渐开线凸轮轴转角与制动蹄转角几何关系分析

乔冠朋 周丹

摘 要：文章研究商用车使用渐开线凸轮轴鼓式制动器，依据渐开线的几何特性，分析凸轮轴、滚轮和制动蹄运动关系，运用坐标系建立凸轮轴转角与制动蹄转角函数关联，为制动间隙的设计参数提供理论计算依据。

关键词：渐开线;凸轮轴;转角;间隙

中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-140-02

Abstract： This paper studies the use of involute camshaft drum brakes in commercial vehicles. According to the geometric characteristics of involute， the relationship between camshaft， roller and brake shoe is analyzed. The coordinate system is used to establish the camshaft angle and brake shoe angle function. Correlation provides a theoretical basis for the design parameters of the brake gap.

Keywords： involute; camshaft; corner; gap

1 引言

目前市场上商用车气压鼓式制动器主要采用渐开线S形凸轮轴，渐开线函数曲线凸轮轴可保证凸轮轮廓对制动蹄端滚轮的促动力为定值。制动过程是凸轮轴与制动蹄产生转角位移，制动器相关结构参数设计影响制动器制动间隙，进一步影响制动响应时间。本文分析研究凸轮轴转角与制动蹄转件几何关系，研究转角关系趋势，为制动器结构参数设变对制动间隙影响提供理论依据。

2 转角几何关系

2.1 参数表示

如图1所示，以制动中心为0点建立平面坐标系，M为基圆为φd（φd=2r）的渐开线S形凸轮轴转动中心，N为直径为φD（φD=2R）的滚輪转动中心，O为制动蹄转动中心;凸轮轴与滚轮接触切点为K，T为NK与渐开线基圆的切点。

2.2 初始状态（h≥b）

ON表达式：

MN表达式：

则TK表达式：

设ON与水平方向夹角为α，则：

2.3 设制动蹄转动角度β后制动凸轮轴转动角度θ

如图2滚轮中心N移动位置N1基准位置：

凸轮轴转动角度：

3 参数实例计算

根据转角函数关联，以商用车用S形凸轮轴参数为例，计算制动过程凸轮轴转角θ随制动蹄转角β递增对应参数值，相应数值结果及变化趋势如表。

4 结束语

本文通过对渐开线凸轮轴转角与制动蹄转角几何关系分析，建立转角函数关联;为研究制动过程中转角位移对应趋势提供理论参考，对分析影响制动间隙结构参数提供计算依据，尤其对自动间隙调整臂保障制动间隙稳定提供设计基础。