轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)

轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì),轎車(chē),制動(dòng)器,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目：轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景、研究意義 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)各個(gè)系統(tǒng)中最為重要的。如果制動(dòng)系統(tǒng)失靈，那么結(jié)果將會(huì)是毀滅性的。制動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置，這種轉(zhuǎn)化實(shí)際上是把汽車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為汽車(chē)的熱能揮發(fā)出去，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序來(lái)命令十倍于以往的力來(lái)使汽車(chē)停止下來(lái)。制動(dòng)系統(tǒng)可以發(fā)揮上千磅的壓力來(lái)分配給四個(gè)制動(dòng)器。 盤(pán)式制動(dòng)器又稱(chēng)為碟式制動(dòng)器，這種制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車(chē)，盤(pán)式制動(dòng)比鼓式制動(dòng)更容易在較短的時(shí)間內(nèi)令車(chē)停下。有些盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)盤(pán)上還開(kāi)了許多小孔，加速通風(fēng)散熱，提高制動(dòng)效率。由制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則，綜合考慮制動(dòng)效能、制動(dòng)效能穩(wěn)定性、制動(dòng)間隙調(diào)整簡(jiǎn)便性、制動(dòng)器的尺寸和質(zhì)量及噪聲等諸多因素設(shè)計(jì)本產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中涉及到同步系數(shù)的選取、制動(dòng)器效能因素的選取、制動(dòng)力矩的計(jì)算，以及制動(dòng)器主要元件選取，最后對(duì)設(shè)計(jì)的制動(dòng)器進(jìn)行校核計(jì)算[1]。 汽車(chē)制動(dòng)系可分為行車(chē)、駐車(chē)、應(yīng)急、輔助內(nèi)部分裝置。任何制動(dòng)裝置都具有供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器四個(gè)部分組成。較為完善的制動(dòng)系還具有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，以及報(bào)警裝置、壓力保持裝置。 盤(pán)式制動(dòng)器多用于汽車(chē)的前輪，有不少車(chē)輛四個(gè)車(chē)輪都用盤(pán)式制動(dòng)器。制動(dòng)盤(pán)裝在輪級(jí)上、與車(chē)輪及輪胎一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)駕駛員進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，主缸的液體壓力傳遞到盤(pán)式制動(dòng)器。該壓力推動(dòng)摩擦襯片靠到制動(dòng)盤(pán)上，阻止制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)在，盤(pán)式制動(dòng)器在汽車(chē)上已經(jīng)越來(lái)越多地被采用，特別是在轎車(chē)上已被廣泛采用，在很多中高級(jí)轎車(chē)上，前后輪都已經(jīng)采用盤(pán)式制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器在液力助力下制動(dòng)力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動(dòng)表現(xiàn)，其制動(dòng)效能遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，而且空氣直接通過(guò)盤(pán)式制動(dòng)盤(pán)，故盤(pán)式制動(dòng)器的散熱性很好。但是盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)于鼓式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，對(duì)制動(dòng)鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價(jià)高于鼓式制動(dòng)器[2]。 按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)，盤(pán)式制動(dòng)器可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式。 固定鉗盤(pán)式在汽車(chē)上用的最早（50年代就開(kāi)始使用），優(yōu)點(diǎn)是：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)滑動(dòng)件，這易保證鉗的剛度，易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤(pán)式的改進(jìn)，也能適用分路系統(tǒng)的要求。 近年來(lái)，由于汽車(chē)性能要求的提高，固定鉗盤(pán)式的缺點(diǎn)，暴露較明顯，因而導(dǎo)致浮動(dòng)鉗（特別是滑動(dòng)鉗）的迅速發(fā)展。首先，固定鉗至少要有兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)，所以須有橫跨的內(nèi)部油道或外部油道來(lái)連通，這就使制動(dòng)器的徑向和軸向尺寸加大，布置也較難；而浮動(dòng)鉗的外側(cè)無(wú)油缸，可將制動(dòng)器進(jìn)一步移進(jìn)輪轂；其次，在嚴(yán)酷的使用條件下，固定鉗容易使制動(dòng)液溫度過(guò)高而汽化，浮動(dòng)鉗由于沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或油管，減少了受熱機(jī)會(huì)。所以制動(dòng)溫度可以比固定鉗低30-50℃，又采用浮動(dòng)鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半，造價(jià)大為降低。 1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是轎車(chē)工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進(jìn)，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入，汽車(chē)上采應(yīng)用盤(pán)式制動(dòng)器配置才逐步在我國(guó)形成規(guī)模。特別是在提高整車(chē)性能、保障安全、提高乘車(chē)者的舒適性，滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。 鉗盤(pán)式制動(dòng)器是近年也開(kāi)始應(yīng)用于工程機(jī)械、冶金機(jī)械、礦山以及港口機(jī)械等設(shè)備中的一種軸向作用的制動(dòng)器[3]。 （1）在轎車(chē)、微型車(chē)、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動(dòng)形式，即前車(chē)輪盤(pán)式制動(dòng)，后車(chē)輪鼓式制動(dòng)。因轎車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車(chē)全部負(fù)荷的70%－80%，所以前輪制動(dòng)力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤(pán)式制動(dòng)，后輪鼓式制動(dòng)的混合匹配方式。采用前盤(pán)后鼓式混合制動(dòng)器，這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)槠?chē)在緊急制動(dòng)時(shí)，軸荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)性能的要求比較高，這類(lèi)前制動(dòng)器主要以液壓盤(pán)式制動(dòng)器為主流，采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動(dòng)力源，后制動(dòng)器以液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄匹配[4]。目前大部分轎車(chē)(中檔捷 達(dá))、微型車(chē)（長(zhǎng)安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順）、高端輕卡（東風(fēng)小霸王、江鈴、瑞風(fēng)、南京依維柯）、SUV及皮卡（湖南長(zhǎng)豐、江鈴皮卡）等采用前盤(pán)后鼓式混合制動(dòng)器。2004年我國(guó)共產(chǎn)此類(lèi)車(chē)計(jì)110萬(wàn)輛以上。但隨著高速公路等級(jí)的提高，乘車(chē)檔次的上升，特別上國(guó)家安全法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施，前后輪都用盤(pán)式制動(dòng)器是趨勢(shì)。 （2）在大型客車(chē)方面：氣壓盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性明顯，可靠性總體良好，具有創(chuàng)新性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的集成性。歐美國(guó)家自上世紀(jì)90年代初開(kāi)始將盤(pán)式制動(dòng)器用于大型公交車(chē)。至2000年，盤(pán)式制動(dòng)器（前后制動(dòng)均為盤(pán)式）已經(jīng)成為歐美國(guó)家城市公交車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。我國(guó)從1997年開(kāi)始在大客車(chē)和載重車(chē)上推廣盤(pán)式制動(dòng)器及 ABS防抱死系統(tǒng)，因進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格太高，主要用于高端產(chǎn)品。2004年7月1日交通部強(qiáng)制在7---12米高Ⅱ型客車(chē)上 “必須”配備后，國(guó)產(chǎn)盤(pán)式制動(dòng)器得以大行其道。北京公交電車(chē)公司、上海公交、武漢公交、長(zhǎng)沙公交、深圳公交、廣州公交等公司，都在使用為大客車(chē)匹配的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器。生產(chǎn)廠家主要有：宇通公司2004年產(chǎn)20000多輛客車(chē)，其中使用盤(pán)式制動(dòng)器的客車(chē)已占一半多；宇通公司自制底盤(pán)部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)升級(jí)更改的，每年有10000多套。二汽東風(fēng)車(chē)橋用EQ153前后橋改型匹配氣壓盤(pán)式制動(dòng)器的前后橋總成約占6000套以上，是宇通公司最大的氣壓盤(pán)式制動(dòng)器橋供應(yīng)商。宇通公司每年需在一汽采客車(chē)底盤(pán)3000多臺(tái)，一汽客底2004年供了2000多臺(tái)，其中帶盤(pán)式制動(dòng)器占一半以上。如一汽客底采用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤(pán)式制動(dòng)器前橋、11噸420后橋裝在6100（10米）豪華客車(chē)上； 7噸盤(pán)式前橋與13噸435后橋配裝在6120（12米）豪華客車(chē)上等，都是宇通公司市場(chǎng)前景較好，利潤(rùn)附加值很高的車(chē)型。江蘇金龍客車(chē)的7-9米高Ⅱ型客車(chē)客車(chē)采用湖橋供帶盤(pán)式制動(dòng)器的車(chē)橋2004年在5500臺(tái)左右。廈門(mén)金龍客車(chē)10-12米高Ⅱ型客車(chē)以上客車(chē)、丹東黃海客車(chē)10-12米高Ⅱ型客車(chē)、安徽凱斯鮑爾等等國(guó)內(nèi)知名的大型廠家均已在批量生產(chǎn)帶盤(pán)式制動(dòng)器的高檔客車(chē)。 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題主要的研究?jī)?nèi)容有： ① 汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器工作原理 ② 汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)緊湊，減少成本，實(shí)用壽命進(jìn)行研究 ③ 盤(pán)式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的計(jì)算，制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)效果的計(jì)算。 2.2研究方案 按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)，盤(pán)式制動(dòng)器可分為鉗盤(pán)式和全盤(pán)式。 固定鉗盤(pán)式在汽車(chē)上用的最早（50年代就開(kāi)始使用），優(yōu)點(diǎn)是：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)滑動(dòng)件，這易保證鉗的剛度，易實(shí)現(xiàn)從鼓式到盤(pán)式的改進(jìn)，也能適用分路系統(tǒng)的要求。 近年來(lái)，由于汽車(chē)性能要求的提高，固定鉗盤(pán)式的缺點(diǎn)，暴露較明顯，因而導(dǎo)致浮動(dòng)鉗（特別是滑動(dòng)鉗）的迅速發(fā)展。首先，固定鉗至少要有兩個(gè)油缸分置于制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)，所以須有橫跨的內(nèi)部油道或外部油道來(lái)連通，這就使制動(dòng)器的徑向和軸向尺寸加大，布置也較難；而浮動(dòng)鉗的外側(cè)無(wú)油缸，可將制動(dòng)器進(jìn)一步移進(jìn)輪轂；其次，在嚴(yán)酷的使用條件下，固定鉗容易使制動(dòng)液溫度過(guò)高而汽化，浮動(dòng)鉗由于沒(méi)有跨越制動(dòng)盤(pán)的油道或油管，減少了受熱機(jī)會(huì)。所以制動(dòng)溫度可以比固定鉗低30-50度，又采用浮動(dòng)鉗可將活塞和油缸等精密件減去一半，造價(jià)大為降低。 綜合以上各項(xiàng)，參照所給參數(shù)以現(xiàn)代汽車(chē)上實(shí)際采用的型式，確定本設(shè)計(jì)的前輪制動(dòng)器為浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器。 2.3研究方法或措施 分別對(duì)選定的方案，查閱相關(guān)資料，對(duì)工作方式進(jìn)行驗(yàn)證，了解其優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件選擇。如有需要對(duì)其進(jìn)行軟件模擬，和進(jìn)行實(shí)物考察參照。 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作 本課題的重點(diǎn)是：制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算，參數(shù)的選取。各個(gè)零件工作的計(jì)算。 難點(diǎn)是：制動(dòng)器鉗盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算要求高，對(duì)裝置要求的可實(shí)用性高，計(jì)算復(fù)雜。 前期已開(kāi)展工作：查閱汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器相關(guān)資料，了解汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的組成及裝配關(guān)系；并為進(jìn)一步周密的設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。 4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 第1-3周：查閱相關(guān)資料，了解工作原理及特點(diǎn)，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告； 第4-6周：方案論證，深化方案具體實(shí)施步驟； 第7-10周：轎車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的具體方案設(shè)計(jì)，圖紙繪制，準(zhǔn)備中期答辯； 第11-15周：撰寫(xiě)畢業(yè)論文，論文修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 唐文初，鄧寶清 汽車(chē)構(gòu)造[M].廣州：華南理工大學(xué),2010,(1):367-376 [2] 孫曉煒.制動(dòng)有道助安全_盤(pán)_鼓制動(dòng)器之爭(zhēng)[J] 2013:128-131 [3] 吳學(xué)松 鉗盤(pán)式制動(dòng)器綜述[M].1996,(8):21-23 [4] 唐平 轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].西華大學(xué)2012:15-16 [5] 清華大學(xué)教研組.汽車(chē)的制動(dòng)性能[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:34-43 [6] 龍振宇.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社[J],2002:12-19 [7] 劉陽(yáng).商用車(chē)后橋液壓制動(dòng)器介紹[M] 2013:30-45 [8] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2001：210-300 [9] 譚良.計(jì)算機(jī)思維的研究及其進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2011.（3):10-15 [10] 李輝 鉗盤(pán)式制動(dòng)器構(gòu)造原理與檢修[J] 2013:25-65 [11] 馬迅，解聰.鼓式制動(dòng)器的有限元模擬與接觸分析.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011,8:16-18 [12] 劉陽(yáng).商用車(chē)后橋液壓制動(dòng)器介紹[J].上海汽車(chē),2013,5:32-35 [13] P. Zagt odzki. Analy sis of there mo-mechanical phenomena in mult-i disc clutches and brakes[J].Wear,1990:140-141. [14] C.Cho, S.Ahn. Transient thermo elastic analysis of disk brake using the fast fourier transform and finite element method[J].Jour nal Thermal Stresses,2002:25-32. [15] Gao Cheng hui, Lin Xie zhao.Transient temperature field analy sis of brake in no nax isymmetric three dimensional model[J]. Journal of Materials Processing Techniche, 2002:129-142. 6