文档介绍：1
1
1
第 12 卷《机械研究与应用》 Vol 12
第 1 期 MECHANICAL RESEARCH &APPLICATION No. 1 1999
·设计与计算·
汽车盘式制动器优化设计
沈荣华邹定平黎桂英
(广东石化专科学校茂名 525000)
摘要以制动时间最短、制动温升最低为目标函数,应用复合型优化方法,对汽车盘式制动器进行了优化设计计算。为实际生产和设计提供
了理论指导。
关键词盘式制动器优化设计目标函数
中图分类号 U 270 2
汽车盘式制动器常规设计是保证制动盘有足够(1) 制动盘尺寸参数:直径 D 、厚度 h ;
的强度和刚度,并验证制动块磨损量,据此选择各结(2) 制动块尺寸参数:表面尺寸为 I × b 、厚度为
构参数。其缺陷是对热负荷的考虑仅凭经验,而缺乏 hp ;
理论指导。因此,在盘式制动器表面温升定量计算的(3) 制动块相对于制动盘的尺寸参数:制动块作
〔1〕
基础上进行优化设计是很有实际意义的。用半径 R1 。
1 数学模型的建立制动块厚度 hp 的确定是一个比较复杂的专项课
为分析问题的方便,作以下假设: 题,在此不作深入分析。从设计制动器的一般要求出
(1) 制动盘为实心盘; 发,为保证制动器有足够的输出力矩,足够的热容量
(2) 制动钳浮动,以消除盘上的弯曲应力; 和散热面积,取 D 、h 、I × b 、R1 这 5 个主要结构参数
(3) 制动块为矩形; 作为设计变量。
(4) 吸收的摩擦热均匀分布在整个制动器上。 1 2 目标函数
1 1 设计变量制动时间对保证汽车安全行驶非常重要。此外,
盘式制动器的结构设计见图 1 所示,包括以下 3 制动摩擦副表面温升直接影响制动器寿命,故取这两
项主要内容: 者为最优化目标。考虑到这 2 项指标在重要程度方
面的差异,引入加权因子,将它们组合到总的目标函
数中:
f ( x) = w1 tz + w2 T
式中: w1 为制动时间 tz 的加权因子,取 w1 = 1 ;
w2 为制动摩擦副表面温升 T 的加权因子, 取
w2 = 0. 5 。
2
tz = 2 G· v0· R/ ( n·μ·π· D2· pL· R1 +
2μr· G· g· R) (1)
2
T = C1· tz (6 tz - 10 Cz· tz +
3 1/ 2
4 C3· tz) (2)
1/ 2
C1 = 1/ (48 Kp· R· I· b) ·α·μ·
2
π· D2· pL· R1 (1 - γ0)
2
C2 = (μ·π· D2· pL· R1) / ( G· R· v0)
式中: tz 为制动时间(s) , G 为车质量(kg) , v0 为制动
前车速(m/ s) , R 为车轮半径(m) , R1 为衬片作用半
径(m) , n 为制动器个数,μ为衬片摩擦系数,μr 为车
轮滚动摩擦系数, Kp 为衬片导热系数〔W/ (m· K) 〕,α
2
为热扩散率(m / s) ,γ0 为热流分配系数, D2 为制动
图 1 卡钳与制动盘的结构关系油缸直径(m) , pL 为制动器管路油压(