汽車自動調(diào)整臂的三維結(jié)構(gòu)及預(yù)裝配設(shè)計(jì)

汽車自動調(diào)整臂的三維結(jié)構(gòu)及預(yù)裝配設(shè)計(jì),汽車,自動,調(diào)整,調(diào)劑,三維,結(jié)構(gòu),預(yù)裝,設(shè)計(jì) 對不同的通風(fēng)熱結(jié)構(gòu)行為在制動盤上的應(yīng)用的研究 梅蘇特Duzgun 汽車工程系，工學(xué)部，Gazi大學(xué)，06500，安卡拉，土耳其 摘要 一個制動盤有關(guān)的最常見的問題是經(jīng)濟(jì)過熱，影響制動性能，尤其是在持續(xù)制動工況下的車輛。在制動盤通風(fēng)應(yīng)用可顯著提高制動系統(tǒng)通過減少磁盤的加熱性能。在這項(xiàng)研究中，使用三種不同結(jié)構(gòu)的通風(fēng)制動盤的熱行為在熱應(yīng)力和熱應(yīng)力的有限元分析連續(xù)制動條件研究。結(jié)果進(jìn)行了比較與固體盤。在堅(jiān)實(shí)的制動盤減少到最大的通風(fēng)應(yīng)用24%熱發(fā)電。實(shí)研研究表明，有限元溫度分析結(jié)果在1.13%和10.87%之間的范圍。不過，熱應(yīng)力的形成是較高的通風(fēng)剎車盤與固體片的比較。 關(guān)鍵詞：制動盤；發(fā)熱；熱結(jié)構(gòu)的行為；通風(fēng)中的應(yīng)用 1.引言 通風(fēng)式制動盤或轉(zhuǎn)子被稱為高性能制動器，并通過凹陷或產(chǎn)生的槽（或兩者）對不同形狀的盤表面和側(cè)邊緣。通風(fēng)制動盤的最初測試賽車在上世紀(jì)60年代的汽車，他們已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車和火車使用不同的設(shè)計(jì)[ 1,2 ]。在制動過程中的動能轉(zhuǎn)換成熱。周圍的90%的能量是由制動盤吸收，然后轉(zhuǎn)移到周圍的空氣。固體的制動盤熱消散較慢。因此，通風(fēng)式制動盤，用于改善通過促進(jìn)空氣循環(huán)冷卻[ 3，4 ]。他們一般具有對流換熱系數(shù)約兩倍那些實(shí)心圓盤[ 5 ]相關(guān)的大。有許多研究通風(fēng)應(yīng)用相關(guān)的在制動盤。尤伯和Heidenreich [ 6 ]制造三種不同的通風(fēng)式制動盤的結(jié)構(gòu)從碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（CMC）和比較他們的優(yōu)勢。antanaitis和rifici [ 7 ]證明90洞交叉鉆孔模式改進(jìn)的散熱能力該盤之間的8.8%和20.1%取決于車輛速度。aleksendric等人。[ 8 ]表現(xiàn)出的能力通風(fēng)式制動盤轉(zhuǎn)子散熱的流動的有限有限元分析(FEA),文基塔漢姆和maharudrappa[ 9 ]進(jìn)行了六種不同的流動和傳熱分析采用計(jì)算流體動力學(xué)的盤配置類型（CFD）和推薦的通風(fēng)制動盤高速車輛。公園等。[ 10 ]設(shè)計(jì)了一個螺旋面內(nèi)用于通風(fēng)制動盤葉片。他們優(yōu)化的雷諾茲（Re），普朗特（Pr），和努塞爾數(shù)（Nu）他們設(shè)計(jì)并取得的44%個最大的改進(jìn)傳熱。改進(jìn)的制動褪色性和更高的在潮濕的條件下的制動性能是其他一些有用的通風(fēng)制動盤方面。然而，他們也有一些缺點(diǎn)。開裂，就是其中之一，這一現(xiàn)象這已與相關(guān)的應(yīng)力在制動[11]。基姆等人。[12]顯示的最大Von米塞斯應(yīng)力的實(shí)際疲勞裂紋位于通風(fēng)制動發(fā)電由熱應(yīng)力分析鐵路車輛盤。同樣的，巴尼奧利等人。[ 13 ]進(jìn)行有限元分析，以確定溫度分布和估計(jì)的von米塞斯應(yīng)力分布在消防車制動產(chǎn)生的。黃吳[ 14 ]研究的溫度和熱應(yīng)力在一個基于熱機(jī)械耦合通風(fēng)制動盤模型。降低制動溫度和/或重新設(shè)計(jì)輪轂單元轉(zhuǎn)子有相當(dāng)?shù)慕Y(jié)論麥金等人。[ 15 ]消除制動轉(zhuǎn)子裂紋。熱一代也會影響制動熱機(jī)械不穩(wěn)定性盤[ 16 ]。 以前的文獻(xiàn)主要集中在熱應(yīng)力的形成在這項(xiàng)研究中，有限元法研究了三種不同的熱行為的通風(fēng)剎車設(shè)計(jì)：交叉鉆孔（CD），十字槽（CS），和橫槽側(cè)槽（CS-SG）盤。然后對結(jié)果進(jìn)行比較固體（SL）盤。也進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究為了驗(yàn)證有限元分析結(jié)果。 表1制動盤和焊盤的機(jī)械和熱性能。 圖1有限元網(wǎng)格模型。 2.熱結(jié)構(gòu)的有限元分析有限元 三維（3D）的制動結(jié)構(gòu)盤，剎車片，和裝配設(shè)計(jì)建模在軟件程序的1/1規(guī)模，然后導(dǎo)入到對于互動的熱結(jié)構(gòu)的另一個軟件程序分析。制動盤和制動片為藍(lán)本，采用二次六面體網(wǎng)格類型。 二次六面體網(wǎng)格代被稱為他們的精度和計(jì)算效率[ 17 ]。摩擦具有二次四邊形單元式接觸對接觸盤墊之間的口定義。圖1顯示盤墊系統(tǒng)的網(wǎng)格模型。 灰鑄鐵，一種常用的椎間盤材料，用于制動盤。的機(jī)械和熱性能制動盤和墊在表1中給出。 通風(fēng)式制動盤是根據(jù)螺旋槳設(shè)計(jì)—形孔和槽的位置的方法。為CD盤，設(shè)置為五和5.2mm直徑的孔在相等的時間間隔上的長度為60.54mm的弧。這些孔被復(fù)制在20組在磁盤表面的。因此，共100孔盤表面上鉆孔CD盤。對于CS盤，20通道（6.9毫米寬和長67.3毫米）被放置在一個堅(jiān)實(shí)的盤表面。最后，本CS-SG盤的凹槽設(shè)計(jì)（4mm寬15mm深）在另一個CS圓盤的邊緣。因此，路徑開放外盤側(cè)邊得到提供更好的空氣流通。 2.1熱分析 環(huán)境溫度為在22盤的表面溫度為100前制動的熱分析，并與冷制動性能相關(guān)的[8]。目前的研究認(rèn)為，熱耗散從制動盤的氣氛是通過對流，也被稱為牛頓冷卻定律。對流管由式（1），其中Q是傳熱速率（W），H對流換熱系數(shù)，一個是表面面積的轉(zhuǎn)子（），TS是制動表面溫度轉(zhuǎn)子（），和T∞是環(huán)境空氣溫度（）。的對流換熱系數(shù)應(yīng)用到人體制動盤的邊界條件。因此，增加從傳熱的制動盤和減少光盤表面在制動盤的總表面面積的溫度，的傳熱系數(shù)采用逐漸增加通風(fēng)中的應(yīng)用。 （1） 層流的傳熱系數(shù)固體或非通風(fēng)由被制動盤（2）（）[5]，其中d的外徑光盤（mm），再是雷諾茲數(shù)，和是熱空氣的導(dǎo)電率（/）。 (2) 同時，與傳熱系數(shù)通風(fēng)制動盤層流近似方程（3）（層流狀態(tài)，）[ 5 ]，在哪里普朗特?cái)?shù)，的液壓直徑（mm），是的冷卻葉片的長度（mm）。水力直徑（）被定義為四倍的橫截面的比率流動區(qū)域（潤濕面積）的孔和槽通風(fēng)制動盤的潤濕周長除以所示圖2。 (3) 在這種情況下，雷諾數(shù)與速度有關(guān)的在孔和槽形葉片，目前的空氣流由式（4），其中一個是空氣的密度（），馬是空氣質(zhì)量流量（），和vaverage是平均速度（）。 (4) 平均速度可以計(jì)算由式（5），NT在哪里每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（，），D是外徑該盤（mm），d盤的內(nèi)直徑（mm），是孔或槽狀的葉片面積（）的出口區(qū)域，和是孔或槽狀的葉片面積（）的入口區(qū)域。 （5） 此外，空氣流量馬是由方程（6）： （6） 圖2。濕潤地區(qū)（水力直徑，DH），長孔和槽形冷卻葉片，和入口和出口地區(qū)的空氣流通風(fēng)在這項(xiàng)研究中使用的制動盤。 圖3。制動卡鉗和制動盤。 2.1.1實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了檢查，溫度在光盤表面的變化。為了這個目的，通風(fēng)制動盤是從艾爾弗雷德特維斯制造（ATE）固態(tài)盤獲得他們的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。的CD和CS的光盤上的三軸數(shù)控加工立式加工中心。為CS-SG側(cè)槽盤是在數(shù)控車削中心。盤溫度在制動測試系統(tǒng)測量了輸出。本系統(tǒng)由一個鉗機(jī)制如圖3中看到的，壓電晶體的力測量系統(tǒng)的踏板和制動力的變化，驅(qū)動發(fā)動機(jī)，變速箱，和指標(biāo)制動踏板力和溫度。 對于溫度的測量，熱電偶的安裝在尺系統(tǒng)的應(yīng)用。電機(jī)的功率為4千瓦。光盤的旋轉(zhuǎn)是順時針方向。ATE501FF的剎車片是用于試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)連續(xù)制動條件下進(jìn)行在250 N個固定踏板力，和八周期制動溫度的測量被執(zhí)行在30，60，90，120，150，180，210和240s。 圖4。結(jié)構(gòu)的制動盤模型。 2.2結(jié)構(gòu)分析 盤溫度的熱分析得到的是進(jìn)口的在結(jié)構(gòu)分析模型的邊界條件。在結(jié)構(gòu)分析中，相當(dāng)于250 N 到9689 N踏板力對制動片每頂面在60的轉(zhuǎn)速（或角速度52.56）如圖4。該盤的率被認(rèn)為是常數(shù)和所需的時間完全停止240s。通過被踏板力的值（7）[18]，是每個前缸活塞的力，F(xiàn)是在腳下的踏板力，的橫截面積前活塞隊(duì)，是主缸的橫截面積，是活塞的數(shù)量，2.3是踏板杠桿比，和2.75是伺服單元的影響。 （7） 這個計(jì)算是根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了用于實(shí)驗(yàn)研究。踏板力杠桿比率與伺服單元效果的測試設(shè)備的價值。根據(jù)等效模擬分析（馮—米塞斯）的應(yīng)力分布。 表2。盤溫度的實(shí)驗(yàn)和有限元分析結(jié)果。 圖5。對不同類型的制動盤熱發(fā)電。 3.結(jié)果與討論 3.1熱發(fā)電 實(shí)驗(yàn)和有限元分析結(jié)果在表2中給出的在光盤表面生成熱。盤的表面溫度隨著制動時間為所有的閥瓣結(jié)構(gòu)，增加。然而，所產(chǎn)生的熱量，顯著降低通風(fēng)中的應(yīng)用。之間的摩擦系數(shù)剎車墊和盤表面，減少取決于溫度漲[ 19，20 ]。因此，保持摩擦性能在高溫下墊了自我通風(fēng)可能是在持續(xù)制動條件下的盤。圖5顯示了在光盤表面的溫度分布用有限元法在240年代末的最大溫度代發(fā)生在所有的閥瓣結(jié)構(gòu)，中部地區(qū)，與相關(guān)的研究[類似] 12，14。然而，該溫度范圍從盤的中部地區(qū)的內(nèi)部區(qū)域由于在冷卻的附加側(cè)CS-SG盤配置。最大熱發(fā)電固態(tài)盤表面約4%的CD盤的設(shè)計(jì)減少了。另一方面，而最大熱發(fā)電固態(tài)盤表面是在CS設(shè)計(jì)減少19%，它大約是在CS-SG設(shè)計(jì)減少24%。因此，它是有益的探討這些設(shè)計(jì)的熱應(yīng)力行為。 3.2熱應(yīng)力 圖6顯示了熱應(yīng)力的分布在光盤表面采用有限元分析。通風(fēng)應(yīng)用的增加的熱應(yīng)力在制動盤。熱應(yīng)力的最大值位于對固態(tài)盤的內(nèi)、外表面邊角。在CD盤配置的情況下，最大應(yīng)力位于該孔內(nèi)表面的。對于CS和CS-SG盤配置，最大應(yīng)力的形成主要局限在槽內(nèi)和表面接近該盤的外點(diǎn)。因此，特定的地區(qū)，在那里最大應(yīng)力出現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防潛在的裂紋和疲勞問題。一個可能的解決方案不同的是散熱表面的設(shè)計(jì)通風(fēng)式制動盤。因此，更均勻的熱從轉(zhuǎn)子對流可供盤表面。 圖6。熱結(jié)構(gòu)行為的不同種類的通風(fēng)固體的制動盤。 圖7。熱應(yīng)力的變化，根據(jù)盤的表面區(qū)域。 這是證明了CS-SG設(shè)計(jì)在最大減少對通風(fēng)制動盤應(yīng)力的產(chǎn)生。在這項(xiàng)研究中，附加的熱應(yīng)力耗散對盤表面進(jìn)行了研究。圖7顯示了耗散特征。散熱孔和槽之間的表面弧的CD，確定檢查CS和CS-SG盤應(yīng)力分布密集的地方發(fā)生摩擦墊與盤。通風(fēng)制動盤的最大應(yīng)力的位置圖6中看到的。熱應(yīng)力減小的光盤和墊表面向中心點(diǎn)間該盤的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的區(qū)域的表面的SL配置。然而，表面上的CD盤的應(yīng)力分布更均勻的固態(tài)盤的比較。為CS盤配置，而應(yīng)力降低摩擦表面，他們逐漸增加朝向內(nèi)和光盤的外表面，與CS-SG相似盤配置。這些結(jié)果將導(dǎo)致一個穩(wěn)定的磨損率在墊和SL和CD光盤的盤片表面。在另一方面，磨損率將與CS和不穩(wěn)定CS-SG盤。 4。結(jié)論 在這項(xiàng)研究中，三個不同的通風(fēng)盤模型和他們的熱結(jié)構(gòu)行為研究。實(shí)驗(yàn)研究了熱分析結(jié)果在光盤表面。得出以下結(jié)論： 降低了堅(jiān)實(shí)的制動盤表面產(chǎn)生的熱量通過通風(fēng)應(yīng)用到最大24%。實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證有限元溫度場分析在1.13%和10.87%之間的范圍內(nèi)的結(jié)果。這一結(jié)果將保持積極影響制動性能墊和盤表面之間的摩擦系數(shù)，和穩(wěn)定的磨損率的墊表面，特別是連續(xù)制動條件下。 熱應(yīng)力的形成與通風(fēng)剎車更高光盤（CD，CS和CS-SG盤）在那些比較固態(tài)盤。然而，最大應(yīng)力的形成減少到11%和19%在另一個CS-SG盤配置比較其他通風(fēng)盤設(shè)計(jì)。因此，CS-SG光盤可以更有效地減少熱量的產(chǎn)生和熱在通風(fēng)制動盤應(yīng)力。 在這項(xiàng)研究中，以增加從制動的熱傳遞光盤和減少總盤的表面溫度制動盤的表面面積，傳熱系數(shù)采用通風(fēng)的應(yīng)用逐漸增加。 符號意義： ：轉(zhuǎn)子表面的面積 ：交叉前活塞截面積 ：入口區(qū)的孔或槽形葉片 ：主缸的橫截面積 ：出口面積的孔或槽形葉片 ：盤的外徑 ：盤的內(nèi)直徑 ：水力直徑 ：腳踏板力 ：每個前缸活塞力 ：對流換熱系數(shù) ：傳熱系數(shù) ：空氣的導(dǎo)熱系數(shù) ：冷卻葉片的長度 ：空氣質(zhì)量流量 ：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) ：活塞數(shù) ：普朗特?cái)?shù) ：傳熱率 ：雷諾茲數(shù) ：周圍空氣溫度 ：表面溫度 ：平均速度 ：空氣密度 參考文獻(xiàn) [1] T. 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The traditional automotive automatically adjust the arm structure complex user inconvenience. The design of the automatic adjustment arm to do the appropriate adjustments in the structure, the structure is relatively simple, and the installation height adjustable, easy to install. The present structure is applied to the vehicle brake system, the unidirectional transmission control a worm wheel rotational angle of rotation of the camshaft to control the use of a rack and pinion. The main components are: worm with rack and pinion with one-way clutch structure. With the camshaft adjustment, so that the brake clearance is maintained at a constant optimum gap. Corresponding development principles, specific characteristics and use of the brake adjustment arm. Key Words: Automatic Slack Adjuster; Structure；Principle III 目 錄 1 緒論 ..........................................................................................................................1 1.1 開發(fā)背景 ..............................................................................................................1 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義 ..................................................................................................4 1.3 開發(fā)者的主要工作 ..............................................................................................5 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu) ..................................................................................................6 2 相關(guān)技術(shù)介紹 .......................................................................................................7 2.1 自動調(diào)整臂介紹 ..................................................................................................7 2.1.1 自動調(diào)整臂簡介 ............................................................................................7 2.1.2 自動調(diào)整臂特點(diǎn) ............................................................................................7 2.1.3 自動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu) ........................................................................................8 2.2 自動調(diào)整臂工作原理介紹 ..................................................................................8 3 自動調(diào)整臂的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ................................................................................9 3.1 自動調(diào)整臂設(shè)計(jì) ................................................................................................10 3.1.1 自動調(diào)整臂設(shè)計(jì)任務(wù) .................................................................................10 3.1.2 蝸輪蝸桿配合 .............................................................................................10 3.1.3 齒輪齒條配合 .............................................................................................15 3.1.3 單向離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................18 3.1.4 臂體設(shè)計(jì) .....................................................................................................19 3.2 自動調(diào)整臂裝配 ................................................................................................20 3.2.1 調(diào)整臂內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配 .................................................................................20 3.2.2 調(diào)整臂總體結(jié)構(gòu)裝配圖 .............................................................................21 3.3 調(diào)整臂的安裝 ....................................................................................................21 3.3.1 基本傳動說明 .............................................................................................21 3.3.2 自動調(diào)整臂安裝說明 .................................................................................25 4 校核 ........................................................................................................................28 4.1 校核計(jì)劃及執(zhí)行情況 ........................................................................................28 4.2 核心零件校核 ....................................................................................................28 4.2.1 單向離合器彈簧校核 .................................................................................28 4.2.2 軸承校核 .....................................................................................................29 4.2.3 蝸桿設(shè)計(jì)校核 .............................................................................................29 5 建模 ........................................................................................................................31 6 結(jié)論 ........................................................................................................................33 IV 7 體會 ........................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................35 致 謝 ........................................................................................................................36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .....................................................................37 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .........................................................................38 1 緒論 1 1 緒論 1.1 開發(fā)背景 21 世紀(jì)以來，隨著公路建設(shè)的飛速發(fā)展，隨著汽車加工制造業(yè)的發(fā)展，汽 車已經(jīng)成為一項(xiàng)普遍的代步工具，使得公路客運(yùn)飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本世紀(jì)以 來由于交通事故所造成的人員傷亡數(shù)量堪比二戰(zhàn)期間的人員傷亡數(shù)量。這使得 人們不得不重視汽車的制動系統(tǒng)，特別是高速客車的制動可靠性和安全性。因 此，各種自動裝置和電子裝置應(yīng)運(yùn)而生。在制動系統(tǒng)，除了安裝 ABS 保證車輛 的安全性外，保持制動鼓（制動盤）與摩擦片（摩擦襯塊）之間的間隙恒定對 保證制動可靠性非常重要。因?yàn)槠囋谑褂眠^程中，由于制動器摩擦片的磨損 會使制動鼓（制動盤）與摩擦襯片（摩擦襯塊）之間的間隙增大，若不及時調(diào) 整，會使氣室推桿行程過大、制動效能降低。另外，鼓式制動器有時摩擦接觸 面正處在最佳狀態(tài)，如果此時拆下檢查調(diào)整，可能破壞原來完好的配合，反而 使制動效能降低。因此，對制動系統(tǒng)這樣的安全系統(tǒng)不應(yīng)過分依賴于保養(yǎng)調(diào)整， 而在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)使其具有較高的可靠性水平和自動調(diào)整能力。 制動系統(tǒng)是汽車上用以使外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車 輪）施加一定的力，從而對其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動的一系列專門裝置。制 動系統(tǒng)作用是：使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車；使 已停駛的汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的汽 車速度保持穩(wěn)定。對汽車起制動作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛 方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可控制的，因此汽車上必 須裝設(shè)一系列專門裝置以實(shí)現(xiàn)上述功能。 a. 一般制動系的基本結(jié)構(gòu) （1） 主要由車輪制動器和液壓傳動、氣壓傳動機(jī)構(gòu)組成； （2） 車輪制動器主要由旋轉(zhuǎn)部分、固定部分和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，旋轉(zhuǎn)部分是 制動鼓； （3） 固定部分包括制動蹄和制動底板；調(diào)整機(jī)構(gòu)由偏心支承銷和調(diào)整凸輪 組成用于調(diào)整蹄鼓間隙； （4） 液壓制動傳動機(jī)構(gòu)主要由制動踏板、推桿、制動主缸、制動輪缸和管 路組成； 1 緒論 2 （5） 氣壓制動傳動機(jī)構(gòu)主要由制動踏板、推桿、制動總閥、空氣干燥器、 四回； （6） 路保護(hù)閥、制動氣室和管路等組成。 b. 制動工作原理 制動系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車身（或車架）相連 的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪（或傳動軸）相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車 輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢。 （1） 制動系不工作時 蹄鼓間有間隙，車輪和制動鼓可自由旋轉(zhuǎn)。 （2） 制動時 要汽車減速，腳踏下制動器踏板通過推桿和主缸活塞，使主缸 油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩輪缸活塞推使制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動，上 端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。不轉(zhuǎn)的制動蹄對旋轉(zhuǎn)制 動鼓產(chǎn)生摩擦力矩，從而產(chǎn)生制動力。 （3） 解除制動 當(dāng)放開制動踏板時回位彈簧即將制動蹄拉回原位，制動力消 失。 c. 制動主缸的結(jié)構(gòu)及工作過程 制動主缸的作用是將自外界輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn) 換成液壓能，從而液壓能通過管路再輸給制動輪缸 制動主缸分單腔和雙腔式兩種，分別用于單、雙回路液壓制動系。 （1） 單腔式制動主缸 1） 制動系不工作時 不制動時，主缸活塞位于補(bǔ)償孔、回油孔之間 2） 制動時 活塞左移，油壓升高，進(jìn)而車輪制動 3） 解除制動 撤除踏板力，回位彈簧作用，活塞回位，油液回流，制動解 除 （2） 雙腔式制動主缸 1） 結(jié)構(gòu) （如一汽奧迪 100 型轎車雙回路液壓制動系統(tǒng)中的串聯(lián)式雙腔制 動主缸） 主缸有兩腔 第一腔與右前、左后制動器相連；第二腔與左前、右后制動器相通 每套管路和工作腔又分別通過補(bǔ)償孔和回油孔與儲油罐相通。第二活塞由 右端彈簧保持在正確的初始位置，使補(bǔ)償孔和進(jìn)油孔與缸內(nèi)相通。第一活塞在 左端彈簧作用下，壓靠在套上，使其處于補(bǔ)償孔和回油孔之間的位置。 2） 工作原理 制動時，第一活塞左移，油壓升高，克服彈力將制動液送入 右前左后制動回路；同時又推動第二活塞，使第二腔液壓升高，進(jìn)而兩輪制動 解除制動時，活塞在彈簧作用下回位，液壓油自輪缸和管路中流回制動主 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 缸。如活塞回位迅速，工作腔內(nèi)容積也迅速擴(kuò)大，使油壓迅速降低。儲液罐里 的油液可經(jīng)進(jìn)油孔和活塞上面的小孔推開密封圈流入工作腔。當(dāng)活塞完全回位 時，補(bǔ)償孔打開，工作腔內(nèi)多余的油由補(bǔ)償孔流回儲液罐。若液壓系統(tǒng)由于漏 油，以及由于溫度變化引起主缸工作腔、管路、輪缸中油液的膨脹或收縮，都 可以通過補(bǔ)償孔進(jìn)行調(diào)節(jié)。 制動輪缸的功用是將液力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械推力。有單活塞和雙活塞兩種。奧迪 100 的雙活塞式輪缸體內(nèi)有兩活塞，兩皮碗，彈簧使皮碗、活塞、制動蹄緊密 接觸。 制動時，液壓油進(jìn)入兩活塞間油腔，進(jìn)而推動制動蹄張開，實(shí)現(xiàn)制動。 輪缸缸體上有放氣螺栓，以保證制動靈敏可靠。 為了保證汽車行使安全，發(fā)揮高速行使的能力，制動系必須滿足下列要求 制動效能好。評價汽車制動效能的指標(biāo)有：制動距離、制動減速度、制動 時間；操縱輕便，制動時的方向穩(wěn)定性好。制動時，前后車輪制動力分配合理， 左右車輪上的制動力應(yīng)基本相等，以免汽車制動時發(fā)生跑偏和側(cè)滑；制動平順 性好。制動時應(yīng)柔和、平穩(wěn)；解除時應(yīng)迅速、徹底；散熱性好，調(diào)整方便。這 要求制動蹄摩擦片抗高溫能力強(qiáng)，潮濕后恢復(fù)能力快，磨損后間隙能夠調(diào)整， 并能夠防塵、防油；帶掛車時，能使掛車先于主車產(chǎn)生制動，后于主車解除制 動；掛車自行脫掛時能自行進(jìn)行制動。 保證車輛制動性能良好，制動性能良好的汽車，要求在任何速度下行駛時， 通過制動措施，能在很短的時間和距離內(nèi)，及時迅速地降低車速或停車。良好 的制動效能對于提高汽車平均速度和保證行車安全有著重要作用。提高制動效 能的主要措施有：縮短制動距離，制動器在使用過程中，由于制動蹄摩擦片和 制動鼓的磨損，制動器間隙將逐漸變大。制動系反應(yīng)時間增加，將引起制動遲 緩及制動力不足，使制動距離延長，制動效能降低。 制動時，制動器產(chǎn)生的摩擦力大小，在很大程度上還取決于制動蹄片與制 動鼓接觸面積的多少，接觸面積增加，制動力增長時間快，制動效能就提高， 制動距離也就相應(yīng)縮短。在正常情況下，當(dāng)產(chǎn)生較大摩擦力時，制動蹄片與制 動鼓的接觸面積應(yīng)達(dá)到 80%以上。使用中，由于制動器的磨損而使間隙增大后， 必須進(jìn)行檢查調(diào)整。 防止制動跑偏：制動時，汽車自動偏離原行駛方向，這種現(xiàn)象叫制動跑偏。 一旦制動跑偏很容易造成撞車、下路掉溝甚至翻車等嚴(yán)重事故。為提高制動的 穩(wěn)定性，保證行車安全，在緊急制動時，不允許汽車有明顯的跑偏現(xiàn)象。 制動跑偏的原因，主要是前輪左右車輪制動力不等，制動時就形成繞重心 的旋轉(zhuǎn)力矩，使汽車有發(fā)生轉(zhuǎn)動的趨勢，因而易出現(xiàn)制動跑偏現(xiàn)象。為了避免 跑偏，在使用中，應(yīng)注意使左右車輪制動器間隙、制動蹄回位彈簧拉力應(yīng)保持 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 一致。 在更換摩擦片時，應(yīng)選用同一型號和批次產(chǎn)品，加工精度和接觸面應(yīng)符合 要求。并防止摩擦片出現(xiàn)硬化層，沾有油污，制動鼓失圓或有溝槽等。 而在汽車制動系統(tǒng)中，為了能夠使得制動系統(tǒng)隨時保持良好狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn) 生了一種附帶卻必須的產(chǎn)品——自動調(diào)整臂 目前汽車制動間隙自動調(diào)整臂（簡稱自調(diào)臂，ASA）在全球商用車制動系 統(tǒng)上的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，但在我國卻還處于成長期。 國際上大量使用的自調(diào)臂產(chǎn)品通常有 2 種結(jié)構(gòu)：一種是間隙感應(yīng)結(jié)構(gòu)，即 國內(nèi)俗稱的瀚德（Haldex ）結(jié)構(gòu)；另一種是行程感應(yīng)結(jié)構(gòu)，及國內(nèi)俗稱的 （Bendix）結(jié)構(gòu)。 汽車自動調(diào)整臂，最早出現(xiàn)在我國是九十年代中期，當(dāng)時只有幾個專利技 術(shù)，尚不成熟，后來瀚德技術(shù)公開，國內(nèi)有少數(shù)幾個廠家研制，但應(yīng)用效果均 不理想，從此，許多有識之士，開始對自動調(diào)整臂的研究，知道近期已有幾十 項(xiàng)專利，研究人員也由過去的寥寥數(shù)人發(fā)展到幾十人。代表的臂型共有以下幾 種： 瀚德一代為基礎(chǔ)的瀚德臂型 瀚德二代為基礎(chǔ)的瀚德臂型 美國臂型為基礎(chǔ)的具有調(diào)整拐的臂型 以 斜齒輪傳動為特點(diǎn)的臂型o45 以上各種臂型的產(chǎn)品均已投放市場，但投放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于主機(jī)廠需求，究其 原因有以下三種： 技術(shù)尚不成熟，可靠性查故障率高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用者不易掌握，體積大，安裝不便適應(yīng)性差 出廠成本高，導(dǎo)致售價高，無法普及 由于以上原因阻礙了自動調(diào)整臂的普及推廣，早在多年前，國家建設(shè)部就 頒文要求強(qiáng)制采用自動調(diào)整臂，但由于存在上述原因未得實(shí)施，去年國家再次 頒布強(qiáng)制執(zhí)行，情況仍未好轉(zhuǎn)。 鑒于以上，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)下對汽車自動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn) 行優(yōu)化及其預(yù)裝配設(shè)計(jì)。 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義 自動調(diào)整臂作為汽車制動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)之一，在每次剎車系統(tǒng)的運(yùn)作時， 都在為制動間隙的磨損做一定的補(bǔ)償，使得制動鼓與制動蹄之間的間隙永遠(yuǎn)保 持在最佳間隙狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 在汽車制動系統(tǒng)中，用制動鼓和制動蹄的摩擦來實(shí)現(xiàn)制動目的。反復(fù)摩擦 使得制動鼓和制動蹄之間的間隙變大，使得制動效果減弱甚至失效，傳統(tǒng)的手 動使得制動蹄與制動鼓之間的間隙變小會使得制動間隙大小不恒定，從而影響 駕駛者在制動車子時的不適應(yīng)，而且對汽車制動制動系統(tǒng)損耗較大，自動調(diào)整 系統(tǒng)即自動調(diào)整臂解決了這一問題。如圖 1.1，對手動及自動調(diào)整間隙給予直觀 的對比。 本次設(shè) 計(jì)的自動調(diào) 整臂，其主 要目標(biāo)是實(shí) 現(xiàn)以往的汽 車自動調(diào)整 臂的基本調(diào) 整作用即對 汽車制動蹄 與制動鼓的 磨損間隙，通 過對機(jī)車凸輪 軸旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)整進(jìn)而使得制動蹄與制動鼓之間的間隙減小以達(dá)到最佳間隙間 隔。由于，以往的自動調(diào)整臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作者不便安裝，在本次設(shè)計(jì)中，對 調(diào)整臂臂體做了相應(yīng)調(diào)整，使得在安裝過程中可調(diào)節(jié)，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，也相對 簡化，以達(dá)到方便，快捷。 1.3 開發(fā)者的主要工作 開發(fā)者在對汽車制動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行的工作如下： 制動調(diào)整臂蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計(jì)，包括蝸輪和蝸桿的傳動嚙合，在傳動過 程中的受力分析，以及其齒數(shù)模數(shù)的配合。 制動調(diào)整臂的齒條齒輪配合的設(shè)計(jì)，包括齒條和齒輪的傳動嚙合，在傳動 過程中的受力分析，以及齒條的回程。 制動調(diào)整臂單向離合器的設(shè)計(jì)，包括錐形離合器，矩形彈簧和齒輪，在傳 動過程中單向傳動，以及跟蝸桿的配合。 制動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其預(yù)裝配，包括制動調(diào)整臂和凸輪軸的裝配問題。 圖 1.1 手動及自動調(diào)整制動間隙制動效果圖 圖 1.1 手動及自動調(diào)整制動間隙制動效果圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 制動調(diào)整臂的機(jī)構(gòu)和裝配設(shè)計(jì)完成，并驗(yàn)證期正常工作。 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu) 本論文的組織結(jié)構(gòu)如下： 第 1 章：介紹制動調(diào)整臂的開發(fā)背景，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義，開發(fā)者的主要工 作及論文組織結(jié)構(gòu)。 第 2 章：介紹制動調(diào)整臂的相關(guān)技術(shù)，對傳統(tǒng)制動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)介紹，以 及自動調(diào)整臂的工作原理，和裝配介紹。 第三章：介紹了制動調(diào)整臂的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)計(jì)算及軟件設(shè)計(jì)過程。 第四章：校核。 第五章：結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。 第五章：介紹了開發(fā)者在完成制動調(diào)整臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的心得體會。 2 相關(guān)技術(shù)介紹 7 2 相關(guān)技術(shù)介紹 2.1 自動調(diào)整臂介紹 2.1.1 自動調(diào)整臂簡介 剎車間隙自動調(diào)整臂，也稱“自動間隙調(diào)整臂” 或“自動調(diào)整臂”結(jié)構(gòu)視圖如圖 2.1。 自動調(diào)整臂在國外已是成熟技 術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用，近年來， 歐洲、美洲等地區(qū)的載重車、客 車、及掛車制造商均已將其作為 整車的標(biāo)準(zhǔn)配置。 根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)改革中《汽車 制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能和試驗(yàn)方法》 GB12676-1999 規(guī)定，從 2003 年 10 月 1 日必須強(qiáng)制使用剎車間隙 自動調(diào)整臂，考慮到目前自動調(diào) 整臂在國內(nèi)應(yīng)用所出現(xiàn)的系列問 題，經(jīng)國家發(fā)改委會議研究，法 規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行的時間推遲到了 2004 年 10 月 1 日。 目前世界上專業(yè)生產(chǎn)自動調(diào)整臂的最大廠家是瑞典 Haldex 公司，其全球市 場占有率高達(dá) 50%，該產(chǎn)品經(jīng)過二十多年的開發(fā)、使用和完善，已經(jīng)十分成熟。 國內(nèi)的東風(fēng)車橋有限公司使用的自動調(diào)整臂正是在瑞典 Haldex 公司產(chǎn)品的基礎(chǔ) 上作了部分改善而開發(fā)得來的。 2.1.2 自動調(diào)整臂特點(diǎn) a. 使用自動調(diào)整臂后，車輛行駛時具有如下特征： （1） 確保車輪具有恒定的剎車間隙，剎車安全可靠； （2） 制動分泵推桿行程短，制動迅速可靠； 圖 2.1 自動調(diào)整臂結(jié)構(gòu)視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （3） 制動前制動分泵推桿始終處于初始位置，確保了最佳的剎車力矩； （4） 使所有車輪的制動效果一致、穩(wěn)定； （5） 減少了壓縮空氣的消耗量，延長了空壓機(jī)、制動分泵和壓縮空氣系統(tǒng) 中其它部件的壽命； （6） 減少材料消耗，延長了剎車部件的使用壽命； （7） 安裝使用方便，減少了人工維修次數(shù)，提高了經(jīng)濟(jì)效益； （8） 調(diào)整機(jī)構(gòu)被封閉在殼體之內(nèi)受到很好的保護(hù)，從而避免了受潮、臟物 及碰撞等。 2.1.3 自動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu) 自動調(diào)整臂 中重要零合件如 圖 2.2： 殼體 蝸輪、蝸桿 單向離合器 總成（由齒輪、 方鋼彈簧和內(nèi)齒 套組成） 齒條、控制 環(huán)、螺旋壓縮彈 簧 2.2 自動調(diào)整臂工作原理介紹 自動調(diào)整臂的功能應(yīng)該是精確記錄由于摩擦襯片磨損引起的間隙增加量， 并且精確地將剎車間隙調(diào)整至正常的工作范圍。 制動時調(diào)整臂的角行程可劃分為三部分： 間隙角度，對應(yīng)于制動鼓和摩擦襯片的正常間隙； 超量間隙角度，對應(yīng)于因摩擦襯片磨損而增加的間隙； 彈性角度，對應(yīng)于由制動鼓、摩擦襯片以及制動分泵和制動系統(tǒng)動力傳動 圖 2.2 自動調(diào)整臂結(jié)構(gòu)爆炸圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 時引起的彈性。 間隙自動調(diào)整時應(yīng)盡量避開角行程中的彈性角度。若不區(qū)別超量間隙角度 與彈性角度，一律隨時加以補(bǔ)償，將會造成調(diào)整過頭，以致引起“拖磨” 甚至“抱 死”。 開始剎車時，調(diào)整臂帶動凸輪軸轉(zhuǎn)過間隙角度和超量間隙角度，并精確記 錄產(chǎn)生的磨損。此時凸輪角行程處于間隙區(qū)，間隙區(qū)的特點(diǎn)是制動力矩變化不 大。 繼續(xù)剎車時，凸輪角行程進(jìn)入彈性變形區(qū)，制動力矩急劇上升，直至車停 住。松開踏板，剎車回程，制動力矩下降，凸輪角行程回到間隙區(qū)。自動調(diào)整 臂根據(jù)剎車時記錄的超量間隙，內(nèi)部調(diào)整機(jī)構(gòu)通過蝸輪帶動凸輪軸轉(zhuǎn)過一定角 度，從而完成一次調(diào)整。工作原理圖如圖 2.3。 圖 2.3 自動調(diào)整臂工作原理圖 3 自動調(diào)整臂的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 10 3 自動調(diào)整臂的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 3.1 自動調(diào)整臂設(shè)計(jì) 3.1.1 自動調(diào)整臂設(shè)計(jì)任務(wù) a. 自動調(diào)整臂設(shè)計(jì)重要性 根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)改革中《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能和 試驗(yàn)方法》GB12676-1999 規(guī)定，從 2003 年 10 月 1 日必須強(qiáng)制使用剎車間隙自 動調(diào)整臂，考慮到目前自動調(diào)整臂在國內(nèi)應(yīng)用所出現(xiàn)的系列問題，經(jīng)國家發(fā)改 委會議研究，法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行的時間推遲到了 2004 年 10 月 1 日。 目前世界上專業(yè)生產(chǎn)自動調(diào)整臂的最大廠家是瑞典 Haldex 公司，其全球市 場占有率高達(dá) 50%，該產(chǎn)品經(jīng)過二十多年的開發(fā)、使用和完善，已經(jīng)十分成熟。 國內(nèi)的東風(fēng)車橋有限公司使用的自動調(diào)整臂正是在瑞典 Haldex 公司產(chǎn)品的基礎(chǔ) 上作了部分改善而開發(fā)得來的。 b. 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 根據(jù)需要完成的部件的功能，根據(jù)要求進(jìn)行原理設(shè)計(jì)， 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并作出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖； 將各完成機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為運(yùn)動及承載執(zhí)行部件，進(jìn)行其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作出相應(yīng)的 三維結(jié)構(gòu)圖，建立各構(gòu)成零件的三維零件圖； 完成調(diào)整臂整體裝配圖； 對裝配過程中的干涉進(jìn)行檢驗(yàn)。 c. 技術(shù)指標(biāo)調(diào)整臂每次調(diào)節(jié)一行程、調(diào)整間隙推進(jìn) 0.1mm；可實(shí)現(xiàn)連續(xù)正向 調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)時無須其它增壓方式，調(diào)節(jié)驅(qū)動力 20-30N。 3.1.2 蝸輪蝸桿配合 本小結(jié)對蝸輪蝸桿的配合和計(jì)算做進(jìn)一步的計(jì)算，以及其校核。 a. 蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）蝸桿材料選用 一般不重要的蝸桿用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理；高速、重載但載荷 平穩(wěn)時用碳鋼、合金鋼，表面淬火處理；高速、重載且載荷變化大時，可采用 合金鋼滲碳淬火處理。 （2）原始數(shù)據(jù)選用 蝸桿頭數(shù) 1?Z 蝸輪齒數(shù) 302 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 軸面齒形角 oa20? 蝸桿直徑系數(shù) 1q 變位嚙合中心距 mw35 （3） 基本參數(shù)選擇和計(jì)算 1.蝸桿軸向模 故取模數(shù) (3.1)2?tm 2.蝸桿螺牙升 推出 (3.2) 3.蝸桿法面模數(shù) 則?costnm? mn91.? (3.3) 4.蝸桿軸面齒形角選用其值 oa20 5.蝸桿法面齒形角 o? 6.齒頂高系數(shù) 1?ah 7.徑向間隙系數(shù) 2.0??c 8.非變位嚙合中心距 代值得 (3.4)40?a 9.蝸桿徑向變位系數(shù) 代值得 (3.5)1?x （4） 蝸桿幾何尺寸計(jì)算 10.蝸桿分度圓直徑 即 (3.6)qmdt?118 11.蝸桿齒頂高 代值得 (3.7)tah?121?ah 12.蝸桿齒根高 代值 (3.8)tafc)(1???4.1f 13.蝸桿齒頂圓直徑 即 (3.9)112aahd0? qZ1ta2??wt )( 21Zqma?twx?? oqZ7.16tan? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 14.蝸桿齒根圓直徑 (3.10)1521??afhd 15.蝸桿節(jié)圓半徑 (3.11)61?twxm 16.蝸桿螺牙工作長度查表 3-1-10 公式計(jì)算 (3.12)27)5.10(1???twmZL 17.蝸桿軸向齒距 (3.13)?2?txp 18.蝸桿螺牙導(dǎo)程 (3.14)61xzZ 19.蝸桿分度圓軸向齒厚 代值得 (3.15)14.3?xs 20.蝸桿分度圓法向弦齒厚 (3.16)3cos1? ??xns 21.蝸桿分度圓法向弦齒高 (3.17)21? ?tanmh （5） 蝸輪幾何尺寸計(jì)算 22.蝸輪分度圓（節(jié)圓）直徑 (3.18)4822?Zdtw 23.蝸輪齒頂高 (3.19)3)(2???tamxh 24.蝸輪齒根高 (3.20)21???tafc 25.蝸輪齒頂圓直徑 (3.21)5022?ahd 26.蝸輪齒根圓直徑 (3.22)422??af 27.蝸輪外徑 (3.23)50.12??taHmd 28.蝸輪齒圈寬度 (3.24)37.12ab 29.蝸輪齒冠頂圓半徑 tx)2(? 82???tfacdR(3.25) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 30.蝸輪齒冠半包角 (3.26) 31.蝸輪分度圓弧齒厚 (3.27) 32.蝸輪齒無根切最小中心距 < (3.28)40)cos(5.021min ???aZdata 33.蝸輪齒不變尖最大中心距 (3.29) b. 蝸輪蝸桿的校核 （1） 蝸輪蝸桿傳動受力分析 當(dāng)不計(jì)摩擦力影響時，各力的大小可按下列各式計(jì)算，各力的單位均為 N。 (3.30) (3.31) (3.32)aFtrn21? (3.33) 已知任務(wù)中需滿足 20—30N 的驅(qū)動力則蝸輪切向力 取最大值 30NNFt302? 帶入以上公式則可得： ； ； ； ；NFr121?mT?720Fat921?mT?18 。n3. （2） 蝸桿傳動強(qiáng)度計(jì)算 (3.34) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 11-8 查得?Z6.2??Z 其中 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 11-5； 取值 1.3~1.6； 取VAK??A?KVK ofd50182????)t(2? ttxsaaZdata ?????90)1824.06.5.0(.21mx ? 121dTFat?21ta ???cos2coscos21 nntnan adT?][ 32HEHaT??? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1.1~1.2，則計(jì)算可得 K 取 1.4。 (3.35) 由以上可知 MPH52??][][?NH (3.36) (3.37)9460817523.0602 ???hLjnMPaH1][? ? 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)符合要求。 （3） 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (3.38) 可根據(jù)蝸輪當(dāng)量齒數(shù)及蝸桿的變位系數(shù) 查圖FaY 2x機(jī)械設(shè) 計(jì)圖 11-19 得 65.2?Fa =0.88 (3.39) 聯(lián)立以上則 MPaF2.7?? (3.40)NFK][? (3.41) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 11-8 可得 ][?F? 聯(lián)立以上 故設(shè)計(jì)合理。繪制三維圖如下圖 3.1；圖 3.2 蝸輪三維圖][F?? 160aZEK781 ??YmdKTFa215. ?32cosZV?o140??? N6910? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 3.1.3 齒輪齒條配合 本小結(jié)對自動調(diào)整臂的齒輪齒條配合作進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，計(jì)算及其校核。 齒輪齒條配合相當(dāng)于一個 d 無窮大的外齒輪與小齒輪內(nèi)嚙合。由此計(jì)算齒 輪齒條配合。 a. 齒輪齒條配合設(shè)計(jì) （1） 齒輪齒條材料選用 因?yàn)辇X輪齒條無需過大載荷，而且傳動平穩(wěn)，故暫 設(shè)其采用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （2） 齒輪齒條計(jì)算 小齒輪需和蝸桿配合暫設(shè)其內(nèi)徑 m15?內(nèi)d 小輪 401?Z 5.2?Pm 圖 3.1 蝸桿三維圖 圖 3.2 蝸輪三維圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 模數(shù) (3.42) 齒形角 oa20? 分度圓直徑 (3.43)181mZd 齒頂圓直徑 (3.44)20)(21??????yhaa 齒根圓直徑 (3.45)mcdaf 171? 齒高 (3.46)hfa5.)(5.0121??? 分度圓弦齒厚 (3.47) s21 基圓直徑 (3.48)madb7.8co1? （3） 齒輪齒條校核 1） 齒輪的受力分析 (3.49)12dTFt? (3.50)atrn (3.51)Ftncos? 由于任務(wù)中提及驅(qū)動力為 20~30N，即 NFt30? 則可知 ； 。mNT??270n32? 2） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (3.52) bmYKFSatO?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ； 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-2 得 ； 圖 10-8??KVA?A 1?AKV ；1.VK 查表 10-3 ； 查表 10-4 ；則計(jì)算得a 1FaH? 09.,.??FH2.? 查表 10-5SaFY, 65.1,4.2?SaFaY 5.0,1?mb 聯(lián)立以上 故合格][97.FOFOMPa??? 3） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (3.53) 推導(dǎo)出 (3.54) 查表 10-6 可得 EZ (3.55)3.0?u 聯(lián)立以上得 符合要求。 設(shè)計(jì)齒輪齒條三維圖如下圖，齒輪條 3.4；齒輪圖 3.3 EcaHZp?????bdKFtEH15.2??28MPaZ?][412HH??? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 3.1.3 單向離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單向離合器由離合環(huán)，矩形彈簧和離合齒輪組成。 離合環(huán)內(nèi)部有圓柱面和錐面，內(nèi)圓柱面上有直齒，錐面上有圓錐直齒。離 合齒輪內(nèi)的圓錐直齒與蝸桿上的圓錐直齒嚙合，當(dāng)離合環(huán)帶動蝸桿每轉(zhuǎn)一個齒， 就進(jìn)行一次間隙補(bǔ)償。原理圖如下圖 3.5。 因?yàn)槠湟c蝸桿配合暫設(shè)其內(nèi)徑均為 14mm，外徑暫定為 20mm。 矩形彈簧外徑為 15mm,內(nèi)徑為 14mm,厚度為 1mm。 繪制單向離合器三維圖如下，圖 3.6 離合環(huán)，圖 3.7 矩形彈簧，圖 3.8 齒 輪。 圖 3.3 齒輪三維圖 圖 3.4 齒條三維圖 圖 3.5 單向離合器三維爆炸圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 3.1.4 臂體設(shè)計(jì) 臂體除了要保護(hù)調(diào)整臂內(nèi)部結(jié)構(gòu)外還須安裝方便，需固定結(jié)構(gòu)所以需要有 螺紋孔，故暫定臂體為圖 3.9。 圖 3.6 離合環(huán)三維圖 圖 3.7 離合器彈簧 圖 3.8 離合器齒輪 圖 3.9 臂體三維圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 3.2 自動調(diào)整臂裝配 3.2.1 調(diào)整臂內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配 由于調(diào)整臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，姑且先對其內(nèi)部做簡單裝配，如下圖 3.10。 圖 3.10 調(diào)整臂內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 3.2.2 調(diào)整臂總體結(jié)構(gòu)裝配圖 自動調(diào)整臂的裝配是在自動調(diào)整臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，對其結(jié)構(gòu)裝配的最重要 一步，下面我們就只陳列 其裝配圖，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，在對臂體和外部結(jié) 構(gòu)做透明裝配，其裝配圖 如下，圖 3.11。 3.3 調(diào)整臂的安裝 3.3.1 基本傳動說明 起始位置： 如圖 3.12 為自動調(diào)整 臂外部安裝結(jié)構(gòu)，連接板 25 被固定在支架上，齒條 19 與控制環(huán) 24 的槽口上端 相接觸。槽 口的寬度決 定了剎車片 與制動鼓之 間的設(shè)定間 隙值。 轉(zhuǎn)過間 隙角： 圖 3.11 調(diào)整臂裝配圖 圖 3.12 調(diào)整臂起始位置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 調(diào)整臂轉(zhuǎn)過角 A。此時，齒條 19 向下運(yùn)動與控制環(huán) 24 的槽口下端接觸， 制動蹄張開。當(dāng)存在超量間隙時，剎車片與制動鼓尚末接觸。圖 3.13。 轉(zhuǎn)過超量間隙角 B： 調(diào)整臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動。此時，齒條 19 已和控制環(huán) 24 的槽口下端接觸（控制環(huán) 與固定的控制臂被鉚為一體） ，不能繼續(xù)向下運(yùn)動。齒條驅(qū)動齒輪 6 旋轉(zhuǎn)，單向 離合器在這個方面可以相對自由轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)過角 B 后，凸輪軸帶動制動蹄進(jìn)一步張 開，致使剎車片與制動鼓相接觸。 轉(zhuǎn)入彈性角 C： 圖 3.13 轉(zhuǎn)過間隙角 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 當(dāng)調(diào)整臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，由于剎車片與制動鼓已經(jīng)相接觸，作用在凸輪軸和 蝸輪上的力矩迅速增加,蝸輪 21 作用于蝸桿 9 上的力（向右）隨之增大,使得蝸 桿壓縮彈簧 14 并向右移動，從而導(dǎo)致蝸桿 9 與錐形離合器 4 分離。 轉(zhuǎn)彈性角 C： 調(diào)整臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，齒條被控制環(huán)限制仍然不能向下運(yùn)動而驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動。 這時由于錐形離合器 4 與蝸桿 9 處于分離狀態(tài)，整個單向離合器總成一起轉(zhuǎn)動。 向回轉(zhuǎn)過彈性角 C： 制動開始釋放，調(diào)整臂向回轉(zhuǎn)過角 C。在回位彈簧 17 和 18 的作用下，使 圖 3.14 轉(zhuǎn)過超量間隙角 B 圖 3.15 轉(zhuǎn)入彈性角 C 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 得齒條向下緊帖控制環(huán) 24 的槽口下端。此時，錐形離合器 4 與蝸桿 9 仍處于分 離狀態(tài)齒條可以驅(qū)使單向離合器總成自由轉(zhuǎn)動。 向回轉(zhuǎn)入間隙角 A： 隨著剎車片作用于制動鼓上壓力的釋放，作用于凸輪軸和蝸輪的力矩消失， 蝸輪 21 向右施加給蝸桿 9 的力也消失，彈簧 14 復(fù)原，推動蝸桿向左移動，使 得蝸桿與錐形離合器 4 從新嚙合。 向回轉(zhuǎn)過間隙角 A： 調(diào)整臂向回轉(zhuǎn)過 A。齒條 19 向上運(yùn)動，與控制環(huán) 24 的槽口的接觸從下端 變?yōu)樯隙恕? 向回轉(zhuǎn)過超 量間隙角 B： 調(diào)整臂繼續(xù) 轉(zhuǎn)動回到起始位 置。此時，齒條 19 已與固定的控 制環(huán) 24 的槽口 上端相接觸，受 其限制不能繼續(xù) 向上移動。當(dāng)調(diào) 整臂回轉(zhuǎn)時，齒 條驅(qū)動齒輪 6 轉(zhuǎn) 圖 3.16 向回轉(zhuǎn)過彈性角 C 圖 3.17 轉(zhuǎn)回超量間隙角 B 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 動，這時單向離合器和錐齒離合器均處于嚙合狀態(tài)，使得蝸桿 9 隨齒輪一起轉(zhuǎn) 動，蝸桿驅(qū)動蝸輪 21，蝸輪驅(qū)動凸輪軸，面對面凸輪輛的轉(zhuǎn)動使得超量間隙減 小。由此完成一次制動間隙自動調(diào)整。 3.3.2 自動調(diào)整臂安裝說明 a. 安裝說明 自動調(diào)整臂的安裝：帶控制臂和限位支架的剎車間隙自動調(diào)整臂的安裝。 安裝前，確保制動氣室推桿處于初始位置。 將隔離襯套裝到凸輪軸上，貼近氣室支架凸輪軸孔端面，以保證剎車間隙 自動調(diào)整臂（以下簡稱調(diào)整臂）與支架之間合適的間隙。 將調(diào)整臂安裝到凸輪軸花鍵部分上，應(yīng)確保調(diào)整臂殼體上箭頭所指方向與 氣室推桿前進(jìn)方向一致，對花鍵時盡可能使調(diào)整臂接近氣室推桿聯(lián)接叉。順時 針旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭，使調(diào)整臂逐漸轉(zhuǎn)入聯(lián)接叉內(nèi)，直至聯(lián)接叉銷孔與 調(diào)整臂上的銷孔自然對正，然后將圓柱銷輕松插入并通過聯(lián)接叉和調(diào)整臂銷孔， 鎖上開口銷（注意：安裝過程中不能改變氣室推桿初始位置；聯(lián)接叉銷孔與調(diào) 整臂上的銷孔一定要自然對正） 。 將調(diào)整臂的控制臂向其上箭頭所示方向推動，直至推不動為止，目的是為 了確保剎車襯片與制動鼓之間的設(shè)定間隙。 將限位支架預(yù)安裝在指定位置，再將控制臂與限位支架角向可靠聯(lián)接，上， 最后緊固限位支架于車橋上，緊固力矩不小于 20N.m（注意：安裝過程中控制 臂的角向位置不能改變，并且保證控制臂的自然形狀，不產(chǎn)生附加應(yīng)力） 。 HALDEX 公司的改進(jìn)型剎車間隙自動調(diào)整臂，可先將限位支架緊固于指定 位置上，緊固力矩不小于 20N.m，然后將控制臂推到限位支架方位，再與其角 向可靠聯(lián)接，其它要求不變。 在凸輪軸軸端裝上調(diào)整墊片及開口銷（或軸向限位板、彈簧墊圈及固定螺 栓） ，確保調(diào)整臂在凸輪軸軸向有 0.5~2mm 的間隙，否則重新調(diào)整。 用扳手順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭，直到轉(zhuǎn)不動為止，此時剎車蹄片 和剎車鼓接觸，然后再逆時針旋轉(zhuǎn)該蝸桿的六方頭 1 圈（此時轉(zhuǎn)動力矩較大， 有咔咔的響聲） ，嚴(yán)禁使用風(fēng)動或電動工具旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭。 檢查制動器總成間隙，若出現(xiàn)下列情況之一者，則需重新裝配或更換制動 器零部件，并再按本條進(jìn)行檢查：①單個制動器總成上下蹄片中部間隙值相差 大于 0.3mm；② 左右制動器總成上下蹄中部對應(yīng)點(diǎn)間隙值趨勢不一致（如：左 制動器上蹄間隙值大，下蹄間隙值小，而右制動器上蹄間隙值小，下蹄間隙值 大；或左制動器上蹄小下蹄大，而右制動器上蹄大下蹄?。?。 不帶控制臂和限位支架的剎車間隙自動調(diào)整臂的安裝：安裝前，拆掉氣室 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 自帶的聯(lián)接叉，確保制動氣室推桿處于初始位置。 將隔離襯套裝到凸輪軸上，貼近氣室支架凸輪軸孔端面，以保證剎車間隙 自動調(diào)整臂（以下簡稱調(diào)整臂）與支架之間合適的間隙。 將調(diào)整臂上自帶的專用聯(lián)接叉拆掉，將其與氣室推桿聯(lián)接在一起，并鎖緊 氣室推桿上的備緊螺母，并再次確保制動氣室推桿處于初始位置。 將拆掉專用聯(lián)接叉的調(diào)整臂安裝到凸輪軸花鍵部分上，應(yīng)確保調(diào)整臂殼體 上箭頭所指方向與氣室推桿前進(jìn)方向一致，對花鍵時盡可能使調(diào)整臂接近裝配 到氣室推桿上的聯(lián)接叉。用扳手旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭（可輕按齒條，防止 掉出） ，使調(diào)整臂逐漸轉(zhuǎn)入聯(lián)接叉內(nèi)，直至聯(lián)接叉大銷孔與調(diào)整臂上手柄部分的 銷孔自然對正，然后將圓柱銷輕松插入。 再反方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭（力量比上述旋轉(zhuǎn)力量明顯沉重，并輕 按齒條） ，仔細(xì)地將聯(lián)接叉的小銷孔與調(diào)整臂上齒條的銷孔自然對正，然后將小 圓柱銷輕松插入。 將各圓柱銷的平墊圈、開口銷裝好。 檢查調(diào)整臂的安裝角度，應(yīng)保證調(diào)整臂蝸輪中心到調(diào)整臂手柄部分銷孔中 心的連線與氣室推桿夾角在 95°～105° 范圍內(nèi)，否則應(yīng)重新調(diào)整。若角度大于 105°，應(yīng)將聯(lián)接叉再擰出若干圈；若小于 95°，應(yīng)將聯(lián)接叉再擰進(jìn)若干圈（擰后 切記要鎖緊氣室推桿上的備緊螺母） 。 在凸輪軸軸端裝上調(diào)整墊片及開口銷（或軸向限位板、彈簧墊圈及固定螺 栓） ，確保調(diào)整臂在凸輪軸軸向有 0.5~2mm 的間隙，否則重新調(diào)整。 用扳手旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭，直到轉(zhuǎn)不動為止，此時剎車蹄片和剎車 鼓接觸，然后再反方向旋轉(zhuǎn)該蝸桿的六方頭 1 圈，嚴(yán)禁使用風(fēng)動或電動工具旋 轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭。 檢查制動器總成間隙，若出現(xiàn)下列情況之一者，則需重新裝配或更換制動 器零部件，并再按本條進(jìn)行檢查：①單個制動器總成上下蹄片中部間隙值相差 大于 0.3mm；② 左右制動器總成上下蹄中部對應(yīng)點(diǎn)間隙值趨勢不一致（如：左 制動器上蹄間隙值大，下蹄間隙值小，而右制動器上蹄間隙值小，下蹄間隙值 大；或左制動器上蹄小下蹄大，而右制動器上蹄大下蹄?。?。 自動調(diào)整臂的拆卸： 帶控制臂和限位支架的剎車間隙自動調(diào)整臂的拆卸： 拆下制動氣室聯(lián)接叉與調(diào)整臂聯(lián)接的開口銷、圓柱銷。 拆去控制臂與限位支架之間的聯(lián)接螺柱、螺母、彈簧墊圈及平墊圈。 拆去凸輪軸軸端的調(diào)整墊片及開口銷（或軸向限位板、彈簧墊圈及固定螺 栓） 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 用扳手逆時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭（此時轉(zhuǎn)動力矩較大，有咔咔 的響聲） ，使調(diào)整臂逐漸從聯(lián)接叉中移出，最后拆掉調(diào)整臂。 不帶控制臂和限位支架的剎車間隙自動調(diào)整臂的拆卸： 拆下專用聯(lián)接叉與調(diào)整臂聯(lián)接的開口銷、圓柱銷。 拆去凸輪軸軸端的調(diào)整墊片及開口銷（或軸向限位板、彈簧墊圈及固定螺 栓） 。 用扳手旋轉(zhuǎn)調(diào)整臂蝸桿的六方頭，使調(diào)整臂逐漸從聯(lián)接叉中移出，最后拆 掉調(diào)整臂。 b. 使用過程中的注意事項(xiàng) 如果在使用過程中控制板斷了，必須盡快換控制 板或總成；用手用力推控制板，鉚合處不能轉(zhuǎn)動；把扭力扳手放入六角頭測蝸 桿的力矩（第六步中用扭力扳手） ，如果力矩小于 18N.mm，調(diào)整臂已失效，應(yīng) 更換。如果不能及時更換,必須手動調(diào)到合理制動間隙。 4 校核 28 4 校核 4.1 校核計(jì)劃及執(zhí)行情況 測試的目的應(yīng)該是從復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中找出結(jié)構(gòu)的安全或其他隱患并加以修改。 所以，結(jié)構(gòu)測試不能證明結(jié)構(gòu)是完美的，它只能證明結(jié)構(gòu)可以按照設(shè)計(jì)正常運(yùn) 作。下節(jié)再對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。 本結(jié)構(gòu)使用了白盒測試方法。白盒測試又稱為結(jié)構(gòu)測試，白盒測試對其初 始給定數(shù)據(jù)看是否達(dá)到用戶所需結(jié)果。 測試項(xiàng)目： a. 單向連續(xù)傳動測試 由于結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)有單向離合器，當(dāng)齒條帶動齒輪逆時 針旋轉(zhuǎn)時，離合環(huán)錐面直齒和蝸桿錐面直齒嚙合使其連動，當(dāng)齒條帶動齒輪順 時針旋轉(zhuǎn)時，矩形彈簧受力伸長使得離合環(huán)與蝸桿分離，則單獨(dú)轉(zhuǎn)動，故可達(dá) 到單向連續(xù)