[发明专利]楔形自增力盘式制动器的设计方法

摘要

本发明公开了一种楔形自增力盘式制动器的设计方法，其步骤如下：1.楔形自增力盘式制动器的总体设计：楔形自增力盘式制动器的结构设计；楔形自增力盘式制动器中主要零部件的结构设计与楔形自增力盘式制动器中各零部件的装配关系设计。2.楔形制动块顶角的设计：满足楔形自增力盘式制动器所需自增力倍数；满足楔形制动块所需回复力与防止在发生热衰减现象时制动效能丧失过大，热衰减比率n/n1的值越大，表示热衰减越小；热衰减比率n/n1的值越小，表示热衰减越严重。所以设计楔形制动块的顶角时，应综合考虑满足楔形自增力盘式制动器所需自增力倍数、满足楔形制动块所需回复力与防止在发生热衰减现象时制动效能丧失过大，选取一个楔形制动块顶角α的优化值。

主权项

1.一种楔形自增力盘式制动器的设计方法，其特征在于，所述的楔形自增力盘式制动器的设计方法的步骤如下：1)楔形自增力盘式制动器的总体设计：(1)楔形自增力盘式制动器的结构设计所述的楔形自增力盘式制动器包括制动钳体(1)、楔形制动块(2)、2个结构相同的摩擦衬片(3)、固定制动块(5)、4～6个结构相同的滚柱(6)、密封圈(7)、轮缸活塞(8)、轮缸(9)、2个结构相同的挡板(11)、制动钳导向架(13)、挡块(14)与三爪弹簧夹(15)；(2)楔形自增力盘式制动器中主要零部件的结构设计a.楔形制动块的结构设计所述的楔形制动块(2)设计成一个横截面为直角三角形的由斜边面、大直角边面、小直角边面与同和斜边面、大直角边面、小直角边面垂直的前后端面所围成的空心柱体，斜边面与大直角边面之间的夹角被称为楔形制动块(2)的顶角，楔形制动块(2)的前后端面上设置有横截面为矩形的突出的导轨，横截面为矩形的突出的导轨和大直角边面平行；b.制动钳体的结构设计所述的制动钳体(1)设计成一个由制动钳口与轮缸(9)铸造而成的一体件，制动钳体(1)的顶端面为一矩形的平面，制动钳体(1)上端的前端面与后端面上沿X方向分别设置有突出的横截面为矩形的前端长条形凸台与后端长条形凸台，制动钳体(1)中的轮缸(9)左端面的上端设置一个平行于YOZ平面的平面，制动钳体(1)中的制动钳口的内侧面是一个与水平面夹角为一定值的斜平面，该夹角的大小和楔形制动快(2)中的楔角相等，制动钳体(1)中的制动钳口的左端设置一个轮缸(9)，轮缸(9)的回转轴线与制动钳口的内侧面平行，轮缸(9)的内壁上设置有安装密封圈(7)的密封圈槽，轮缸活塞(8)安装在轮缸(9)内；c.挡板的结构设计所述的楔形自增力盘式制动器中的楔形制动块(2)的两侧对称设置有挡板(11)，两挡板(11)为结构相同的矩形板类结构件，两挡板(11)的上端均布有安装螺栓的通孔，两挡板(11)下端的内侧面上设置有与楔形制动块(2)两端面上的横截面为矩形的导轨为滑动连接的横截面为矩形的导向槽，横截面为矩形的导向槽和矩形挡板(11)的纵向对称面平行，两挡板(11)上设置有安装滚柱(6)的4～6个结构相同的圆轴孔，安装滚柱(6)的4～6个结构相同的圆轴孔的对称轴线相互平行并处于同一平面内，4～6个结构相同的滚柱(6)两端的滚轴与两挡板(11)上的4～6个结构相同的圆轴孔为间隙配合，挡板(11)上安装滚柱(6)的4～6个结构相同的圆轴孔的对称轴所处的平面和横截面为矩形的导向槽平行并处于横截面为矩形的导向槽的上方；d.制动钳导向架的结构设计制动钳导向架(13)设计成一个由上制动钳口与下制动钳口组成的U字形的结构件，制动钳导向架(13)的下制动钳口的内侧面为一水平面，下制动钳口内侧面的周边设置有横截面为矩形的长条形凸台，相邻两根长条形凸台是断开的，左侧长条形凸台、前端长条形凸台与右侧长条形凸台的外端面和制动钳导向架(13)下制动钳口的左端面、前端面与右端面在同一平面内，制动钳导向架(13)的上制动钳口的顶端面与内侧面为平面，制动钳导向架(13)上制动钳口的中心处设置有矩形通孔，制动钳导向架(13)的左端与右端设置有左端凸耳与右端凸耳，左端凸耳的左端与右端凸耳的右端沿Z轴方向设置有导向销通孔，制动钳导向架(13)上制动钳口前后端设置有前端长条形上凸台与后端长条形上凸台，前端长条形上凸台与后端长条形上凸台的内侧面上沿X方向设置两条横截面为矩形的前端长条形槽与后端长条形槽，制动钳导向架(13)上制动钳口的左侧端面上设置有两个螺钉孔，制动钳导向架(13)上制动钳口的右端设置有右端长条形上凸台；(3)楔形自增力盘式制动器中各零部件的装配关系设计制动钳体(1)的上端装入制动钳导向架(13)上制动钳口上的前端长条形上凸台、右端长条形上凸台、后端长条形上凸台与采用螺钉安装在制动钳导向架(13)上制动钳口的左端面上的挡块(14)之间，其中：制动钳体(1)中与XOZ平面平行的两侧面和制动钳导向架(13)上制动钳口的前端长条形上凸台与后端长条形上凸台的内侧面接触连接，而制动钳体(1)中与YOZ平面平行的两侧面和采用螺钉安装在制动钳导向架(13)上制动钳口的左端面上的挡块(14)的右端面与制动钳导向架(13)上制动钳口的右侧长条形上凸台的内侧面不接触，制动钳导向架(13)上制动钳口的内侧矩形环面和制动钳体(1)的顶端面接触滑动连接；制动钳导向架(13)上制动钳口的前端长条形上凸台与后端长条形上凸台设置的前端长条形槽与后端长条形槽和制动钳体(1)上的前端长条形凸台与后端长条形凸台相配合，制动钳体(1)中的制动钳口的内侧面与4～6个结构相同的滚柱(6)接触连接，4～6个结构相同的滚柱(6)和处于其下方的楔形制动块(2)的大直角边面接触连接，楔形制动块(2)的斜边面上粘接有第一个摩擦衬片(3)，楔形制动块(2)的小直角边面通过三爪弹簧夹(15)与固定于制动钳体(1)中的制动钳口左端的轮缸(9)中轮缸活塞(8)的伸出端连接，楔形制动块(2)的小直角边面与轮缸(9)的中心轴线垂直，密封圈(7)安装在轮缸(9)内壁上的密封圈槽里，轮缸活塞(8)与轮缸(9)之间为间隙配合的滑动连接，固定制动块(5)固定于制动钳导向架(13)中的下制动钳口的内侧面上，第二个摩擦衬片(3)的底面与固定制动块(5)上表面粘接，2个结构相同的挡板(11)通过螺栓安装在制动钳体(1)中的制动钳口的两侧端面上，2个结构相同的挡板(11)的内端面与楔形制动块(2)的前后端面为间隙配合，2个结构相同的挡板(11)内侧的矩形导向槽和楔形制动块(2)的前后端面上的突出的导轨配装在一起为滑动连接，2个结构相同的挡板(11)上的4～6个结构相同的圆孔与4～6个结构相同的滚柱(6)两端的滚轴配装在一起为间隙配合；2)楔形制动块顶角的设计(1)满足楔形自增力盘式制动器所需自增力倍数a.楔形自增力盘式制动器的制动效能因数为：c*=2μ1tanα-μ1]]>c^*--楔形自增力盘式制动器的制动效能因数；μ1--楔形制动块与制动盘间的摩擦因数；α--楔形制动块的顶角，单位.度；b.而传统盘式制动器的制动效能因数为：c＝2μ1在同等促动力下，楔形自增力盘式制动器的制动力将是传统盘式制动器制动力的1/(tanα-μ1)倍，选择适当的楔形制动块的顶角α，可获得一定的自增力倍数；c.根据楔形自增力盘式制动器的自增力倍数曲线得出设计中要求楔形制动块的顶角α要满足α＞arctanμ1的条件；根据楔形自增力盘式制动器的自增力倍数曲线又得出为了获得较大的增力倍数，使楔形制动块的顶角α的值尽量接近arctanμ1的值；(2)满足楔形制动块所需回复力楔形制动块(2)所需回复力为：T＝N1cosα(μ1+μ2-tanα)T——使楔形制动块退出制动工况所需拉力；N1——楔形制动块与制动盘间的正压力；μ1——楔形制动块与制动盘间的摩擦因数；μ2——楔形制动块与制动钳体间的摩擦因数；(3)防止在发生热衰减现象时制动效能丧失过大a.当楔形自增力盘式制动器各个部件都处于良好工作状况时，楔形自增力盘式制动器的自增力倍数为b.当楔形自增力盘式制动器长时工作以后，或发生热衰减时，摩擦因数变为μ，自增力倍数变为c.热衰减比率n/n1的值可以反映热衰减情况的严重程度，由试验得出，为了防止在发生热衰减等现象时楔形自增力盘式制动器制动效能丧失过大，应该增大楔形制动块的顶角α的取值；(4)所以设计楔形制动块的顶角时，应综合考虑满足楔形自增力盘式制动器所需自增力倍数、满足楔形制动块所需回复力与防止在发生热衰减现象时制动效能丧失过大，选取一个楔形制动块顶角α的优化值。