某中級轎車前輪制動器設計,中級轎車,前輪,制動器,設計 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：某中級轎車前輪制動器設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012年12月26日 一、畢業(yè)設計（論文）綜述 1. 題目背景 制動器在車輛安全性方面起著相當重要的作用，直接影響到車輛的正常行駛，因而制動器及其零部件的安全可靠性倍受關注[1]。本課題根據(jù)別克君威轎車的主要行駛參數(shù)和運動要求，對前輪制動器進行整體結構設計，然后在三維軟件環(huán)境下實現(xiàn)對制動器虛擬模型的建立，最終實現(xiàn)汽車良好的制動性能，保證其安全性和操控性。 2. 研究意義 從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關重要的角色。制動器是車輛的關鍵部件之一,其性能的好壞直接影響整車性能的優(yōu)劣,因此,制動器的設計在整車設計中顯得相當重要[2]。近年來，隨著車輛技術的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。目前關于汽車制動的研究在制動器方面取得了較大成果，包括制動控制的理論和方法，以及采用新的技術[3]。 3．國內外相關研究情況 3.1制動系統(tǒng)的功用 制動系統(tǒng)的功用實施汽車以適當?shù)臏p速度行駛至停車；在下坡行駛時，是汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定的車速；是汽車可靠的停在原地或坡道上[4]。 3.2制動器的分類 目前，汽車所用的制動器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。具體見圖1，圖2。 圖1 鼓式制動器示意圖 圖2 盤式制動器 鼓式制動器根據(jù)其結構都不同，又分為雙向自增力蹄式制動器、雙領蹄式制動器、領從蹄式制動器、雙從蹄式制動器[5.6]。 盤式制動器根據(jù)摩擦副中的固定摩擦元件的結構來分，分為鉗盤式制動器和全盤式制動器兩大類。 3.3鼓式制動器 鼓式制動是早期設計的制動系統(tǒng)，其剎車鼓的設計1902年就已經使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應用?，F(xiàn)在鼓式制動器的主流是內張式，它的制動塊(剎車蹄)位于制動輪內側，在剎車的時候制動塊向外張開，摩擦制動輪的內側，達到剎車的目的。 鼓式制動器的旋轉元件是制動鼓，固定元件是制動蹄。制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內圓柱面上，對鼓產生制動摩擦力矩[7.8]。 鼓式制動器因其具有制動力矩大,制動性能好,有較好的密封性等優(yōu)點。但也存在不少缺點:蹄式制動器都在不同程度上利用了磨擦增勢作用來保證一定的制動效能,而在使用中,因磨擦系數(shù)并不穩(wěn)定,所以制動效能的穩(wěn)定性較差[9]。 3.4盤式制動器 盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。盤式制動器是由摩擦襯塊從兩側夾緊與車輪共同旋轉的制動盤來產生制動的。 浮動鉗式盤式制動器的制動鉗體可作軸向平行滑動，油缸設置在制動盤的內側，兩個制動塊分裝在制動盤的內外側，制動塊是由鍛壓成形的金屬背板和摩擦襯塊構成，兩者直接牢固地壓嵌、鉚接或粘接在一起。制動時高壓油從制動鉗上的進油孔進入油缸后，在油液壓力作用下，推動活塞前進使其內側的摩擦襯塊壓在制動盤上，而反作用力則推動制動鉗體連同固定于其上的外側制動塊向與活塞前進方向的反方向滑動并壓向制動盤的另一側，直到兩側的制動塊受力均等為止，在很短的時間內制動力矩便使制動盤停止轉動，從而使汽車停下來[10]。 盤式制動器散熱快、重量輕、構造簡單、調整方便。特別是高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，能在冬季和惡劣路況下行車。很多轎車采用的盤式制動器有平面式制動盤、打孔式制動盤以及劃線式制動盤，其中劃線式制動盤的制動效果和通風散熱能力均比較好。盤式制動器沿制動盤軸向施力，制動軸不受彎矩，徑向尺寸小，制動性能穩(wěn)定[11]。 　　相比較而言鼓式制動器的制動效能和散熱性都要差許多，鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量。制動塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復雜的變形，容易產生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降[12.13.14。] 盤式制動器一般無摩擦助勢作用，因而制動器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經一兩次制動即可恢復正常；在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質量一般較小；制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大；較容易實現(xiàn)間隙自動調整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡便[15]。 根據(jù)我們汽車制動器的技術條件和市場情況，對于兩種制動形式的比較，得出結論，本轎車前輪應采用盤式制動，以達到良好的制動性能和操控性能。 3.5制動系統(tǒng)發(fā)展展望 歐、美、日等發(fā)達國家已把盤式制動器作為標準件裝備在多級別的轎車、客車、中型、重型汽車上。我國的轎車、微型車已廣泛應用液壓盤式制動器,開發(fā)應用盤式制動器是現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢之一[16]?，F(xiàn)代汽車盤式制動器的研究和開發(fā)應注重的問題主要是, 提高制動器的制動效能、防止塵污和銹蝕, 減輕重量、簡化結構、降低成本, 電子報警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展, 實用性更強與壽命更長[17]。 液壓制動現(xiàn)在已經是非常成熟的技術,隨著汽車技術的進步,一些提高制動性能的技術如防抱死制動系統(tǒng)、驅動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序等已經融人到制動系統(tǒng)當中,這就使得制動系統(tǒng)結構復雜化,增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度。制動系統(tǒng)要求結構簡單,功能全面,可靠性高。因此電子技術的應用是大勢所趨。目前制動系統(tǒng)的各個組成部分,都不同程度地實現(xiàn)了電子化。 綜上所述，現(xiàn)代汽車制動控制技術正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)[18]。 二、本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 1. 主要內容 1.1 制動器簡介 1.2 制動器的方案分析及確定 1.2.1 盤式制動器 1.2.2 鼓式制動器 1.3 盤式制動器零部件結構方案分析 1.3.1 固定鉗式 1.3.2 浮動鉗式 1.4 制動器主要參數(shù)確定 1.4.1制動盤制定 1.4.2制動盤厚度 1.4.3摩擦襯塊外半徑與內半徑 1.4.4制動襯塊工作面積A 1.5 制動器的設計計算 1.5.1 制動器制動力矩計算 1.5.2 制動盤設計 1.5.3 制動鉗設計 1.6 制動操縱系統(tǒng)的選型 1.6.1制動驅動機構的選型 1.6.2分路系統(tǒng)的選型 1.7液壓制動操縱系統(tǒng)整體的設計 1.7.1液壓操縱系統(tǒng)參數(shù)的設計 1.7.2制動主缸設計 1.7.3真空助力器的設計計算 1.7.4踏板機構設計 1.8制動性能的校核 1.8.1制動距離與制動減速度 1.8.2同步附著系數(shù) 1.8.3最大駐坡度 2.采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究方案 （1）了解汽車制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展狀況、詳細構造和工作原理； （2）根據(jù)別克君威GS2.0T轎車的主要參數(shù)，對其前輪制動器進行結構設計，實現(xiàn)汽車的制功能并滿足操控性能； （3）運用AutoCAD軟件繪制制動器總裝配圖以及主要部件的零部件； （4）運用三維設計軟件，對制動器的主要部件進行三維建模與裝配。 2.2本次設計別克君威GS2.0T轎車的基本參數(shù)見表1.1 表1.1 基本參數(shù) 排量 2.0 整備質量 1650 kg 最高車速 180 km/h 軸距 2737 mm 前輪輪距 1585 mm 后輪輪距 1587 mm 最大功率 162 kw 最大功率轉速 5300 r/min 最大扭矩 350 N·m 最大扭矩轉速 2000-4000 r/min 三、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 1．重點及難點 （1）重點掌握制動器的動力傳遞路線及其結構設計； （2）了解制動操縱機構的功能與要求、構造形式及操縱原理； （3）制動器主要零部件的設計計算 （4）運用三維軟件建立制動器的三維模型并進行裝配。 2. 前期已開展工作 在撰寫開題報告之前已在圖書館等查閱了大量關于汽車制動器方面的書籍、期刊和手冊，并且在互聯(lián)網上搜索了一些汽車制動器及其零部件的視頻、圖片和文字等信息，通過進行了這些前期工作，我對汽車制動器的功用、結構和工作原理都有了進一步的了解和認識，相信能成功地完成這次畢業(yè)設計。 四、完成本課題的工作方案及進度計劃 第1-3周：消化課題題目，搜集資料，明確設計的任務及要求，撰寫開題報告； 第4周：熟悉AutoCAD軟件和確定設計方案； 第5-8周：設計計算制動器的主要零部件，熟悉三維建模軟件； 第9-11周：應用AutoCAD軟件繪制制動器總裝配圖以及主要部件的零件圖； 第11-13周：運用三維設計軟件，對制動器主要部件進行三維建模與裝配； 第14-15周：進行畢業(yè)設計總結，編寫畢業(yè)設計論文，并作好答辯的準備。 5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 王滿祥,蘇小平,王東方,汽車浮鉗式盤式制動器有限元分析 [A] 機械設計與制造 2009.3 [2] 陳效華,昌慶齡,制動器參數(shù)化設計系統(tǒng)概念設計 [A] 南京理工大學學報 2001.8 [3] D. 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