经济型轿车制动系计算及自增力鼓式制动器总成设计文献综述

 2021-10-14 20:51:59

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文献综述

1.研究背景

近年来随着汽车工业及其技术的不断向前发展以及人们对道路交通安全重要性认识的不断提高,汽车的安全性能变得越来越重要。而汽车的制动系统又是汽车安全性能中的重要一环,其性能结构好坏将直接影响汽车和人身安全。所以,当今社会对于汽车制动系统总成的设计研发是至关重要的。

汽车制动系统是汽车上最主要的安全装置之一。很大部分的交通事故与制动系统的失效有关。为保证人和车的安全,必须为汽车配置十分安全可靠的制动系统零部件。特别是随着现在道路状况的改善和汽车设计技术的进步,汽车的行驶速度越来越高,制动性对于高速行驶的汽车安全性和可靠性的作用更不容忽视。而制动器是组成制动系统的最为关键的总成之一,是制动系统中的终端机构,是产生制动力使汽车降速的作用,其性能直接影响到制动系统的安全性和可靠性。

汽车的制动器主要有鼓式制动器和盘式制动器,其中鼓式制动器的应用更加的广泛,对于鼓式制动器的研究和设计几乎从汽车诞生的时候就开始了,现在几乎所有的商用车和大部分乘用车也都还使用鼓式制动器,因此鼓式制动器的研究现在仍是很多汽车零部件企业,科研机构的重要研究课题。

2.鼓式制动器国内外研究现状

鼓式制动也叫块式制动,是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统,其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了,直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。鼓式制动器的主流是内张式,它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧,在刹车的时候制动块向外张开,摩擦制动轮的内侧,达到刹车的目的。相对于盘式制动器来说,鼓式制动器的散热要差许多,鼓式制动器的制动力稳定性差,在不同路面上制动力变化很大,不易于掌控。而由于散热性能差,在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形,容易产生制动衰退和振抖现象,引起制动效率下降。另外,鼓式制动器在使用一段时间后,要定期调校刹车蹄的空隙,甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然,鼓式制动器也并非一无是处,它造价便宜,刹车力大,而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%,前轮制动力要比后轮大,后轮起辅助制动作用,因此轿车生产厂家为了节省成本,就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说,由于车速一般不是很高,刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高,制动力大,因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。

长期以来,为了充分发挥蹄鼓式制动器的重要优势,旨在克服其主要缺点的研究工作和技术改进一直在进行中。尤其是对蹄鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究受到高度重视。这些研究工作的重点在于制动器结构和实际使用因素等对制动器的性能及稳定性等的影响,取得了一些重要的研究成果,得到了一些计较可行、有效的改进措施,制动器的性能也有了一定程度的提高。

1997年,提出了一种电控自增力鼓式制动器设计方案,该制动器是通过机械的方法来实现鼓式制动器的自增力,制动效能因数的变化范围为2~6。应用一套电控机械装置调整领蹄的支撑点来提高制动器的制动效能数,以补偿由于摩擦材料的热衰退而引起的摩擦系数降低。该制动器达到相同的制动力矩所要求的输入力是盘式制动器的1/7。该系统的控制装置允许每个制动器单独工作,从而提高了行车的安全性,另外对驾驶和操纵舒适性也有所提高,但仍然存在一些问题,诸如系统复杂、高能耗、高成本、维护困难等。

1999年提出四蹄八片(块)式制动器,通过对结构参数合理匹配设计,制动效能因数有一定的提高,同时制动效能因数对摩擦系数的敏感性也可以有适当的改善,这就在一定程度上改善了制动效能的稳定性。2000年,提出一种具有多自由度联动蹄的新型蹄鼓式制动器,该型式的制动器使得制动效能因数及其稳定性得到显著提高;摩擦副间压力分布趋于均匀,可保证摩擦副间接触状态的稳定,并延长摩擦片使用寿命;性能参数可设计性强,可根据对制动效能的需要,较灵活的进行制动器设计。

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