某中级轿车前轮制动器设计

某中级轿车前轮制动器设计,中级轿车,前轮,制动器,设计 毕业设计(论文)开题报告 题目：某中级轿车前轮制动器设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012年12月26日 一、毕业设计（论文）综述 1. 题目背景 制动器在车辆安全性方面起着相当重要的作用，直接影响到车辆的正常行驶，因而制动器及其零部件的安全可靠性倍受关注[1]。本课题根据别克君威轿车的主要行驶参数和运动要求，对前轮制动器进行整体结构设计，然后在三维软件环境下实现对制动器虚拟模型的建立，最终实现汽车良好的制动性能，保证其安全性和操控性。 2. 研究意义 从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。制动器是车辆的关键部件之一,其性能的好坏直接影响整车性能的优劣,因此,制动器的设计在整车设计中显得相当重要[2]。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究在制动器方面取得了较大成果，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术[3]。 3．国内外相关研究情况 3.1制动系统的功用 制动系统的功用实施汽车以适当的减速度行驶至停车；在下坡行驶时，是汽车保持适当的稳定的车速；是汽车可靠的停在原地或坡道上[4]。 3.2制动器的分类 目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。具体见图1，图2。 图1 鼓式制动器示意图 图2 盘式制动器 鼓式制动器根据其结构都不同，又分为双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器[5.6]。 盘式制动器根据摩擦副中的固定摩擦元件的结构来分，分为钳盘式制动器和全盘式制动器两大类。 3.3鼓式制动器 鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄。制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩[7.8]。 鼓式制动器因其具有制动力矩大,制动性能好,有较好的密封性等优点。但也存在不少缺点:蹄式制动器都在不同程度上利用了磨擦增势作用来保证一定的制动效能,而在使用中,因磨擦系数并不稳定,所以制动效能的稳定性较差[9]。 3.4盘式制动器 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。盘式制动器是由摩擦衬块从两侧夹紧与车轮共同旋转的制动盘来产生制动的。 浮动钳式盘式制动器的制动钳体可作轴向平行滑动，油缸设置在制动盘的内侧，两个制动块分装在制动盘的内外侧，制动块是由锻压成形的金属背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌、铆接或粘接在一起。制动时高压油从制动钳上的进油孔进入油缸后，在油液压力作用下，推动活塞前进使其内侧的摩擦衬块压在制动盘上，而反作用力则推动制动钳体连同固定于其上的外侧制动块向与活塞前进方向的反方向滑动并压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块受力均等为止，在很短的时间内制动力矩便使制动盘停止转动，从而使汽车停下来[10]。 盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。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，能在冬季和恶劣路况下行车。很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘轴向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定[11]。 　　相比较而言鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降[12.13.14。] 盘式制动器一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便[15]。 根据我们汽车制动器的技术条件和市场情况，对于两种制动形式的比较，得出结论，本轿车前轮应采用盘式制动，以达到良好的制动性能和操控性能。 3.5制动系统发展展望 欧、美、日等发达国家已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国的轿车、微型车已广泛应用液压盘式制动器,开发应用盘式制动器是现代汽车的发展趋势之一[16]。现代汽车盘式制动器的研究和开发应注重的问题主要是, 提高制动器的制动效能、防止尘污和锈蚀, 减轻重量、简化结构、降低成本, 电子报警和智能化系统的发展, 实用性更强与寿命更长[17]。 液压制动现在已经是非常成熟的技术,随着汽车技术的进步,一些提高制动性能的技术如防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序等已经融人到制动系统当中,这就使得制动系统结构复杂化,增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度。制动系统要求结构简单,功能全面,可靠性高。因此电子技术的应用是大势所趋。目前制动系统的各个组成部分,都不同程度地实现了电子化。 综上所述，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统[18]。 二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 1. 主要内容 1.1 制动器简介 1.2 制动器的方案分析及确定 1.2.1 盘式制动器 1.2.2 鼓式制动器 1.3 盘式制动器零部件结构方案分析 1.3.1 固定钳式 1.3.2 浮动钳式 1.4 制动器主要参数确定 1.4.1制动盘制定 1.4.2制动盘厚度 1.4.3摩擦衬块外半径与内半径 1.4.4制动衬块工作面积A 1.5 制动器的设计计算 1.5.1 制动器制动力矩计算 1.5.2 制动盘设计 1.5.3 制动钳设计 1.6 制动操纵系统的选型 1.6.1制动驱动机构的选型 1.6.2分路系统的选型 1.7液压制动操纵系统整体的设计 1.7.1液压操纵系统参数的设计 1.7.2制动主缸设计 1.7.3真空助力器的设计计算 1.7.4踏板机构设计 1.8制动性能的校核 1.8.1制动距离与制动减速度 1.8.2同步附着系数 1.8.3最大驻坡度 2.采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究方案 （1）了解汽车制动系统的现状，熟悉其发展状况、详细构造和工作原理； （2）根据别克君威GS2.0T轿车的主要参数，对其前轮制动器进行结构设计，实现汽车的制功能并满足操控性能； （3）运用AutoCAD软件绘制制动器总装配图以及主要部件的零部件； （4）运用三维设计软件，对制动器的主要部件进行三维建模与装配。 2.2本次设计别克君威GS2.0T轿车的基本参数见表1.1 表1.1 基本参数 排量 2.0 整备质量 1650 kg 最高车速 180 km/h 轴距 2737 mm 前轮轮距 1585 mm 后轮轮距 1587 mm 最大功率 162 kw 最大功率转速 5300 r/min 最大扭矩 350 N·m 最大扭矩转速 2000-4000 r/min 三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 1．重点及难点 （1）重点掌握制动器的动力传递路线及其结构设计； （2）了解制动操纵机构的功能与要求、构造形式及操纵原理； （3）制动器主要零部件的设计计算 （4）运用三维软件建立制动器的三维模型并进行装配。 2. 前期已开展工作 在撰写开题报告之前已在图书馆等查阅了大量关于汽车制动器方面的书籍、期刊和手册，并且在互联网上搜索了一些汽车制动器及其零部件的视频、图片和文字等信息，通过进行了这些前期工作，我对汽车制动器的功用、结构和工作原理都有了进一步的了解和认识，相信能成功地完成这次毕业设计。 四、完成本课题的工作方案及进度计划 第1-3周：消化课题题目，搜集资料，明确设计的任务及要求，撰写开题报告； 第4周：熟悉AutoCAD软件和确定设计方案； 第5-8周：设计计算制动器的主要零部件，熟悉三维建模软件； 第9-11周：应用AutoCAD软件绘制制动器总装配图以及主要部件的零件图； 第11-13周：运用三维设计软件，对制动器主要部件进行三维建模与装配； 第14-15周：进行毕业设计总结，编写毕业设计论文，并作好答辩的准备。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 [1] 王满祥,苏小平,王东方,汽车浮钳式盘式制动器有限元分析 [A] 机械设计与制造 2009.3 [2] 陈效华,昌庆龄,制动器参数化设计系统概念设计 [A] 南京理工大学学报 2001.8 [3] D. V. Tretyak , V. G. Ivanov Study of hysteresis of disk brake mechanism for heavy-duty vehicles [J] Belarus National Technical University Journal of Friction and Wear Springer Journal [4] 王望予 汽车设计 [M] 机械工业出版社2004.8 [5] 张文春.汽车理论[M].北京.机械工业出版社.2005：70～83 [6] 王国权,龚国庆 汽车设计课程设计指导书 [M] 机械工业出版社 2009.11 [7] 刘惟信.汽车设计[M].北京.清华大学出版社.2001：158～200 [8] 张洪欣.汽车设计[M].北京.机械工业出版社.1999：106～126 [9] 章 彪 浅析汽车用制动器 [A] 科技创新导报 2011.18 [10] 赵 波,范平清 盘式制动器的制动效能和接触应力分析 [A] 机械设计与制造 2011.9 [11] A. Belhocine , M. Bouchetara Thermal behavior of full and ventilated disc brakes of vehicles [J] Journal of Mechanical Science and Technology [12]V. Sergienko , M. Tseluev Effect of operation parameters on thermal loading of wet brake discs. [J] Part 1. Problem formulation and methods of study Journal of Friction and Wear [13]臧杰 阎岩 汽车构造第2版 [M] 机械工业出版社2010.8 [14]吴际璋.汽车构造[M].北京.人民交通出版社.2004: 35～68 [15] 潘公宇 盘式制动器的特点及其应用前景 [J] 试验与研究 [16]张国强,车辆制动系统的发展现状及趋势浅析 [A] 农业与技术 2009年　6月 [17]郑兰霞, 张俊海, 陈艳艳 盘式制动器在现代汽车上的应用与发展分析 [B] 农业装备与车辆工程 2007.9 [18]杨达 汽车制动系统展望 [J] 质量论谈5 5