6t内燃平衡重式叉车制动系统设计
引言
本次毕业设计的选题为车辆制动系统，范围主要是针对于叉车进行的制动系统设计。
众所周知，一般情况下，制动系统是车辆必不可少系统之一，其性能好坏关乎到车辆的安全性，是设计者及质检部门所应该注意的方面。对于设计者来说，在设计车辆制动系统时，首先必须了解所适用车辆的工作环境及频繁程度，其次必须考虑在车辆上的安装位置及空间，还有就是在满足制动条件下，尽可能使设计符合人机学原理，即在保证安全的同时也要保证其安装的可行性及操作的轻便性和舒适性。
本次所设计的是6t内燃平衡重式叉车制动系统，所满足的条件就是：叉车空载时以20km/h的速度行驶其制动距离不大于6m。
在设计之前首先先要对叉车有较深入的了解，所以，我在已经学过叉车构造与设计这门课的同时，又查阅了很多书籍及网上的资料。我发现对于很多中小吨位及一些叉车，一般大都采用鼓式制动器，很少采用盘式制动器。但由于盘式制动器相对于鼓式制动器有很多的优点，所以大有取代鼓式制动器的趋势。但由于中小吨位叉车安装尺寸的限制，所以一般采用不了盘式制动器。然而，对于大吨位的叉车完全没有这个限制。所以，这次设计我打算做有关于大吨位叉车盘式制动器的设计。
对于车辆来说制动系统大同小异，所以，在设计时，我主要参照了汽车有关制动器的设计。但由于汽车是前后轮均制动，而叉车只是前轮制动。因此二者还是有相当一部分区别的。在设计时，考虑到车辆应该有停车和行车制动系统所以我设计了两套制动系统，且二者相对独立。其中行车制动系统 为人力液压式，停车制动系统为机械式。
车辆制动器一般都采用摩擦式的类型，即作用在摩擦衬上一挤压力，从而产生摩擦力致使车辆减速从而停止。行车制动系统与停车制动系统所用原理相同，不同的是行车制动系统人作用的力是通过油缸传递的，而停车制动系统是完全通过机械传动的。
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6t内燃平衡重式叉车制动系统设计
第1章 绪论
1.1制动系统概述
使车辆强制减速或停止的过程称为制动。其实质是利用制动器的摩擦消耗车辆的动能，使之转化为热量散发掉，从而使车辆的行驶速度降低；当车辆停止后，利用制动器的摩擦力矩使车辆不因外力的作用而自行运动。
制动性能是指使行驶中的车辆按要求迅速减速以致停止的能力。制动性能的好坏，对车辆完成作业任务，提高生产率及保证行驶的安全起着很重要的作用。
1.2制动系统的功能
制动系统是车辆安全行驶的重要装置。它必须具备如下基本功能： 1）在车辆行驶过程中，能以适当的减速度使车辆降速行驶直至停车。
2）在车辆下坡时，为避免车辆在本身重力分力作用下不断加速，应进行制动，使之保持适当的稳定车速。
3）车辆停放时，使车辆在原地可靠地停住。
为此，车辆一般均具有两套制动系统： 一套为行车制动系统，他用以实现前两项功能。由驾驶员通过制动踏板来操纵，当踏下制动系统时起制动作用，松开制动踏板后，制动作用即行消失，故也称为脚制动系统，此类制动器亦可兼作驻车制动之用。
另一套为停车制动系统，它主要用来实现第三项功能，并有助于车辆在坡道上起步，以防止车辆向下滑溜。这套制动系统通常用制动手柄操纵，并锁止在制动位置上，当驾驶员离开车辆后仍能可靠地保持在制动状态，故也称为手制动系统。
1.3对制动系统的要求
为保证行驶安全，制动系统应满足如下要求： 1）工作可靠，制动器产生的制动力矩应满足车辆对制动性能的要求。叉车空载，车速20km/h,要求制动距离不大于6m。
2）制动平稳，制动力与操纵力成正比，制动时左右制动轮上的制动力矩应平稳增加，且保持相等，放松制动踏板时，制动作用应迅速消失。制动器不自行制动，不抱死，不失灵，制动效果不随温度等环境因素变化。
3）操作轻便，脚踏板力不应超过500N，行程不得大于150mm。维修、调整应便利，特别是摩擦副磨损后，最好能实现自动调整。
4）制动作用滞后时间尽可能短，即从踩下制动踏板到制动器起作用的空行程时间越短越好。
5）由于叉车前、后行驶的时间接近，故要求制动系统保证前行与后行的制动效能基本相同。
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第2章 方案选择
2.1传动形式：液力传动 2.2制动器选型
制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。电磁式制动器虽有作用滞后性好、易于连接而且接头可靠等优点，但因成本高，只在一部分总质量较大的商用车上用作车轮制动器或缓速器；液力式制动器一般只作缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器。
摩擦式制动器按摩擦副结构形式不同，可分为鼓式，盘式和带式三种。带式制动器只用作中央制动器；鼓式和盘式制动器的结构形式有多种。
盘式制动器的制动盘有两个主要部分：轮毂和制动表面。轮毂是安装车轮的部位，内装有轴承。制动表面是制动盘两侧的加工表面。它被加工得很仔细，为制动摩擦块提供摩擦接触面。整个制动盘一般由铸铁铸成。铸铁能提供优良的摩擦面。制动盘装车轮的一侧称为外侧，另一侧朝向车轮中心，称为内侧。
盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧表面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器一般用于大吨位叉车上。
制动盘制动表面的大小由盘的直径决定。大型车需要较多制动功能，它的制动直径达12in或者更大些。较小较轻的车用较小的制动盘。通常，制造商在保持有效的制动性能的情况下，尽可能将零件做的小些，轻些。
按轮毂结构分类，制动盘有两种常用型式。带毂的制动盘有个整体式毂。在这种结构中，轮毂与制动盘的其余部分铸成单体件。
另一种型式轮毂与盘侧制成两个独立件。轮毂用轴承装到车轴上。车论凸耳螺栓通过轮毂，再通过制动盘毂法兰配装。这种型式制动盘称为无毂制动盘。这种型式的优点是制动盘便宜些。制动面磨损超过加工极限时能很容易更换。 制动盘可能是整体式的或者通风的。通风的制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片。这种结构使制动盘铸件显著的增加了冷却面积。车轮转动时，盘内扇形叶片的旋转增加了空气循环，有效的冷却制动。
盘式制动器具有散热快，重量轻，构造简单，调整方便等优点。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。虽然盘式制动器的制动盘与空气接触的面积很大，但很多时候其散热效果还是不能让人满意，于是有的制动盘上又被开了许多小孔，加速通风散热以提高制动效率，这就是通风盘式制动器。一般来说，尺寸大的制动盘要比尺寸小的制动盘散热效率高，而通风盘则要比实体盘的散热效率高。
根据制动盘固定元件的结构形式，盘式制动器可分为钳盘式制动器和全盘式制动器两类。
钳盘式制动器
钳盘式制动器的固定摩擦元件是制动块，装在与车轴连接且不能绕车轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅
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30o~50o,故盘式制动器又被称为点盘式制动器。
全盘式制动器
全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转都是圆盘形的，分别称为固定盘和旋转盘。其结构原理和摩擦离合器相似。
多片全盘式制动器的各盘都封闭在壳体中，散热条件较差。因此，有些国家正在研制一种强制液冷多片全盘式制动器。这种制动器完全封闭，内腔充满冷却油液。冷却在制动器内受热升温后，被液压泵吸出，而后被压送入发动机水冷系中的热交换器，在此受发动机冷却水的冷却后再流回制动器。
钳盘式制动器按制动钳的结构不同，分为以下几种。 1.固定钳式
制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧装设制动块促动装置，以便分别将两侧的制动块压向制动盘。这种形式也成为对置活塞式或浮动活塞式。 固定钳式制动器存在着以下缺点： 1）液压缸较多，使制动钳结构复杂。 2）液压缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动的钳内油道或外部油管来连通。这必然使得制动钳的尺寸过大，难以安装车的轮毂内。 3）热负荷大时，液压缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化。 4）若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。 这些缺点使得固定钳式制动器难以适应现代汽车的使用要求，故70年代以来，逐渐让位于浮钳盘式制动器。
a)固定钳式 b)滑动钳式 c)摆动钳式 图2.2 2.浮动钳式 （1）滑动钳式
制动钳可以相对于制动盘作轴向滑动，其中只有在制动盘的内侧置有液压缸，外侧的制动块固定安装在钳体上。制动时活塞在液压作用下使活动制动压靠到制动盘上，而反作用力则推动制动钳体连同固定制动块压向制动盘的另一侧，直到
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两制动块受力均等为止。 （2）摆动钳式
它也是单侧液压缸结构，制动钳体与固定在车轴上的支座铰接。为实现制动，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。显然，制动块不可能全面而均匀的磨损。为此，有必要经衬块预先作成楔形。在使用过程中，衬块逐渐磨损到各处残存厚度均匀后即应更换。
浮钳盘式制动器的制动钳一般设计得可以相对制动盘转向滑动。其中，只在制动盘的内侧设置液压缸，而外侧的制动块则附加装在钳体上。 浮动钳式制动器的优点有：
1）仅在盘的内侧有液压缸，故轴向尺寸小，制动器能进一步靠近轮毂；
2）没有跨越制动噢案的油道或油管，加之液压缸冷却条件好，所以制动液汽化的可能性小； 3）成本低
4）浮动钳的制动块可兼用于驻车制动。
与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点： 1） 热稳定性好。原因是一般无自行增力作用。衬块摩擦表面压力分布较鼓
式中的衬片更为均匀。此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题。因此，前轮采用盘式制动器，汽车制动时不易跑偏。
2） 水稳定性好。制动块对盘的单位压力高，易将水挤出，因而浸水后效能
降低不多；又由于离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一，二次制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。
3） 制动力矩与车运动方向无关。
4） 易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。 5） 尺寸小，质量小，散热良好。
6） 压力在制动衬块上分布比较均匀，故衬块上磨损也均匀。 7） 更换制动块简单容易。
8） 衬块与制动盘之间的间隙小（0.05~0.15mm），从而缩短了制动协调时
间。
9） 易实现间隙自动调整。 盘式制动器的主要缺点是：
1） 难以实现完全防尘和锈蚀（封闭的多片式全盘式制动器除外）。 2） 兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。 3） 在制动驱动机构中必须装用助力器。
4） 因为衬块工作面积小，所以磨损快，寿命低，需用高材质的衬块。
因此，从结构，散热，技术，成本等多方面考虑，决定采用浮钳盘式制动器。
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