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怎样进行 球盘式驻车制动器 增力比的计算 东文武 （武汉0三厂） 当前，采用滚珠斜坡增力原理的球盘式（BIR）综合驻车制动器由于效率高，结构紧凑，抗衰性强，易于电控等优点，在我国正被越来越多的轿车所采用，其取代传统的盘带鼓式（DIH）驻车制动器和杠杆式综合驻车制动器的趋势越来越明显。关于球盘式综合驻车制动器的基本原理已有许多资料进行过详细介绍，而对于其增力比(即活塞输出力与拉索输入力的比值)大小的具体计算方法，尚未见有详细的论叙。本文将从力学平衡的原理探讨球盘式综合驻车制动器增力比的计算方法，并用实际试验数据对理论计算结果进行验证。 1 拉索输入力到活塞输出力的传递过程 图1为球盘式综合驻车制动器内部结构简图。 从图中可看出，在进行驻车操作时，作用于拉索上的拉力Fl通过制动臂作用于驱动轴上，使驱动轴旋转。旋转的驱动轴带动三个斜坡型沟槽中的三个钢球沿斜面向上移动，驱动轴也因此产生向前的轴向位移，并依次推动放置在其前端的减磨垫片，螺杆、螺套、刹车片，从而顶住制力盘产生制动夹紧力Fp。在进行释放操作时，制动臂回复到原位，三个钢球沿斜面向下移动，驱动轴向后移动到初始位置，制动解除。 2) 驱动轴的受力分析 驱动轴受拉索输入力的作用产生运动，与位于缸体上的驱动轴孔内表面、减磨垫片、钢球这三个零件接触，产生相应的力的作用。 轴孔内表面对驱动轴的作用主要是磨擦力矩，由于此处的磨擦力小，孔径小，所以此处产生的对驱动轴的阻力作用可以忽略不计。 减磨垫片与驱动轴产生相对运动和挤压，具有磨擦阻力和正压力。 对于钢球在驱动轴沟槽内的运动情形，现作如下近似假设： ①三个沟槽及钢球的运动过程和受力状态完全一致。 ②钢球和沟槽接触面间的压力作用在半径为r的螺旋线上，其方向位于与轴线平行的园柱面内。 根据以上二个假设，可做如下简化： ①将三个钢球及沟槽作为一个钢球及一个沟槽来对待。 ②将沟槽沿空间螺旋线所在的园柱面展开成一个斜平面。 经过如此的简化之后，可建立如图2 所示的力学分析模型，就是将驱动轴看作是一个夹在钢球和减磨垫片之间左右移动的锲形块, 由此作出的以驱动轴为研究对象的受力图如图3，图4所示。 其中： * T为由拉索输入力所产生的对锲形块的拉力。 * N1 为钢球对沟槽的正压力 * N2 为减磨垫片对驱动轴的正压力, 根据作用力与反作用力相等的原理，N2就是活塞的夹紧输出力Fp。 * f1 为来自钢球的磨擦力，其大小为μ1N1。 * f2 为来自减磨垫片磨擦力，其大小为μ2N2。 3) 驻车正程的增力比的计算 根据图3所示驱动轴正程的受力图，由共点力的平衡原理，有： T=N1sin(θ)+μ2N2+μ1N1cos(θ) N2+μ1N1sin(θ)=N1cos(θ) 解此方程组可得： N2=T N2=T 即Fp= Fl*L/r 由此得正程的增力比为 K正= 4) 驻车回程的增力比的计算 同理，由图4所示的驱动轴回程的受力图，可推导出回程的增力比为 K回= 5) 实际验证计算方法的有效性 下面以某车型球盘式综合驻车制动器为例, 通过公式计算结果与实际试验结果的比较, 来验证上面计算方法的有效性。 实测卡钳有关的几个参数分别为: L=66mm; r=11mm; μ=0.06;θ=14.5。 由增力比计算公式得：K正=18.8 K回=30.2， 所以，输入力与输出力的关系式为： 由此得出的理论曲线及数据如图5，表1所示。 图5 理论与试验曲线 表1 计算与试验数据表 该卡钳在驻车制动钳拉力试验台上进行了实测试验，实测得到的试验曲线和数据也列在图5和表1中。进行对比可以看到，两组数据是比较接近的，理论数据与试验数据的差率在10%左右，特别是在正程和回程时的理论曲线和试验曲线的斜率都非常接近，充分地验证了以上公式计算的正确性。 5) 总结 本文提出了一种球盘式综合驻车制动器增力比的理论计算方法，并通过实际试验结果验证了此计算方法的正确性。本文讨论的是定螺旋半径类球盘式驻车制动器，对于变轨迹类球盘式驻车制动器，还须考虑作用半径变量及转角关系，本文所讨论的分析方法同样适用。 本文所提出的增力比计算式揭示了影响增力比大小的几个主要因素。当结构尺寸确定之后，坡道各点的倾角及减磨垫片的磨擦特性是影响制动力大小的主要因素，因而对沟槽的加工精度，对减磨垫片的性能必须提出很高的要求。对试验中出现的问题在分析时也应首先考虑这两个方面,例如球盘式综合驻车制动钳在拉力疲劳试验后，通常活塞输出力都会有一定程度的