机电一体化系统设计课程设计说明书.doc

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1、机电一体化系统设计课程设计说明书 机电一体化系统设计综合课程设计计算说明书设计题目: 站立式单人电动代步车 设计组长： 陈文凯 设计成员: 张雪涛 马祥尧 陈立伟 邢海兵 段志明 专 业： 机电一体化 班 级： 09机制一班 指导教师: 孙艳萍 设计时间： 2012 年3 月20 日 至2012 年6 月 8 日自动控制与机械工程学院2012年2月 任务分配总体设计及减震系统设计：陈文凯传动系统设计：张雪涛 马祥尧动力电机及控制系统:马祥尧 邢海兵电力供电系统：邢海兵制动系统设计:陈立伟转向机构设计:段志明目 录任务分配1第一章 绪 论41.1 产品设计背景41.2 系统总体方案设计简述5第二

2、章 方案设计62.1 性能要求62。2 设计思路82.3 整体车辆以及各部件尺寸8第三章 传动系统的设计93.1 电机、链及链轮的设计和选择93。2 轴承的选择133.3 轴的校核13第四章 转向系统的的设计174.1 转向系统的作用意义174。2 转向系统的设计定位174。3 转向系统设计方案的选择184.4 转向系统的结构设计194.5 转向系统的总装配254。6 转向角度254.7 设计计算264.8 小结26第五章 制动系统275.1 液压盘式制动系统的结构275.2 设计计算285.3 应注意的问题32第六章 缓冲与减震系统的设计及计算356.1 缓冲与减震系统的作用以及原理356。

3、2 缓冲弹簧的设计计算386。3 缓冲及减震系统的截图43第七章 代步小车的控制电路系统设计457。1 代步小车控制系统电路总体设计思想457.2 电机选择：467。3 调速及控制电路47第八章 供电部分538.1 蓄电池的选择538。2 充电器的选择558.3 注意事项：58第九章 总 结59参考文献60第一章 绪 论1.1 产品设计背景从1990 至今：石油资源的日益减少、大气环境的污染严重，让人们重新关注的电动车。 1990年之前提倡使用电动车主要还是以民间为主。比如1969年建立的民间学术团体组织：世界电动车协会(World Electric Vehicle Association）

4、。世界电动车协会每一年半在世界不同国家和地区举办专业电动车学术会议和展览Electric Vehicle Symposium and Exposition（EVS）。 1990年代开始各个主要的汽车生产厂家开始关注电动车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动车领域。 在1990年1月的洛杉矶汽车展上,通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。 1992年福特汽车使用钙硫电池的Ecostar , 1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV， 1996年法国雷诺汽车的Clio, 1997年丰田的Prius混合动力轿车下线， 1997年日产汽车世界上第一辆使用锂离子电池的电动车Prairi

5、e Joy EV， 1999年本田汽车发布、销售混合动力 Insight。对于现在市面上的种种电动自行车的情况来看，有许多的不足之处，大多数的电动自行车的情况都源于从摩托车的设计理念和思想，并没有真正意义上的专门针对电力提供动力的代步小车的设计,而且针对电机提供动力的代步小车设计上处于一个混乱的情况,例如电机的功率过大，导致使用人在使用的过程中对于速度的控制完全由人控制，没有很好的调节控制，存在许多的安全隐患，从而不能保证人员的安全。而针对这类情况我国出台的政策有了一定的规范。电动自行车的市场前景是广阔的，对于现在许多的环境污染和化石资源的大量消耗,对于电力能源作为动力的电动机，其污染小,发展

6、前景广阔，拥有不可替代的作用.所以对于电动车的开发拥有许多的要。是未来各行业的发展方向之一。1。2 系统总体方案设计简述对于电动代步车的设设计有以下几点要求：1. 以蓄电池作为辅助能源2. 具有良好的脚踏骑行功能，能实现人力骑行、电动或电助力功能；3. 最高车速不超过30公里每小时；4. 车重量不大于50kg；5. 蓄电池可持续提供动力行驶4060公里。第二章 方案设计图2。1 系统总体原理图2。1 性能要求一般电动车的性能指标是一个重要的指标，其各项指标是否达到国家安全标准不仅影响产品能否进入市场出售，而且关乎着每一个乘客的生命安全.因此这是一个非常重要的项目，具有非常重要的实践意义。普通电

7、动自行车最重要的配件是电机，一辆电动自行车的电机基本决定了这辆车的性能和档次。目前电动自行车所使用的电机大都是高效稀土永磁电机，其中主要又分高速有刷齿轮减速电机、低速有刷电机和低速无刷电机三种，目前以高速有刷齿轮减速电机性能最好，价格也贵;低速有刷电机要便宜一些，但性能要差一些；无刷电机由于对控制器质量要求极高,上市的品牌不多。本站立式单人电动代步车运用了一般电动自行车的供能模式-采用电池供能,采用直流电动机作为动力源。由于本车采用了普通电动车的的供能和动力提供方式，因此在电池的选择以及电动机的选择上与普通电动车的选择具有部分的相同。（1）工作要求: 自重: 40kg 最大载重量： 110kg

8、 最大行驶速度： 30km/h 最大爬坡角度： 30 满电量最大行驶路程： 40km 50km 充电时间： 4h 7h（2）电池选用铅酸蓄电池（具体电池的参数性能以及充放电将在第八章做具体介绍）；选用电池电源型号及具体参数：镍氢电池: 36V/48V 12AH3充电器输入电压： AC 220V 50HZ充电器输出电压： DC 36V充电时间： 47小时百公里耗电: 1。2KW/h过流保护: 13。51A / 151A欠压保护: 31。50。5V / 420.5V（3)电动机选择，根据国家标准以及系统的要求，电动机的 性能参数如下：电机额定电压: 48V电机额定功率: 500W电机额定转速： 3

9、30n/min电机额定转矩： 7N。m / 5.5N.m驱动方式： 电机后轮驱动调速方式： 转把无级调速2.2 设计思路 该车设计采用四轮方式,其中以后轮驱动为驱动方式（具体驱动动力以及驱动原理,驱动部件及其相关零件设计将于第三章中具体介绍）,转向以前轮转向为转向方式，运用牛头式转向柄。总系统包括一下几个子系统:传动系统（第三章）、转向系统(第四章）、制动系统(第五章）、减震与缓冲系统（第六章）、电路控制系统（第七章）、电池充放电系统（第八章）等。驾驶方式为站立式,刹车制动为摩托式制动方式。2。3 整体车辆以及各部件尺寸车宽：500mm 车长:1400mm车高：1500mm转向架:1200mm

10、外轮直径:250mm前轴宽：550 mm后轴宽:500mm车辆地盘最低点距地面高度：100mm车辆保险杠宽： 230mm第三章 传动系统的设计3。1 电机、链及链轮的设计和选择1、电机选用图3。1电机电机型式： 稀土永磁无刷直流电动机；电机额定电压: 48V;电机额定功率： 500W;电机额定转速： 330r/min；电机额定转矩： 7N.m；驱动方式: 电机后轮驱动；调速方式: 转把无级调速；确定计算功率：查表可得：=0.1，=1.1，选用单排链，则计算功率为: =1。01.10.5=0.55KW2、链轮选择：（1）材料选择：链轮无剧烈冲击，耐磨性较好，故可选用：45钢（淬火加回火）(2)传

11、动比:=2；（3）小链轮：模数m=2，齿数z1=17；图3.2 小链轮（4)大链轮:模数m=2，齿数z2=34；图3.3 大链轮3、链的设计计算:图3。4 链 （1） 选择链条型号和节距：由=0.55KW及n=330r/min，查图表，可选：08A型链条；查表得，链条节距为：=12.70mm，滚子外径d=7.95，内链板高度h=12.07，内链节链宽b=7.85，销轴直径d0=3。96，极限拉伸载荷Q=13.8KN；图3.5 A系列滚子链的额定功率曲线（v0。6m/s)表3.1：滚子链规格和主要参数 链号 节距p 排距p1 滚子外径 内链节内宽b1 销轴直径d2内链板高度h2极限拉伸载荷（单排

12、）Q 每米质量（单排）q （mm) （kN) (kg/m) 05B 8。00 5.64 5.00 3.00 2。31 7。11 4。4 0。18 06B 9.525 10。24 6。35 5.72 3。28 8.26 8.9 0.40 08B 12.70 13.92 8。51 7。75 4。45 11。81 17.8 0。70 08A 12.70 14。38 7.95 7。85 3。96 12。07 13。8 0.60 10A 15。875 18。11 10。16 9.40 5.08 15.09 21.8 1。00 (2） 计算链节数和中心距：初选中心距： =(3050） =381635mm取

13、：a=400mm，相应链长节数为： = =62.99+25.5+0。23 =88。72取链节数为：Lp=89查表得:=0.124则最大中心距为：链速V为：V = =1。18m/s查表可知:该传动链可用开式链轮传动。3。2 轴承的选择图3。6 轴承轴承 （用于后轴车轮轮毂）：选用深沟球轴承6000系列，型号:6002，内径:15mm,外径:32mm，宽9mm,额定载荷:5。58KN，极限转速：18000r/min，重量：0。03KG/套；3.3 轴的校核图3。7 轴1、抗扭强度校核 (1) 预选轴的直径为,材料40，G=80MP, ,已知z1=17，z2=34,=2;电机 P1=0。5KW,n1

14、=330r/min，链传动的机械效率=0。9所以:P2= P1 =0.50.9 =0.45KW由得： 165r/min由 得： （2）由强度条件得： (:抗扭截面系数 ：许用切应力）=160MP =13。6mm（3） 由刚度条件得： （G=80MP） （4) 抗弯强度校核图3。8 轴弯矩图 A点:B点:C点：由上计算可得： =600N M=4.104所以：由得：所以，预选的最小轴径满足要求。第四章 转向系统的的设计4.1 转向系统的作用意义转向系统是代步车的核心系统之一，也是在我们实际应用中最经常直接接触的系统，我们对代步车的主要控制就是车辆的转向。因为当今的车辆还不具备智能性,因此如何乘车到

15、达目的地必须由人力控制。转向系统是实现小车功能不可缺少的系统之一。除此之外,转向系统对车辆的安全运行也起着至关重要的作用。转向系统的安全与否直接关系到乘坐者的人身安全。因此转向系统的灵敏性和稳定性是设计者首要考虑的问题。因此在设计转向系统时必须要对转向系统的一些功能进行限制，例如对车辆最大转向角的控制范围,对载重和车体重量的控制等。4.2 转向系统的设计定位现代汽车转向系统多数采用液压和机电结合的结构，纯机械结构的比较少，但是在电动车等代步车中，液压和机电结合结构用的较少，原因之一是这类车辆的重量较轻,载重不大，手动机械控制易于操作，便于掌握使用。最主要的原因还有车辆的体积很小，不便于安装液压

16、等体积较大的系统。此外,代步车的价格一般较为低廉，因此如果安装此类成本较高的系统很不经济,无法适应市场的形式。为适应现代的市场化趋势,我们必须使用最简易的设计，达到最优的使用效果。这样才能在节约成本的同时,更好满足顾客的要求，获取最大的利润。考虑到以上因素的综合影响，结合我们现有的知识和技术水平分析，采用简便的,稳定的,灵敏的机械转向系统符合现在的市场情况,能很好达到设计目的,使我们能更好发挥想象力,是在设计过程中的首选！4。3 转向系统设计方案的选择根据调查，生活中常用的转向系统大致分为三大类。一是反向盘式转向操作系统；二是手动拉杆操作式转向系统；三是车把式操作转向系统。三种系统的应用范围也

17、各不相，最常见的是方向盘式转向系统，也是汽车转向的经典系统，它大多采用方向盘带动齿轮齿条结构运动将立式旋转运动改变为横向直线进给运动.操作此类转向系统必须经过专门的培训,取得驾驶资格，经过长期的训练才能掌握其操作方法；拉杆操作式转向系统并不常见，主要用于工程建筑等大功率机械，例如推土机,装载机，挖机等，因为这类机械不仅车辆的移动需要转向，而且车体的分离运动，车底盘和工作机的相对移动也需要转向，而且这类机械大部分使用液压结构，拉杆操作式转向系统便于液压系统的操作。使用此类转向系统非常复杂，要经过专门的学习,还要具有相当长一段时期的操作经验才能掌握，适用于具有相对分离运动的车体。把式操作系统在日常

18、生活中也非常普遍，主要用于低载荷，低速度，小功率的日常代步双轮车，我们见到的自行车电单车,摩托车都等都是采用把式操作转向系统，这种系统为家庭小功率，低速度代步车经常使用的转向系统,易于实现无角度比例的转向,系统的整体结构较为简单，涉及液压以及机电结合的系统少,而且操作方便,稍加练习就能快速掌握车的操作方法。是低速度代步车的首选系统。考虑到我们的代步小车的车速限制范围为30km/h，车辆载人总重仅有150kg，为操作方便我们完全可以使用把式操作转向系统结构,在双轮车的单轮转向系统基础上加以改进，实现四轮小车的前轮双轮转向控制。4。4 转向系统的结构设计为实现转向系统的操作和安全性及稳定性要求，转

19、向系统的结构主要设计为以下主要部件组成：(1）车把：我们经常见的车把有曲线式车把结构，和直线式车把结构，曲线式车把主要适用于车辆的其他系统如刹车系统,供电系统等在车把上定位较少的车辆,如老式自行车车把上只有一个刹车系统.直线式车把加工制造方便，便于安装供电系统的控制开关，因此我们使用直线车把作为电力代步车的车把,该零件的材料为45钢，毛坯为锻件，由于45钢有良好的切削加工性，加工时不会出现难加工现象。模锻毛坯表面光滑，余量分部均匀，不会产生打刀现象，由于毛坯是锻件，在加工前应经正火处理改善加工性能后再进行加工.加工完毕后在外层镀铬防锈,同时满足零件的美观性，是零件不易被刮出划痕.如下图所示：图

20、4。1 转向把车把的中间部位用于与转向轴的安装定位。（2）转向轴：转向轴是实现转向的核心部件之一，主要用于传递转动扭矩，四轮汽车的转向轴大多为分级结构,车轴分为几段，并用标准万向轴链接,但是我们的代步车体积很小，难以安装多级轴，因此使用单级轴转向，不仅节约空间,而且提高了转向系统的稳定性,更便于安装.材料选择上可选45钢。而零件是细长轴类零件，在粗加工时可采用两顶尖定位的方法,以保证基准统一，工序采用“粗车调质精车”工来确保加工质量,精加工采用磨削的方法保证零件的表面质量要求。零件的热处理要求为调质处理，加工过程中应安排在粗加工之后精加工之前进行。同样要求加工完毕后在裸露不凡外层镀铬防锈，以延

21、长小车的使用寿命，增强美观性。如下图所示:图4.2 转向立轴转向轴的两个端孔分别用于轴与车把的定位和转向轴与转向器的定位。轴的两端倒半径为3mm的圆角，避免安装过程中与套类零件的不完全接触，方便安装。轴的中间部分要用定位套筒固定在车体上，因此该轴很长。（3）轴定位组合件：将转向轴固定在车底盘上的部件，上套筒和下压板之间为车底盘，采用4跟螺栓将定位组合件连同穿过组合件套筒的轴固定在车底盘上，保证车底板与车把杆最低点的垂直距离为120mm,方便操作者站立操作。该零件的材料为铸铁,毛坯为铸件。制造时要求保证套筒内部的粗糙度值要求一般在Ra3.2以下。安装时最好内加套筒。如下图所示：图4.3 上套筒图

22、4.4 下压板上套筒的4条肋板保证套筒与底板之间的定位刚度。零件表面要做喷漆防锈处理。（4）转向器；转向器是实现系统转向的核心部件之一，主要作用是将转向轴的旋转运动转变为转向拉杆的横向移动,该部件材料要选45钢，制造方法为锻造，以保证零件的机械性能。与转向轴连接部分的套筒内部要求较小的粗糙度值,一般在Ra3.2以下.在与转向拉杆的接触部分因受摩擦力，因此表面粗糙度要求很高。不超过Ra3.0.如下图4.5所示:图4.5 转向器 长方体两端孔用于转向器与转向拉杆的定位,套上两孔用于与转向轴的定位.套上的两根突出的圆柱杆用于限制转向系统的最大转角不超过45度，与下压板反面的四根援助限位体配合完成角度

23、的限位.在正常转动范围内，车辆可以自由转向，当转向到达45度，套上的圆柱杆就会接触下压板底部的限位体，使车辆不能再有更大幅度的转向，以保证车辆行驶过程中转向的安全.另外，此小车的重心相对较高，转弯最大角度的限制可以有效防止车辆侧翻。下压板底部的限位体如下图4。6所示:图4。6四根圆柱限位体中心并不在底板对角线上，而是相对偏移了约3.54mm的位移,保证最大转角的精确性。(5）转向拉杆：转向拉杆式转向系统转向的直接工作者，作用是将横向位移转换为车轮盘的旋转运动.其材料为45钢,制造方式为锻造。,以保证拉杆的力学性能.转向拉杆成对使用才能达到转向的目的。为保证其连接部分的强度，在拉杆工作部分外附加

24、专门的连接部分.为避免应力集中对拉杆的工作寿命产生影响，在拉杆的转折部分必须进行倒圆角。在表面粗糙度方面，拉杆的3个定位部分有粗糙度的要求，部门超过Ra3。2,否则将对拉杆的定位部分磨损严重。拉杆的安装螺栓松紧要适度,保证拉杆能自由转动。制造完毕，要对拉杆的杆部进行喷漆等防锈处理。如下图4.7所示：图4。7 转向拉杆（6）轮盘：轮盘是转向系统实现转向最后一个环节的部件，主要用于转向的直接工作。值得一提的是，轮盘不仅只是单一的转向部件，还是安装前车轮、实现车轮。转向系统、减震系统等与车体连接的重要部件.其形状也较为复杂,适合铸造,材料选择可以为铸铁，盘部可用铝合金。轮盘的设计制造最主要的就是要保

25、证各部分的连接强的，因此部件的各个部分都比较厚大。如下图4。8所示：图4.8 转向轮盘与轮盘相垂直的轴为安装车轮的轴,与轮盘相平行的轴为轮盘连接车体的示意轴,轮盘方条上的两端孔为连接转向拉杆的孔。轮盘方条在铸造后要打磨,保证表面的粗糙度不大于Ra3.2.轮盘连接车体的部分必须安装减震机构，使车辆运行平稳,乘坐舒适。4.5 转向系统的总装配转配是转向系统设计的最后环节。也是保证转向系统工作的最关键环节.以上介绍的所有零件转配在一起必须保证转向系统能正常，平稳的工作。因此要求其装配定位精度不能有太大误差，否则会产生噪音。转配的所有连接环节，除轴定位组合件与底板之间的配合外，都需要润滑。转配总图如下

26、图4。9所示:图4.9以上装配为转向系统的骨架装配,在装配的细节处理上还需要与之相匹配的配合部件，例如除轴定位组合件与底板之间的装配需要外径16mm的螺栓，轴套与轴之间的定位要用外径10mm的螺栓杆件等。4。6 转向角度此系统的转向角度与车把中心和转向轴中心组成的品面垂直的直线方向一致。使用方便灵活。4.7 设计计算小车的总重量为200kg为2000N，小车最大加速度a=0.3m/s作用在前轮轴的最大法向力为Fa=2000N,最大切向力，小车前进时转轴的输出功率 。根据后轮转速与前轮转速相同可知前轮转速为165r/min=2.75r/s。查表得45钢的校核系数A0=110.由以上数据可得轴的最

27、小直径 。选取轴的最小直径为15mm足以满足轴的强的和转矩要求.后轮的载荷要比前轮大的多，前轮使用与后轮直径相同的轴不仅能更好的满足轴的力学性能需求，而且便于制造和装配。但是在使用45钢时要求对45钢作调制和表面渗碳处理，使轴的刚度跟高，使用寿命更长。4.8 小结总体来说，车辆总体像一个“不需要平衡能里，不需要体力的自行车”。易于控制,便于使用，是个人代步工具的最佳选择.第五章 制动系统车辆制动性是车辆的主要性能之一,它直接关系到交通安全.制动器是保证车辆安全行驶的重要部件。它的作用是控制行驶中的车辆的车速，保证车辆以适当的减速度降低车速，并在紧急情况下，使车辆在最短的制动时间（或距离）内稳定

28、可靠地停止行驶。车辆制动器一般为常开操纵机械摩擦式，可分为两大类：鼓式制动器和液压盘式制动器。目前，鼓式制动器和液压盘式制动器在车辆上都有应用。一般前轮有鼓制动和液压制动两种，后轮大部分为鼓式制动，只有大排量车辆后轮才使用液压制动.盘式制动器存在操纵轻便、制动力大,制动安全性好,因此摩托车采用液压盘式制动器是将来的必然趋垫。在代步小车中所用的制动系统类似于摩托车上的制动系统5.1 液压盘式制动系统的结构液压盘式制动系统的结构如图一 所示。它运用杠杆原理和帕斯卡定律，通过制动液将手柄制动力放大并传递到制动钳活塞上，活塞推动摩擦衬片与随车轮一起旋转的制动盘相互摩擦而产生阻碍制动盘运动的力，即为制动

29、力。该制动力通过制动盘传递到车轮，从而达到进行制动的目的动力。制动器工作原理图如图二所示。 图5.1 图5。25.2 设计计算为保证制动器可靠工作，要通过计算制动减速度和地面制动力来计算制动器的管路压力、制动力距、制动液排量和工作行程。2。1 制动减速度和制动效率现按摩托车制动性能试验方法的要求,受试代步车在试验区间至规定的初速度时进行紧急制动，直至停车，制动距离应满足制动性能要求。为了计算方便通常设计摩托车施压制动后为匀减速行驶.初速度为（km/h）,制动距离为（由相关国家标准可知为5m），则满足制动距离要求的最小减速度和制动效率分别为： (1） (2）考虑到从发现障碍物到实施制动，其间经历

30、了反应时间，系统协调时间等因素，所以为了保证制动距离不超过规定性能要求，设计时按规定施加的制动力产生的制动减速度应比（1）式计算值大即：=9。38(m/s2） （3）式中为安全系数，通常 =1.21。5。2。2 地面制动力为了满足制动减速度的要求，摩托车必需获得足够的地面制动力。地面制动力首先取决于制动器制动力,但同时又受地面附着条件的限制。各种路面上的平均附着因数如表5。1 所示。表5。1 各种路面上的平均附着因数Tab 1 The average attaching factor of every road surface路面峰值附着因素滑动附着因素a的最大值沥青或混凝土（干）0.80。9

31、0。757。35沥青(湿)0.50.70。450。65。145混凝土（湿）0。80.76。86砾石0。60.555。39土路(干）0.680。666.37土路（湿）0。650.40.54。41设代步车满载质量为m1（kg)为150千克.摩托车按减速度a 匀减速制动时，地面需提供的总制动为 (4)2。3 管路压力其中R 是车轮的有效半径.磨擦片施加制动盘的制动力矩为P：管路压强,：制动钳活塞总面积：磨擦片与制动盘之间的磨擦系数,常选择之间。R：制动盘有效制半径（约为45mm) 2.4 手柄作用力为了产生管路压力P,所需施加的手柄作用力F 为：式中s2：主油缸活塞面积i: 手柄杠杆比：考虑克服铰支

32、磨擦力和回位弹簧压力的安全因数,一般来说通常取 =，当紧急制动时，满足制动性能要求所计算出的手柄力F 在 范围内正常。设计时,当制动器结构尺寸确定后，应校手柄作用力是否在正常范围内。所需的F 太大,人力无法保证可靠的制动；反之若需施加的F 过小，则制动过于灵敏,紧急制动时前轮容易抱死，导致方向失去控制而发生危险。2.6 制动液排量、工作行程制动液排量影响手柄的行程大小。制动钳的工作排量为式中di：制动钳活塞直径n: 活塞的数目s： 制动钳活钳活塞完全制动时的行程，设计时可取mm考虑到软管的容积变形则制动泵的活塞排量应为 Vi ： 制动钳工作排量 : 制动软管活塞变形=a.La：软管变形系数L：

33、软管长度总泵活塞行程：5.3 应注意的问题3.1制动盘制动盘是制动器的主要零件， 其结构型式和性能对制动器的工作性能影响很大。鉴于摩托车用盘式制动器的工作特性和构造特点的要求， 制动盘应有一定的强度、刚度和耐磨性， 以保证制动的可靠性, 并使摩擦衬片磨损均匀。为此, 摩托车一般采用钢制（2Cr13）制动盘。制动盘表面要淬火(硬度为HRC3545)或氮化处理, 氮化层厚度达0.1mm,氮化后再淬火硬度为HRC50。制动盘工作表面应光滑平整, 两侧表面不平行度和盘面摆差均不应大于0.05mm。 否则会引起制动手柄或踏板振动。制动盘工作时, 由于温度无论是轴向还是径向受热是不均匀的， 加之制动盘厚度

34、较薄0。4mm左右， 从而会引起盘的扭曲。这徉摩擦面上压力分布不均匀性增大出现局部高温而使摩擦衬片的磨损增加。对此， 可采用减少制动盘摩擦环的宽度和在制动盘开若干沟槽或通孔, 以减少摩擦片磨损。制动盘开沟槽和通孔同时可以起到排挤制动盘与摩擦衬片间泥沙的作用.3。2摩擦衬片制动器摩擦衬片是由背板和在其上模压成型的摩擦衬片材料构成.为了使它们连接牢固, 可在钢背上做出几个孔。背板厚度不能过薄否则刚度不足导致磨损不均匀， 可取45mm厚.摩擦衬片一般为扇形或圆形等。摩擦材料应具有足够而稳定的摩擦因数,有较好的耐磨性导热性好有较好的高温机械强度, 不易划伤制动盘表面和产生严重的粘着等。用盘式制动器通常

35、选用粉末冶金摩擦衬片和半金属摩擦衬片， 它们的共同特点是摩擦因数较高仁二一设计时取拜一且稳定, 耐磨性高, 制动性能可靠。半金属摩擦衬片的耐磨性和强度较粉末冶金摩擦衬片好些, 但半金属材料易对制动盘表面造成损伤， 对此可加入少量合金元素以改善对制动盘的耐磨性.有关指标可查相应摩擦材料的国家标准.3。3.密封圈密封圈除起到密封制动液的作用外, 还起到自动调整制动盘与摩擦衬片之间间隙的作用.制动间隙乙的大小与橡胶密封圈的弹性有关。如果弹性过大, 制动间隙（0.10.2mm)。超过正常值范围， 造成制动时活塞行程过大,直接影响制动的灵敏度.同时, 泥沙等也易带入制动盘和摩擦衬片之间而加速摩擦衬片的磨

36、损。如果弹性过小， 则制动间隙。过小.直接的反映是制动解除时, 制动钳活塞不回位，摩擦衬片与制动盘不脱开产生拖带力矩。可见设计时, 密封圈弹性的大小是一个重要因素.3。4 制动软管制动总泵与制动钳是由制动软管连接的。制动软管在制动液压力作用下的容积变形是影响制动系统管路压力和制动手柄踏板行程的重因素。由于制动手柄踏板行程有限， 所以对制动软管的容积变形要求很高, 变形系数尽可能小。在选择制动软管时要对其变形系数有所了解。总之，液压盘式制动器具有操纵轻便、制动力大，制动安全性好等优点.在摩托车上采用液压盘式制动器将成为未来的发展趋垫。设计液压盘式制动器时，要充分虑整车的大小及最高车速，设计合理的

37、管路压车和手柄作用力，不能使制动减速度过大和过小，也要使手柄作用力在人体较为服适的范围。同时也要控制盘式制动器各零部件的质量，才能达到制动器上述的性能评价指标。第六章 缓冲与减震系统的设计及计算缓冲与减震在任何车辆系统中都是重要的部分，它不仅能够使骑乘者的骑乘更加舒适,而且由于现在的减震系统一般都装有气压或液压减震，使得车辆的行驶更加的安全，不易侧翻。现代减震系统已经被设计者们设计的非常完美，在我们随处可见得汽车上，现代减震系统的巨大作用对汽车总体性能发挥着巨大的作用。6。1 缓冲与减震系统的作用以及原理 悬吊是大多数人改装计划的第一步，而悬吊的改装通常都是由换装一套较硬的避震器开始着手。弹簧

38、最主要的功用是用来消除行经不平路面的震动，既然有了可消除震动的弹簧，那么又要避震器做什么呢？避震器它并不是用来支持车身的重量而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量.假如你开过避震器坏掉的车,你就可以体会车子通过每一坑洞、起伏后余波荡漾的弹跳，而避震器正是用来抑制这样的弹跳。没有避震器将无法控制弹簧的反弹,车子遇到崎岖路面时将会产生严重的弹跳,过弯时也会因为弹簧上下的震荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。最理想的状况是利用避震器来把弹簧的弹跳限制在一次。阻尼功用及做功原理:当我们以一固定的速度压缩或拉伸避震器其所产生的阻力就称为阻尼.这阻力来自于避震器作动时，活塞会把阻尼油加压使其

39、通过小孔径的阀门,如果改变阀门的孔径就可以改变阻尼的大小。在日本自动车规格（JASO C602）规定以作动速度0.3m/s时的阻力大小来代表避震器的性能，我们称为阻尼系数，单位为Kgf，所谓较硬的避震器就是作动时可产生比较大的阻力。当我们让避震器以非常慢的速度压缩或拉伸时,它的阻力只有来自机构内部的摩擦力，阻尼油几乎不产生阻力.但是当作动速度增加时,阻力的增加会和避震器作动速度变化率的平方成正比，也就是说作动速度增为2倍时阻力却会增为4倍. 避震器的阻力可分为压缩和回弹两部份，压缩阻力和弹簧的硬度有加成效果，作动时可增加弹簧的强度，而回弹阻力则是发生在弹簧受路面冲击压缩后的反弹行程，这也是避震

40、器存在的最大理由，它是用来抵挡弹簧压缩后再将轮胎压回地面的力量，减缓反弹的冲击并保持车辆的平稳。一般道路用的避震器，吸震行程的阻力通常远小于回弹行程,因为吸震行程的阻力太大时会影响行路舒适性,对道路用车来说冲击时和反弹时的阻尼力量比值大约是1:3，但对赛车来说则为1：21:1.5,较高的比值会降低舒适性,但却可改善行经不规则路的循迹性。 避震器的改良 避震器的阻尼作用是把震动冲击的能量转换成热能。假如悬吊产生大幅度的运动，相对的避震器也会产生相当大的阻力来抑制它，这阻力来自避震器的活塞会把油压入通过小的阀门，如此会把阻力变成热.避震器内部产生的热会使阻尼油加温，油加热后黏度会变稀（这反应就如同

41、引擎机油一般）。变稀后的阻尼油会使通过油阀门的阻力变低,降低了阻尼力，我们称为阻尼衰退（Shock Fade）。为了避免阻尼衰退,可由加大避震器或增加阻尼油的容量来改善。所以所谓的高性能的避震器通常都具有是较大的筒径，及较大的阻尼。避震器的另一个问题是阻尼油的气泡问题，避震器作动时活塞为会对阻尼油造成搅动的效果，造成组泥油产生气泡，气泡的产生会造成阻尼的丧失.为了对抗气泡，以除了使用品质较佳的阻尼油外，制造商通常利用田填充高压气体来减少气泡的产生，这做其中最具代性的产品当属Bilstein，Bilstein的产品有一项独特的设计，它有一个气室（Gas Chamber）用来抵抗气泡的产生，这如同

42、用高压来抵抗你的水温问题一样（沸点与压力成正比）。此外这个气室也有有对柱栓的冷却效果，因为柱栓暴露在空气中可获致冷却效果。而油封不良造成的漏油问题则是避震器损坏的一大主因，这直接关系到避震器的耐用性，所以较贵的避震器通常也有较好的油封。 在本次设计中，缓冲及减震器的工作原理图如下图6.1：图6.1缓冲减震系统部分结构装配原理图： 图6.2 图6.36。2 缓冲弹簧的设计计算(1）初始条件的确定（确定为组合弹簧）已知：车辆总重为 车重m=40kg 1)、最小工作载荷及最大工作载荷 由得: 平均分配到四组弹簧上，得: 设车在行走过程中车轮不离开地面,3取最小工作载荷为空载时的载荷的60，即，平均分配到四组弹簧，得： 2）、确定工作行程： 车轮半径为R=125mm，取工作行程H=40R=50mm 3)、弹簧类别 ：确定弹簧类别为类。 4）、确定载荷性质：冲击载荷. 5）、端部结构确定：两端圈并紧并磨平。 6）、弹簧材料: 碳素弹簧钢丝C级，取材料为65Mn。（2）、参数计算 1）、外、内弹簧的最大工作载荷。 2）、外、内的最小工作载荷 3）、外、内弹簧要求的刚度