CSU1020A货车总体设计及前制动器设计CSU1020A货车总体设计及前制动器设计摘要汽车制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系应至少包括行车和驻 车制动装置，有足够的制动效能，工作可靠，任何速度下制动都不应丧失操纵性和方向 稳定性。领从蹄制动器发展较早，其效能及效能稳定性均居于中游，且有结构较简单等 优点，故目前仍相当广泛地用于各种汽车，故本设计采用较常用的鼓式领从蹄式制动器。 通过合理设计汽车的总体尺寸、选择合适的发动机型号以及合适的制动器参数，合理分 配前后制动器的制动力矩，并进行校核，从而保证汽车有良好的制动性能，并且保证此 货车在制动时又能保持良好的汽车方向稳定性和操纵稳定性。关键词：制动系；领从蹄式制动器；货车设计个目录1. 总体设计 11.1轴数、驱动形式、布置形式 11.1.1轴数选择11.1.2驱动形式的选择：4 2 11.1.3布置形式的选择 11.2汽车主要参数设计 31.2.1主要尺寸31.2.2进行汽车轴荷分配 41.3发动机功率、转速、扭矩及发动机型号的确定 41.4汽车轮胎的选择 51.5确定传动系最小传动比，即主减速器传动比 61.6确定传动系最大传动比，从而计算出变速器最大传动比 62、前轴制动器设计 82.1制动系统的结构形式 82.1.1制动管路分路系统形式 82.1.2制动驱动机构的形式 82.1.3制动器的结构形式 82.2制动器的主要参数设计 92.2.1前、后轮制动器制动力矩的确定 92.2.2鼓式制动器主要参数的确定 92.2.3鼓式制动器的设计计算 102.2.4前后制动力分配曲线 122.2.5衬片磨损特性的计算 142.3液压制动驱动机构的设计 152.3.1制动轮缸直径d的确定 152.3.2制动主缸直径d0的确定 152.3.3制动踏板工作行程 Sp 162.3.4制动踏板力Fp 17CSU1020A货车总体设计及前制动器设计3 设计总结 18参考文献 18附录 典型车型的主要参数 19CSU1020A货车总体设计及前制动器设计1 .总体设计已知设计参数如下:装载质量（kg）汽车型号最大总质量（kg）最大车速（Km/h）800CSU1020A245080根据已知数据，查有关书籍得以下初步总体设计方案。1.1轴数、驱动形式、布置形式1.1.1轴数选择根据国家道路交通法规、设计规范及汽车的用途可知，包括乘用车以及汽车 总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、 桥梁限制的不在公路上行驶的 车辆，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。根据GB 1589-2004（2004-04-01发布，2004-10-01实施）道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值中表4汽车、挂车及汽车列车最大允许总质量的最大限值及最大设计总质量的最小限 值，及给定的货车总质量为2450kg，故设计采用两轴方案。1.1.2驱动形式的选择：4X 2汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主 要因素。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之提高，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。 根据参考文献，总质量小于19吨的公路运输车，采用结构简单、制造成本低 的4 X 2驱动形式，故此货车采用4 X 2的驱动形式。1.1.3布置形式的选择本设计采用平头、单排驾驶室发动机前置后驱动形式。分析如下：货车可以按照驾驶室与发动机相对位置的不同，分为平头式、短头式、长头 式、和偏置式四种。货车又可以根据发动机位置不同，分为发动机前置、中置和 后置三种布置形式。平头式货车的发动机位于驾驶室内。这种形式货车的布置特点是发动机在驾 驶员和副驾驶员座位中间，因此驾驶室的前羰不需要凸出去，没有独立的发动机 舱。其优点是：汽车总长和轴距尺寸短，最小转弯直径小，机动性良好；不需要 发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员视 野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；面积利 用率比较高。缺点有：空载时前轴负荷大，因而在坏路上的汽车通过性变坏；驾 驶室有翻转机构和锁上机构，结构较复杂；进出驾驶室不方便；离合器、变速器 等操纵机构复杂；发动机的工作噪声、气味、热量和振动对驾驶员等均有较大影 响；汽车正面与其他物体发生碰撞时，驾驶员和前排乘员易受到严重的伤害。 平 头式货车的发动机可以布置在座椅下后部， 此时中间座椅处没有凸起，可以布置 三人座椅，故得到广泛应用。综合其优缺点，平头货车得到广泛应用。发动机前置后桥驱动的货车的主要优点是：可以采用直列、V型或卧式发动 机；发现发动机故障容易；发动机的接近性良好，维修方便；离合器、变速器等 操纵机构的结构简单，容易布置；货箱地板高度低。主要缺点是：如果采用平头 式驾驶室，而且将发动机布置在前轴之上，处于驾驶员、副驾驶员座位之间时， 驾驶室内部拥挤，隔绝发动机工作噪声、气味、热量和振动的工作困难，离合器、 变速器等操纵机构复杂。发动机中置后桥驱动的货车，可以采用水平对置式发动 机布置在货箱下方，因发动机通过性不好，需特殊设计，故维修不便；离合器、 变速器等操纵机构结构复杂；因发动机距地面近，容易被车轮带起的泥土弄脏； 受发动机位置影响，货箱地板高度高。因为这种布置形式的缺点多，并且难以克 服，故已不再采用。发动机后置后桥驱动的货车是在发动机后置后桥驱动的乘用 车的底盘基础上变型而来的，所以采用已经极少了。它的主要缺点是离合器、变 速器等操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难以及发动机容易被泥 土弄脏；后桥容易超载等。综上所述本方案采用平头式发动机前置后驱动的布置形式。参考车型：SC1023D 和 BJ1032V3JA4-1。1.2汽车主要参数设计1.2.1主要尺寸1）外廓尺寸外廓尺寸的确定需考虑法规、汽车的用途、装载质量及涵洞和桥梁等道路尺 寸条件。根据 GB 1589-2004 （ 2004-04-01发布，2004-10-01实施）道路车 辆外廓尺寸、轴荷及质量限值中表1 -2汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸的最大 限值，并参考现有车型的尺寸，取：5000*1800*2100 mm。2）轴距和轮距根据参考文献中的表1-2各类汽车的轴距和轮距，并参考同类车型，取：轴距2600mm、前轮距1420mm、后轮距1360mm。3）前悬和后悬前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车 和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。增加前悬尺寸，减小了汽车的接近角， 使通过性降低，并使驾驶员视野变坏。因在前悬这段尺寸内要布置保险杠、 散热 器风扇、发动机、转向器等部件，故前悬不能缩短。长些的前悬尺寸有利于在撞 车时对乘员起保护作用，也有利于采用长些的钢板弹簧。对平头汽车，前悬还会 影响从前门上、下车的方便性。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置下上述各总 成、部件的同时尽可能短些。后悬尺寸对汽车通过性、汽车追尾时的安全性、货箱长度、汽车造型等有影 响，并取决于轴距和轴荷分配的要求。后悬长，则汽车离去角小，使通过性降低。 总质量在1.814t的货车后悬一般在12002200mm之间。参考同类车型，并根据参考文献 ，取：前悬1020mm、后悬1380mm。4）车头长度根据参考文献，平头型货车的车头长度一般在14001500mm之间，取：1400mm。5）货车车厢尺寸车厢尺寸要考虑汽车的用途参考同类车型选取，但必须保证运送散装煤和袋 装粮食时能装足额定的装载质量。根据参考文献 ，并参考同类车型，取：第#页共21页CSU1020A货车总体设计及前制动器设计3350*1660*360mm。1.2.2进行汽车轴荷分配根据汽车的驱动形式、发动机位置、汽车结构特点、车头形式及总质量等并参考同类车型和参考文献 中表1-6各类汽车的轴荷分配，选取：车型、卄 +、， 满载空载前轴后轴前轴后轴4X 2后轮双胎，平头式30% 35%65% 70%48% 54%46% 52%1.3发动机功率、转速、扭矩及发动机型号的确定根据已知参数，按公式1-1，估算发动机最大功率Pemax:Pe max1 (mft ( 3600V a maxCdA761403V a max1-1式中的A为正投影面积，根据外形尺寸计算得到，货车Cd取0.81.0式中：A 为正投影面积：1420*2100 mm =2982000mm2 =2.982 m2Cd为空气阻力系数，取0.9n为传动系效率，根据参考文献 ，对驱动桥单级主减速器的4&汽车可取90%，故n取90%fr为滚动阻力系数，根据参考文献 ，对货车取0.02；2g为重力加速度，取9.8m/s ;ma为汽车总质量，2450kg；Vamax为最高车速，80km/h；由以上参数可计算得：Pemax =31.9W。参考SC1023D载货汽车，根据估算出来的最大功率从国内主要汽车发动机 生产厂家的产品中选定发动机型式（汽油机或者柴油机）和型号，国内汽车发动机生产厂家主要有：玉柴、朝柴、解放、东风、长安、柳州动力、云内动力、北京内燃机等，上网查询相关产品的型号及参数，确定发动机型号如下: 发动机的型号及参数：品牌扬动型号YND485Q(46PS)缸数4缸缸径90mm冲程100mm排量2.156L额定功率33.8KW额定功率转速3000rpm最大扭矩118.4N.m最大扭矩转速2100rpm排放达低速货车发动机形式立式、直列、四冲程、水冷1.4汽车轮胎的选择轮胎及车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥（轴）与地面之间传力, 驾驶人员经操纵转向轮，可实现对汽车运动方向的控制。轮胎及车轮对汽车的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳 定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响，因此，选择轮胎是很重要的工作。轮胎及车轮部件应满足下述基本要求： 足够的负荷能力和速度能力；较小的 滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和 良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。根据参考文献以及参考同类车型，选取如下：轮胎数：6个；规格：6.50-16斜交胎；6.50是名义断面宽，代表斜交 胎，16是名义轮辋直径，外直径：765mm。1.5确定传动系最小传动比，即主减速器传动比在选定最小的传动比时，要考虑到最高挡行驶时有足够的动力性能。根据参1-2考文献，发动机最大功率时的车速U p应等于最高车速或略小于最高车速Uamax即主减速器传动比io:io0.377 rr npmaxUamax1-3第#页共21页式中：rr为滚动半径；npmax为发动机额定功率时的转速；Uamax为最高车速（应 根据选定发动机后的参数重新估算），ig为变速器的最高挡传动比，若最高挡为超速挡，则ig=1。由已选轮胎得：自由直径为：d=765mm ; npmax =3000 rpm；由rr =Fd/2