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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 乘用車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程07-6班
學(xué) 生 姓 名: 宛亮
導(dǎo) 師 姓 名: 安永東
開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011年2月28日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
宛亮
系部
汽車工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程系07-6班
指導(dǎo)教師姓名
安永東
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
乘用車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
現(xiàn)代汽車事業(yè)的發(fā)展日益壯大，使得人們對(duì)于汽車的要求越來(lái)越大，相對(duì)應(yīng)的人們對(duì)于汽車的各個(gè)部分的要求也越來(lái)越大。從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來(lái)，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。眾多的汽車工程師在改進(jìn)汽車制動(dòng)性能的研究中傾注了大量的心血。目前關(guān)于汽車制動(dòng)的研究主要集中在制動(dòng)控制方面，包括制動(dòng)控制的理論和方法，以及采用新的技術(shù)。汽車制動(dòng)系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動(dòng)裝置，用工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來(lái)逐漸消耗車輛所具有的動(dòng)能，以達(dá)到車輛制動(dòng)減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開(kāi)發(fā)，汽車動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式。新型動(dòng)力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。例如電動(dòng)汽車沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，無(wú)法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動(dòng)真空泵為真空助力器提供真空。
最原始的制動(dòng)控制只是駕駛員操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力，這時(shí)的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機(jī)械制動(dòng)雖已滿足車輛制動(dòng)的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對(duì)機(jī)械制動(dòng)器來(lái)說(shuō)已顯得十分必要。這時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質(zhì)量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動(dòng)器，并有制動(dòng)踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過(guò)四根軟索控制真空加力器的鼓式制動(dòng)器。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術(shù)的發(fā)展，車輛制動(dòng)有了新的突破，液壓制動(dòng)是繼機(jī)械制動(dòng)后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動(dòng)器?？巳R斯勒的四輪液壓制動(dòng)器于1924年問(wèn)世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動(dòng)技術(shù)。到20世紀(jì)50年代，液壓助力制動(dòng)器才成為現(xiàn)實(shí)。
20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的實(shí)用和推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動(dòng)安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計(jì)算機(jī))與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進(jìn)行計(jì)算并與規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。
1936年，博世公司申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的ABS裝置專利促進(jìn)了防抱制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動(dòng)器；1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠性不夠理想，且成本高。1979年，默．本茨推出了一種性能可靠、帶有獨(dú)立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的ABS制動(dòng)裝置。1985年美國(guó)開(kāi)發(fā)出帶有數(shù)字顯示微處理器、復(fù)合主缸、液壓制動(dòng)助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的ABS防抱裝置。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應(yīng)用前景的成熟產(chǎn)品。1992年ABS的世界年產(chǎn)量已超過(guò)1000萬(wàn)輛份，世界汽車ABS的裝用率已超過(guò)20%。一些國(guó)家和地區(qū)(如歐洲、日本、美國(guó)等)已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
當(dāng)考慮基本的制動(dòng)功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經(jīng)濟(jì)的方法。即使增加了防抱制動(dòng)(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動(dòng)系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢(shì)地位。但是就復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術(shù)使基本的制動(dòng)器顯得微不足道。傳統(tǒng)的制動(dòng)控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)制動(dòng)踏板踏下時(shí)，主缸就將等量的油液送到通往每個(gè)制動(dòng)器的管路，并通過(guò)一個(gè)比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動(dòng)干預(yù)系統(tǒng)則按照每個(gè)制動(dòng)器的需要時(shí)對(duì)油液壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴(kuò)充除ASR外，同時(shí)把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴(kuò)展進(jìn)來(lái)，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。制動(dòng)器開(kāi)發(fā)廠商還提出了未來(lái)將ABS/TCS和VDC與智能化運(yùn)輸系統(tǒng)一體化運(yùn)用的構(gòu)想。隨著電子控制傳動(dòng)、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動(dòng)的效率；在制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)輸入一個(gè)驅(qū)動(dòng)命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。 在第二個(gè)方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動(dòng)中的所有問(wèn)題。因此由ABS/ASR進(jìn)一步發(fā)展演變成電子控制制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。但是EBS要想在實(shí)際中應(yīng)用開(kāi)來(lái)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。除技術(shù)外，系統(tǒng)的成本和相關(guān)的法規(guī)是其投入應(yīng)用的關(guān)鍵。
經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來(lái)。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實(shí)驗(yàn)車上安裝了一種電-液(EH)制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動(dòng)器的操作機(jī)理。通過(guò)采用4個(gè)比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動(dòng)、ABS、牽引力控制、巡航控制制動(dòng)干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器能更加有效地分配基本制動(dòng)力，從而使制動(dòng)距離縮短5%。一種完全無(wú)油液、完全的電路制動(dòng)BBW(Brake-By-Wire)的開(kāi)發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)裝置成為歷史。
2、目的、依據(jù)和意義
當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動(dòng)系統(tǒng)上添加很多附加裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，功能更加全面和可靠，制動(dòng)系統(tǒng)的管理也成為必須要面對(duì)的問(wèn)題，電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。
從制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器4個(gè)組成部分的發(fā)展歷程來(lái)看，都不同程度地實(shí)現(xiàn)了電子化。人作為控制能源，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)出制動(dòng)企圖；制動(dòng)能源來(lái)自儲(chǔ)存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動(dòng)器和集中控制的電子控制單元(ECU)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的整體控制，每個(gè)制動(dòng)器有各自的控制單元。機(jī)械連接逐漸減少，制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間動(dòng)力傳遞分離開(kāi)來(lái)，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，所以這種制動(dòng)又叫做線控制動(dòng)。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應(yīng)用以來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。
電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動(dòng)向電子制動(dòng)的一種有效的過(guò)渡方案，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。這種制動(dòng)系統(tǒng)既應(yīng)用了傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)以保證足夠的制動(dòng)效能和安全性，又利用再生制動(dòng)電機(jī)回收制動(dòng)能量和提供制動(dòng)力矩，提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低排放，減少污染。但是由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)存在，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性，維護(hù)和保養(yǎng)難度增加。
在車輛模塊化、集成化、電子化、車供能源的高壓化的趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)下，車輛制動(dòng)系統(tǒng)也朝著電子化方向發(fā)展，很多汽車和零部件廠商都進(jìn)行了電制動(dòng)系統(tǒng)的研究和推廣，博世、西門子、特維斯等公司已經(jīng)研制出一些試驗(yàn)成果，電制動(dòng)系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，汽車底盤進(jìn)一步一體化、集成化，制動(dòng)系統(tǒng)性能也會(huì)發(fā)生質(zhì)的飛躍。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
1．研究的基本內(nèi)容
1) 制動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇
2) 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
3) 制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4) 制動(dòng)性能的分析
2、擬解決的主要問(wèn)題
1) 如何獲得更好的制動(dòng)效能
2) 如何提高汽車操縱的穩(wěn)定性
3) 如何具有良好的制動(dòng)效能穩(wěn)定性
三、技術(shù)路線（研究方法）
了解制動(dòng)系統(tǒng)
對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)方案進(jìn)行論證和選擇
數(shù)據(jù)采集、分析、處理
制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
制動(dòng)性能的分析
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看相關(guān)資料，對(duì)課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識(shí)和了解。完成開(kāi)題報(bào)告。第1-2周（2月28日～3月11日）
2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案，討論確定方案；對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的各組成部分進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。第3-6周（3月14日～4月8日）
3、提交設(shè)計(jì)草稿，進(jìn)行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日）
4、詳細(xì)設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)，繪制制動(dòng)器裝配圖及零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日）
5、提交正式設(shè)計(jì)，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日）
6、按照審核意見(jiàn)進(jìn)行修改。第15周（6月6日～6月10日）
7、整理所有材料，裝訂成冊(cè)，準(zhǔn)備答辯。第16周（6月13日～6月17日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日