨車(chē)，可以采用水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)布置在貨箱下方，因而發(fā)動(dòng)機(jī)通用性不好，需特殊設(shè)計(jì)，故維修不便；離合器、變速器等機(jī)構(gòu)復(fù)雜；因發(fā)動(dòng)機(jī)距離地面近，容易被車(chē)輪帶起的泥土弄臟；受發(fā)動(dòng)機(jī)位置影響。貨箱地板高度高。因?yàn)檫@種布置形式的缺點(diǎn)多，并且難以克服，故不采用。
c.發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng) 這種布置形式的貨車(chē)是在發(fā)動(dòng)機(jī)后置后橋驅(qū)動(dòng)的乘用車(chē)地底盤(pán)基礎(chǔ)上變形而來(lái)的，所以一般不采用。它的主要缺點(diǎn)是離合器、變速箱等操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障和維修發(fā)動(dòng)機(jī)都困難以及發(fā)動(dòng)機(jī)容易被泥土弄臟；后橋容易超載等。
1.2 汽車(chē)主要尺寸的確定
汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸等。
1.2.1 外廓尺寸
汽車(chē)的長(zhǎng)、寬、高稱為汽車(chē)外廓尺寸，受有關(guān)法規(guī)限制不能隨意確定，貨車(chē)還要受裝載質(zhì)量的影響。汽車(chē)尺寸小些不僅可以行使期間需要占用的道路長(zhǎng)度小，同時(shí)還可以增加車(chē)流密度，在停車(chē)時(shí)占用的停車(chē)場(chǎng)面積也小。除此之外，汽車(chē)的整備質(zhì)量相應(yīng)減少，這對(duì)提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性有利。每個(gè)國(guó)家對(duì)公路運(yùn)輸車(chē)輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制。這是為了使汽車(chē)的外廓尺寸適合本國(guó)的公路橋梁、涵洞和鐵路運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)及保證行駛的安全性。我國(guó)對(duì)公路車(chē)輛的極限尺寸規(guī)定如下：
表 1-2 汽車(chē)及掛車(chē)外廓尺寸的最大限值
單位為毫米
車(chē)輛類型
車(chē)長(zhǎng)
車(chē)寬
車(chē)高
汽車(chē)
三輪汽車(chē)
4600
1600
2000
貨車(chē)及
半掛牽引車(chē)
最高設(shè)計(jì)車(chē)速小于70km/h的四輪貨車(chē)
6000
2000
2500
二軸
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量≤3500kg
6000
2500
4000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量 >3500kg，
且≤8000kg
7000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量 >8000kg,
且≤12000kg
8000
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量 >12000kg
9000
三軸
最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量≤20000kg
11000
GB1589-2004.4.1.2.1中限定的汽車(chē)外廓尺寸如上表所示，后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開(kāi)啟時(shí)不得超出車(chē)高300mm。
1.2.2 軸距L
軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車(chē)總長(zhǎng)、汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車(chē)廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；汽車(chē)上坡時(shí)制動(dòng)或加速時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，使汽車(chē)制動(dòng)性或操縱穩(wěn)定性變壞；車(chē)身縱向角震動(dòng)增大，對(duì)平順行不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。
原則上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)、載質(zhì)量或載客量多的貨車(chē)或客車(chē)軸距取得長(zhǎng)。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車(chē)，軸距應(yīng)取的短些。為滿足市場(chǎng)需要，工廠在標(biāo)準(zhǔn)軸距貨車(chē)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出短軸距和長(zhǎng)軸距的變型車(chē)。對(duì)于不同軸距變型的軸距的變化，推薦在0.4～0.6的范圍內(nèi)確定為宜。
1.2.3 前輪距和后輪距
改變汽車(chē)輪距B會(huì)影響車(chē)廂或駕駛室內(nèi)寬度、汽車(chē)總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化.增大輪距則車(chē)廂內(nèi)寬隨之增加,并有利于增加側(cè)傾剛度,汽車(chē)橫向穩(wěn)定性好;但是汽車(chē)的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎直徑等增加,并導(dǎo)致汽車(chē)的比功率、比轉(zhuǎn)距指標(biāo)下降,機(jī)動(dòng)性變壞。
表 1-3 各類汽車(chē)的軸距和輪距
車(chē)型
類別
軸距L／mtn
輪距B／mm
4X2貨車(chē)
微型
輕型
中型
重型
1700～2900
2300～3600
3600～5500
4500～5600
1150～1350
1300～1650
1700～2000
1840～2000
1.2.4 前懸和后懸
前懸（ L F ）：前懸是指汽車(chē)最前端（除燈罩、后視鏡等非剛性固定部分外）至前軸中心之間的水平距離。前懸的長(zhǎng)度應(yīng)足以固定和安裝駕駛室前支點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱、轉(zhuǎn)向機(jī)、彈簧前托架和保險(xiǎn)杠等零件和部件。前懸不宜過(guò)長(zhǎng)，否則，汽車(chē)的接近角過(guò)小。前懸尺寸對(duì)汽車(chē)通過(guò)性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板長(zhǎng)度、上車(chē)和下車(chē)的方便性以及汽車(chē)造型等均有影響。增加前懸尺寸，減小了汽車(chē)的接近角，使通過(guò)性降低，并使駕駛員視野變壞。應(yīng)在前懸這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等部件，故前懸不能縮短。長(zhǎng)些的前懸這段尺寸有利于在撞車(chē)時(shí)對(duì)成員起保護(hù)作用，也有利于采用長(zhǎng)些的鋼板彈簧。對(duì)平頭車(chē)汽車(chē)，前懸還會(huì)影響從前門(mén)上、下車(chē)的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下各總成、部件的同時(shí)盡可能小些。對(duì)載客量少些的平頭車(chē)，考慮到正面碰撞能有足夠的結(jié)構(gòu)件吸收碰撞能量，保護(hù)前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的尺寸。長(zhǎng)頭貨車(chē)前懸一般在110～1300范圍內(nèi)。
后懸（ L R ）：是指汽車(chē)最后端（除燈罩等非剛性固定部分外）至后橋中心之間的水平距離，后懸的長(zhǎng)度主要決定于貨廂長(zhǎng)度、軸距和軸荷分配情況，同時(shí)要保證適當(dāng)?shù)碾x去角。 后懸尺寸對(duì)汽車(chē)通過(guò)性、汽車(chē)追尾時(shí)的安全性、貨箱長(zhǎng)度、汽車(chē)造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長(zhǎng)，則汽車(chē)離去角減小，使通過(guò)性降低；而后懸短的貨車(chē)就可能使貨箱長(zhǎng)度不夠。總質(zhì)量在1.8～14.0t的貨車(chē)后懸一般在1200～2200之間，特長(zhǎng)貨箱的汽車(chē)后懸可達(dá)到2600mm，但不得超過(guò)軸距的55％。
1.2.5 貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度
貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度系指從汽車(chē)的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車(chē)身形式，即長(zhǎng)頭型還是平頭型對(duì)車(chē)頭長(zhǎng)度有絕對(duì)影響。此外，車(chē)頭長(zhǎng)度對(duì)汽車(chē)外觀效果、駕駛室居住性、汽車(chē)面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。
平頭車(chē)一般在1400～1500之間。
1.2.6 貨車(chē)車(chē)箱尺寸
要求車(chē)箱尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝足額定的噸數(shù)。車(chē)廂邊板高度對(duì)汽車(chē)質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在450～650mm范圍內(nèi)選取。車(chē)箱寬應(yīng)在汽車(chē)外寬符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)寬些，以利于縮短邊板高度和車(chē)箱長(zhǎng)度。
1.3 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定
汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)包括整車(chē)整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車(chē)總質(zhì)量、軸荷分配等。
1.3.1 整車(chē)整備質(zhì)量
汽車(chē)的整備質(zhì)量：亦即我們以前慣稱的“空車(chē)重量”。所謂汽車(chē)的整備質(zhì)量是指汽車(chē)按出廠技術(shù)條件裝備完整（如備胎、工具等安裝齊備），各種油水添滿后的重量，但沒(méi)有載貨和載人時(shí)的整車(chē)質(zhì)量。這是汽車(chē)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。該指標(biāo)既要先進(jìn)又要切實(shí)可行。它與汽車(chē)的設(shè)計(jì)水平、制造水平以及工業(yè)化水平密切相關(guān)。同等車(chē)型條件下，誰(shuí)的設(shè)計(jì)方法優(yōu)化，生產(chǎn)水平優(yōu)越，工業(yè)化水平高，則整備質(zhì)量就會(huì)下降。
整車(chē)整備質(zhì)量對(duì)汽車(chē)制造成本和燃油積極性有影響。目前，盡可能減少整車(chē)整備質(zhì)量的目的是：通過(guò)減少整備質(zhì)量增加載質(zhì)量或載客量，抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加，節(jié)約燃料。減少整車(chē)整備質(zhì)量的主要措施有：新設(shè)計(jì)的車(chē)型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理，采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料，如塑料、鋁合金等等。過(guò)去用金屬材料制作的儀表板、油箱等大型結(jié)構(gòu)件，用塑料取代后減重效果十分明顯，目前得到廣泛應(yīng)用。
整車(chē)整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需要估算確定。在日常工作中，收集大量同類型汽車(chē)的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合新車(chē)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、工藝水平等初步估計(jì)整備質(zhì)量。
1.3.2 汽車(chē)的裝載質(zhì)量
汽車(chē)的裝載質(zhì)量是指在硬路面上行駛時(shí)允許的額定載質(zhì)量。汽車(chē)在碎石路面上行駛時(shí)，裝載質(zhì)量約為好路面的75%～85%。這次設(shè)計(jì)確定的為1.5t。
1.3.3 質(zhì)量系數(shù)
質(zhì)量系數(shù)是指汽車(chē)裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量的比值，即
=/ (1-1)
該系數(shù)反映了汽車(chē)的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，越大，說(shuō)明該汽車(chē)的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。在參考同類型汽車(chē)選定后（表1-1）有，可根據(jù)給定的計(jì)算整車(chē)整備質(zhì)量。
表 1-4 貨車(chē)的質(zhì)量系數(shù)
參數(shù)
車(chē)型
總質(zhì)量/t
貨車(chē)
1.8<6.0
6.0<14.0
>14.0
0.80 ~ 1.10
1.20 ~ 1.35
1.30 ~ 1.70
這次確定的為1.0 ，則；整車(chē)整備質(zhì)量＝/＝
1.3.4 汽車(chē)總質(zhì)量
汽車(chē)總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定載滿客、貨時(shí)的整車(chē)質(zhì)量。
汽車(chē)總質(zhì)量的確定：
轎車(chē)：汽車(chē)總質(zhì)量 = 整備質(zhì)量 + 駕駛員及乘員質(zhì)量 + 行李質(zhì)量
客車(chē)：汽車(chē)總質(zhì)量 = 整備質(zhì)量 + 駕駛員及乘員質(zhì)量 + 行李質(zhì)量 + 附件質(zhì)量
貨車(chē)：汽車(chē)總質(zhì)量 = 整備質(zhì)量 + 駕駛員及助手質(zhì)量 + 行李質(zhì)量
則貨車(chē)的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、裝載質(zhì)量和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分組成，即
＝＋+65kg
式中，為包括駕駛員以及隨行人員數(shù)在內(nèi)的人數(shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。
=1.5t+1.5t+265kg =3.13t
最終確定的總之量為3.5t。
1.3.5 軸荷分配
汽車(chē)的軸荷分配是指汽車(chē)載空載或滿載靜止的情況下，各車(chē)軸對(duì)支乘平面的垂直負(fù)荷，也可以用空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。汽車(chē)的軸荷分配是汽車(chē)的重要質(zhì)量參數(shù)，它對(duì)汽車(chē)的牽引性、通過(guò)性、制動(dòng)性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。對(duì)輪胎壽命和汽車(chē)的許多使用性能的影響來(lái)說(shuō)，從各車(chē)輪輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車(chē)輪的負(fù)荷相差應(yīng)不大；為了保證汽車(chē)有良好的動(dòng)力性和通過(guò)性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，從動(dòng)軸上的負(fù)荷也適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng)輪滾動(dòng)阻力和提高在環(huán)路面上的通過(guò)性；為了保證汽車(chē)由良好的操縱穩(wěn)定性，又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過(guò)小。在確定汽車(chē)的軸荷分配時(shí)，還要考慮汽車(chē)的靜態(tài)方向穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)方向穩(wěn)定性。根據(jù)理論分析，汽車(chē)質(zhì)心位置到汽車(chē)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離s對(duì)汽車(chē)的靜態(tài)方向穩(wěn)定性有決定性的影響。因此，可以得出作為很重要的軸荷參數(shù)，各使用性能對(duì)其要求相互矛盾，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)對(duì)整車(chē)的性能要求、使用
條件等，合理地選的取軸荷配。
表 1-5 各類汽車(chē)的軸荷分配
車(chē)型
滿載
空載
前軸
后軸
前軸
后軸
貨
車(chē)
4X2后輪單胎
4X2后輪雙胎，長(zhǎng)、短頭式
4X2后輪雙胎，平頭式
6X4后輪雙胎
32％-40％
25％-27％
30％-35％
19％-25％
60％-68％
73％-75％
65％-70％
75％-81％
50％-59％
44％-49％
48％-54％
31％-37％
41％-50％
51％-56％
46％-52％
63％-69％
汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式與發(fā)動(dòng)機(jī)位置、汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車(chē)頭形式和使用條件等均對(duì)軸荷分配又顯著影響。如發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)乘用車(chē)和平頭式商用車(chē)前軸負(fù)荷較大，而長(zhǎng)頭式貨車(chē)前軸負(fù)荷較小。
當(dāng)總體布置進(jìn)行軸荷分配計(jì)算不能滿足預(yù)定要求時(shí)，可通過(guò)重新布置某些總乘、部件的位置來(lái)調(diào)整。必要時(shí)，改變軸距也可行。
第2章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)
2.1 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析
2.1.1 制動(dòng)器分析
制動(dòng)系的功用是使汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車(chē)；在下坡行駛時(shí)，使汽車(chē)保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車(chē)速；使汽車(chē)可靠的停在原地或坡道上。制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車(chē)身(或車(chē)架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車(chē)輪(或傳動(dòng)軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來(lái)阻止車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。而制動(dòng)器就是實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能的主要部件。
制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本太高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用汽車(chē)上用作車(chē)輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只作緩速器。目前廣泛應(yīng)用的仍為摩擦式制動(dòng)器。
一般制動(dòng)器都是通過(guò)其中的固定元件對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加制動(dòng)力矩，使后者的旋轉(zhuǎn)角速度降低，同時(shí)依靠車(chē)輪與地面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力以使汽車(chē)減速。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器都成為摩擦制動(dòng)器摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為盤(pán)式、鼓式和帶式三種。帶式制動(dòng)器只用作中央制動(dòng)器；鼓式和盤(pán)式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式有多種，如下所示：
圖3-1 制動(dòng)器分類
2.1.2 鼓式制動(dòng)器
鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車(chē)制動(dòng)器，當(dāng)盤(pán)式制動(dòng)器還沒(méi)有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛用于各類汽車(chē)上。但由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題使它在制動(dòng)過(guò)程中散熱性能差和排水性能差，容易導(dǎo)致制動(dòng)效率下降，因此在近三十年中，在轎車(chē)領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤(pán)式制動(dòng)器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)類汽車(chē)中使用。
鼓式制動(dòng)器除了成本比較低之外，還有一個(gè)好處，就是便于與駐車(chē)（停車(chē)）制動(dòng)組合在一起，凡是后輪為鼓式制動(dòng)器的汽車(chē)，其駐車(chē)制動(dòng)器也組合在后輪制動(dòng)器上。這是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，它完全與車(chē)上制動(dòng)液壓系統(tǒng)是分離的：利用手操縱桿或駐車(chē)踏板拉緊鋼拉索，操縱鼓式制動(dòng)器的杠件擴(kuò)展制動(dòng)蹄，起到停車(chē)制動(dòng)作用，使得汽車(chē)不會(huì)溜動(dòng)；松開(kāi)鋼拉索，回位彈簧使制動(dòng)蹄恢復(fù)原位，制動(dòng)力消失。
典型的鼓式制動(dòng)器主要由底板、制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、輪缸（制動(dòng)分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車(chē)軸的固定位置上，它是固定不動(dòng)的，上面裝有制動(dòng)蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭力。每一個(gè)鼓都有一對(duì)制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄上有摩擦襯片。制動(dòng)鼓則是安裝在輪轂上，是隨車(chē)輪一起旋轉(zhuǎn)的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似圓鼓狀。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，輪缸活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄壓迫制動(dòng)鼓，制動(dòng)鼓受到摩擦減速，迫使車(chē)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
各種鼓式制動(dòng)器各有利弊。就制動(dòng)效能而言，在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)和輪缸工作壓力相同的條件下，自增力式制動(dòng)器由于對(duì)摩擦助勢(shì)作用利用得最為充分而居首位，以下依次為雙領(lǐng)蹄式、領(lǐng)從蹄式、雙從蹄式。但蹄鼓之間的摩擦系數(shù)本身是一個(gè)不穩(wěn)定的因素，隨制動(dòng)鼓和摩擦片的材料、溫度和表面狀況(如是否沾水、沾油，是否有燒結(jié)現(xiàn)象等)的不同可在很大范圍內(nèi)變化。自增力式制動(dòng)器的效能對(duì)摩擦系數(shù)的依賴性最大，因而其效能的熱穩(wěn)定性最差。
在制動(dòng)過(guò)程中，自增力式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的增長(zhǎng)在某些情況下顯得過(guò)于急速。雙向自增力式制動(dòng)器多用于轎車(chē)后輪，原因之一是便于兼充駐車(chē)制動(dòng)器。單向自增力式制動(dòng)器只用于中、輕型汽車(chē)的前輪，因倒車(chē)制動(dòng)時(shí)對(duì)前輪制動(dòng)器效能的要求不高。雙從蹄式制動(dòng)器的制動(dòng)效能雖然最低，但卻具有最良好的效能穩(wěn)定性，因而還是有少數(shù)華貴轎車(chē)為保證制動(dòng)可靠性而采用。領(lǐng)從蹄制動(dòng)器發(fā)展較早，其效能及效能穩(wěn)定性均居于中游，且有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，故目前仍相當(dāng)廣泛地用于各種汽車(chē)。所以選用領(lǐng)從蹄制動(dòng)器。
l.領(lǐng)蹄 2.從蹄 3、4.支點(diǎn) 5.制動(dòng)鼓 6.制動(dòng)輪缸
圖2-2 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器示意圖
圖為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器示意圖，設(shè)汽車(chē)前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向如圖中箭頭所示。沿箭頭方向看去，制動(dòng)蹄1的支承點(diǎn)3在其前端，制動(dòng)輪缸6所施加的促動(dòng)力作用于其后端，因而該制動(dòng)蹄張開(kāi)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相同。具有這種屬性的制動(dòng)蹄稱為領(lǐng)蹄。與此相反，制動(dòng)蹄2的支承點(diǎn)4在后端，促動(dòng)力加于其前端，其張開(kāi)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反。具有這種屬性的制動(dòng)蹄稱為從蹄。當(dāng)汽車(chē)倒駛，即制動(dòng)鼓反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，蹄1變成從蹄，而蹄2則變成領(lǐng)蹄。這種在制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，都有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄的制動(dòng)器即稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。另還有雙領(lǐng)蹄式（圖2-3(b)）和雙向增力式（圖2-3(c)）。按制動(dòng)蹄的支承形式可分為滑動(dòng)支座式（圖2-3(c)）和支承銷式（圖2-3(b、c)）?；瑒?dòng)支座式的制動(dòng)蹄自由度數(shù)為2, 而支承銷式的制動(dòng)蹄自由度數(shù)為1.
圖3-3 制動(dòng)蹄分類
2.1.3 制動(dòng)器的間隙
制動(dòng)蹄在不工作的原始位置時(shí)，其摩擦片與制動(dòng)鼓間應(yīng)有合適的間隙，其設(shè)定值由汽車(chē)制造廠規(guī)定，一般在0.25～0.5mm之間。任何制動(dòng)器摩擦副中的這一間隙(以下簡(jiǎn)稱制動(dòng)器間隙)如果過(guò)小，就不易保證徹底解除制動(dòng)，造成摩擦副拖磨；過(guò)大又將使制動(dòng)踏板行程太長(zhǎng)，以致駕駛員操作不便，也會(huì)推遲制動(dòng)器開(kāi)始起作用的時(shí)刻。但在制動(dòng)器工作過(guò)程中，摩擦片的不斷磨損將導(dǎo)致制動(dòng)器間隙逐漸增大。情況嚴(yán)重時(shí)，即使將制動(dòng)踏板踩到下極限位置，也產(chǎn)生不了足夠的制動(dòng)力矩。因此，制動(dòng)器需要對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)節(jié)，這次采用一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。
2.2 鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的確定
2.2.1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑D
輸入力一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但增大D受輪輞內(nèi)徑限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門(mén)嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來(lái)保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。
制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比D／Dr，的范圍如下：
轎車(chē)：D／Dr=0.64～0.74
貨車(chē)：D／Dr=0.70～0.83
制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T309—1999《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》選取。
根據(jù)汽車(chē)選用的車(chē)輪輪輞直徑Dr=18n=182.54=45.72cm
D= Dr（0.70～0.83）=32.00～36.58cm
最后在尺寸系列中選擇354mm。
圖2-4 制動(dòng)器參數(shù)
2.2.2 摩擦襯片寬度b和包角β
摩擦襯片寬度尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本。
制動(dòng)鼓半徑R確定后，襯片的摩擦面積為。制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積∑Ap越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。
根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車(chē)輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車(chē)總質(zhì)量增大而增大，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2—1。
表2—1 鼓式制動(dòng)器的襯片面積
汽車(chē)總質(zhì)量 單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積Ap/cm2
商
1.0～1.5 120～200
用 1.5～2.5 150～250（多為150～200）
2.5～3.5 250～400
車(chē) 3.5 ～7 300～650
7 ～12.0 550～1000
12.0～17.0 600～1500（多為600～1200）
試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角為：90o～130o時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過(guò)高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過(guò)分延伸襯片的兩端以加大包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于140o。
設(shè)計(jì)中，取摩擦襯片包角135o。
襯片寬度b較大可以減少磨損，但過(guò)大將不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。制動(dòng)襯片寬度尺寸系列見(jiàn)QC/T309—1999。
2.2.3 摩擦襯片起始角
一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。
=90o-135/2=22.5o
2.2.4 制動(dòng)器中心到張開(kāi)力作用線的距離e
在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離e(圖2—7)盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫定e=0.8R左右。
e=354/20.8=141.6
最終確定為147mm 。
2.2.5 制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c
應(yīng)在保證兩蹄支承端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能大而c盡可能小(圖2—7)。初步設(shè)計(jì)時(shí)，也可暫定a=0.8R左右。
a=354/20.8=141.6
最終確定a為140mm 。
2.3 鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 壓力沿襯片長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律
除摩擦襯片因有彈性容易變形外，制動(dòng)鼓、蹄片和支承也有變形，所以計(jì)算法向壓力在摩擦襯片上的分布規(guī)律比較困難。通常只考慮襯片徑向變形的影響，其它零件變形的影響較小而忽略不計(jì)。
如圖所示，將坐標(biāo)原點(diǎn)取在制動(dòng)鼓中心O點(diǎn)。yI 坐標(biāo)軸線通過(guò)蹄片的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心A1點(diǎn)。
圖2-5 制動(dòng)器襯片受力示意圖
此時(shí)蹄片在張開(kāi)力和摩擦力作用下，繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)角。摩擦襯片表面任意點(diǎn)沿蹄片轉(zhuǎn)動(dòng)的切線方向的變形就是線段，其徑向變形分量是這個(gè)線段在半徑OB1延長(zhǎng)線上的投影，即為B1C1線段。由于很小，可認(rèn)為∠=90o，故所求摩擦襯片的變形應(yīng)為
(2—1)
考慮到OAl～OB1=R,那么分析等腰三角形AlOB1則有，所以表面的徑向變形和壓力為
(2—2)
(2—3)
綜上所述可知，新蹄片壓力沿摩擦襯片長(zhǎng)度的分布符合正弦曲線規(guī)律，可用上式計(jì)算。
沿摩擦襯片長(zhǎng)度方向壓力分布的不均勻程度，可用不均勻系數(shù)厶評(píng)價(jià)
(2—4)
式中，為在同一制動(dòng)力矩作用下，假想壓力分布均勻時(shí)的平均壓力；為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。
2.3.2 計(jì)算蹄片上的制動(dòng)力矩
計(jì)算鼓式制動(dòng)器制動(dòng)器，必須查明蹄壓緊到制功鼓上的力與產(chǎn)生制動(dòng)力矩之間的關(guān)系。
為計(jì)算有一個(gè)自由度的蹄片上的力矩，在摩擦襯片表面取一橫向微元面積，如圖2—7所示。它位于角內(nèi)，面積為，其中b為摩擦襯片寬度。由鼓作用在微元面積上的法向力為
(2—5)
同時(shí)，摩擦力產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為(為摩擦因數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.3)
(2—6)
從到區(qū)段積分上式得到
(2—7)
(2—8)
從式(2—7)和式(2—8)能計(jì)算出不均勻系數(shù)
(2—9)
從式(2—7)和式(2—8)能計(jì)算出制動(dòng)力矩與壓力之間的關(guān)系。但是，實(shí)際計(jì)算時(shí)還必須建立制動(dòng)力矩與張開(kāi)力的關(guān)系。
緊蹄產(chǎn)生的制動(dòng)力矩用下式表達(dá)
(2—10)
式中，為緊蹄的法向合力；為摩擦力的作用半徑(圖2—7)。
圖2-6 計(jì)算制動(dòng)力矩簡(jiǎn)圖
圖2-7 計(jì)算張開(kāi)力簡(jiǎn)圖
如果已知蹄的幾何參數(shù)(圖2—7中的h a c等)和法向壓力的大小，便能用式(2—7)計(jì)算出蹄的制動(dòng)力矩。
為計(jì)算隨張開(kāi)力而變的力，列出蹄上的力平衡方程式
(2—11)
式中，δ1為хl軸和力F1的作用線之間的夾角；F’х為支承反力在хl軸上的投影。
解聯(lián)立方程式(2—11)得到
(2—12)
(2—13)
對(duì)于松蹄也能用類似的方程式表示，即
(2—14)
為計(jì)算δl、δ2、及Rl、R2值，必須求出法向力F及其分量，沿著相應(yīng)的軸線作用有dFx和dFy力，它們的合力為dF(圖2—5)。有
(2—14)
(2—15)
所以
(2—16)
根據(jù)式(2—7)和式(2—10)并考慮到
(2—17)
如果順著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的蹄片和逆著制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)的蹄片的和角度不同，很顯然兩塊蹄片的δ和值也不同。制動(dòng)器有兩塊蹄片，鼓上的制動(dòng)力矩等于它們的摩擦力矩之和，即
=+=+ (2—18)
用液力驅(qū)動(dòng)時(shí)，=。所需的張開(kāi)力為
=/(+) (2—19)
用凸輪張開(kāi)機(jī)構(gòu)的張開(kāi)力，可由前述作用在蹄上的力矩平衡條件得到的方程式求出
=0.5/
=0.5/ (2—20)
計(jì)算鼓式制動(dòng)器，必須檢查蹄有無(wú)自鎖的可能。由式(2—13)得出自鎖條件。
當(dāng)式(2—13)中的分母等于零時(shí)，蹄自鎖，即
(2—21)
如果<就不會(huì)自鎖。
由方程式(3—7)和式(8—13)可計(jì)算出領(lǐng)蹄表面的最大壓力為
(2—22)
2.3.3 襯片磨損特性的計(jì)算
摩擦襯片(襯塊)的磨損受溫度、摩擦力、滑磨速度、制動(dòng)鼓(制動(dòng)盤(pán))的材質(zhì)及加工情況，以及襯片(襯塊)本身材質(zhì)等許多因素的影響，因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難。但試驗(yàn)表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。從能量的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程即是將汽車(chē)的機(jī)械能(動(dòng)能和勢(shì)能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了汽車(chē)全部動(dòng)能耗散的任務(wù)。此時(shí)，由于制動(dòng)時(shí)間很短，實(shí)際上熱量還來(lái)不及逸散到大氣中，而被制動(dòng)器所吸收，致使制動(dòng)器溫度升高。這就是所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片(襯塊)磨損將越嚴(yán)重。對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動(dòng)器的襯片大許多倍，所以制動(dòng)盤(pán)的表面溫度比制動(dòng)鼓的高。
各種汽車(chē)的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯片(襯塊)的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能量負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國(guó)常用的指標(biāo)是比能量耗散率，即每單位襯片(襯塊)摩擦面積的每單位時(shí)間耗散的能量。通常所用的計(jì)量單位為W／mm2。比能量耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷，或簡(jiǎn)稱能量負(fù)荷。
雙軸汽車(chē)的單個(gè)前輪及后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為：
(2—23)
(2—24)
(2—25)
式中，為汽車(chē)總質(zhì)量(t)；為汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；,為制動(dòng)初速度和終速度(m／s)；j為制動(dòng)減速度(m／s2)；t為制動(dòng)時(shí)間(s)；、為前、后制動(dòng)器襯片(襯塊)的摩擦面積(mm2)；為制動(dòng)力分配系數(shù)。
在緊急制動(dòng)到停車(chē)的情況下，=0，并可認(rèn)為=1，故
(2—26)
(2—27)
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，鼓式制動(dòng)器的比能量耗散率以不大于1．8W／mm2為宜，計(jì)算時(shí)取減速度j=0．6g。制動(dòng)初速度：轎車(chē)用100km／h(27．8m／s)；總質(zhì)量3．5t以下的貨車(chē)用80km／h(22.2m／s)；總質(zhì)量3.5t以上的貨車(chē)用65km／h(18m／s)。
另一個(gè)磨損特性指標(biāo)是每單位襯片(襯塊)摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力，稱為比摩擦力。比摩擦力越大，則磨損將越嚴(yán)重。單個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的比摩擦力為:
(2—28)
式中，為單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；R為制動(dòng)鼓半徑(襯塊平均半徑Rm或有效半徑Re)；A為單個(gè)制動(dòng)的襯片(襯塊)摩擦面積。
在j=0.6g時(shí)，鼓式制動(dòng)器的比摩擦力以不大于0．48N／mm2為宜。與之相應(yīng)的襯片與制動(dòng)鼓之間的平均單位壓力戶=／=1.37～1.60N／mm2設(shè)摩擦因數(shù)：0.3～0.35)。這比過(guò)去一些文獻(xiàn)中所推薦的許用值2～2．5N／mm2要小，因?yàn)槟p問(wèn)題現(xiàn)在已較過(guò)去受到更大程度的重視。
2.3.4 前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定
為了保證汽車(chē)有良好的制動(dòng)效能，要求合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩。為此，首先選定同步附著系數(shù)φo，并用下式計(jì)算前、后輪制動(dòng)力矩的比值
(2—29)
式中，, 征為前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；Ll、L2為汽車(chē)質(zhì)心至前軸和后橋的距離；hg為汽車(chē)質(zhì)心高度。
然后，根據(jù)汽車(chē)滿載在柏油、混凝土路面上緊急制動(dòng)到前輪抱死拖滑，計(jì)算出前輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩max；再根據(jù)前面已確定的前、后輪制動(dòng)力矩的比值計(jì)算出后輪制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩max。
結(jié) 論
低速載貨汽車(chē)( YC1040型)是針對(duì)農(nóng)村市場(chǎng)而設(shè)計(jì)的。貨車(chē)的主要特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉，非常適合農(nóng)民朋友在農(nóng)村交通條件下使用，能基本適合目前農(nóng)村的發(fā)展形式，滿足農(nóng)民對(duì)交通工具的需要。
根據(jù)這次設(shè)計(jì)的目標(biāo)，汽車(chē)的結(jié)構(gòu)主要參考了市場(chǎng)上成熟的技術(shù)，融合到本次設(shè)計(jì)中；對(duì)于現(xiàn)今較前沿的機(jī)構(gòu)較復(fù)雜的高新科技非必要的，采用的很少。
制動(dòng)器（YC1040-06型）選用了較早在汽車(chē)上采用的摩擦式領(lǐng)叢蹄制動(dòng)器。其由于機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在輕型貨車(chē)上被廣泛采用。在保證其功能的前提下，加入了制動(dòng)蹄自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，相信對(duì)制動(dòng)的可靠性和穩(wěn)定性會(huì)有一定的提高。
致 謝
為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然充滿了困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是YC1040載貨汽車(chē)底盤(pán)總體及制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是為了解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)力低的問(wèn)題，因此此次設(shè)計(jì)要求很高。本設(shè)計(jì)是學(xué)完所有大學(xué)期間本專業(yè)應(yīng)修的課程以后所進(jìn)行的，是對(duì)我三年半來(lái)所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)。使我能夠在畢業(yè)前將理論與實(shí)踐更加融會(huì)貫通，加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了實(shí)際生產(chǎn)中的感性認(rèn)識(shí)。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了低速載貨汽車(chē)設(shè)計(jì)的方法和步驟，以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題等，另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種相關(guān)資料手冊(cè)，選擇使用工藝裝備等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下一些遺憾，在此懇請(qǐng)各位專家、老師及同學(xué)不吝賜教。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在黃開(kāi)有教授的認(rèn)真指導(dǎo)下進(jìn)行的。黃教授經(jīng)常為我解答一系列的疑難問(wèn)題，以及指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路。在歷經(jīng)三個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直熱心的輔導(dǎo)。另外，我還得到了其他組很多老師的熱心幫助與指導(dǎo)。在此，我忠心地向他們表示誠(chéng)摯的感謝和敬意！
文 獻(xiàn) 資 料
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附 錄
1 底盤(pán)總體布置圖 YC1040-00-00 A1
2 制動(dòng)器總裝圖 YC1040-06-00 A0
3 制動(dòng)器底板 YC1040-06-01 A1
4 制動(dòng)分泵護(hù)罩 YC1040-06-02 A3
5 制動(dòng)泵活塞推力塊 YC1040-06-03 A4
6 制動(dòng)分泵缸 YC1040-06-04 A4
7 制動(dòng)泵活塞 YC1040-06-05 A3
8 制動(dòng)分泵皮碗 YC1040-06-06 A4
9 制動(dòng)蹄帶摩擦片總成 YC1040-06-07 A2
10 制動(dòng)蹄摩擦片 YC1040-06-07-01 A3
11 制動(dòng)蹄