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1、上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析1关于关于轿车盘式制动器的设计与分析轿车盘式制动器的设计与分析的的开开题题报报告告062109233 陈文镇1.1.课题目的和意义课题目的和意义近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，车辆制动器在车辆的安全方面表现得越来越明显。目前汽车制动器主要分为鼓式和盘式两种，按照制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。 鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用
2、于各类汽车上。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。然而随着汽车速度的提高和对制动性能的要求越来越高，现代乘用车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用综合性能较好的盘式制动器。盘式制动器逐渐开始取代了鼓式制动器在汽车上应用。因此设计一个性能稳定同时安全可靠地盘式制动器很重要，并且通过盘式制动器设计计算，有助于初步掌握汽车新产品的开发与设计的方法，培养了汽车零部件的设计能力，提高了综合运用所学知识解决实际问题的能力，具有十分重要的意义。上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析22.2.国内发展现状国内发
3、展现状随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采应用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。在轿车、微型车、轻卡、SUV 及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合制动方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主
4、要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车(中档类如夏利、吉利、神龙富康、上海华普、捷达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV 及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器是趋势。3.3.国外汽车盘式制动器的发展国外汽车盘式制动器的发展
5、国外汽车研发机构经过多年的研究和试验，气压盘式制动器在所有的主要性能方面上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析3都优于传统的鼓式制动器，并将其广泛使用在新型的载重汽车上。现在一些欧洲汽车公司制造的汽车上，均已开始大量使用气压盘式制动器总成（这种气压盘式车轮制动器装配组装在汽车的前后车桥总成上）。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，今天，ABS/ASR 已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。而且为了降低自重和经营成本，盘式制动器不仅用于主车的前后桥上，也装配于挂车车桥。2000 年，国外装配盘式制动器的车桥已占到了所有车桥总成的一半以上。盘式制动器经过这几年
6、的不断开发，不断改进，发展非常迅猛。自从戴克装有 Schmitz 公司制造的 225 英寸盘式制动器以来，各公司都开发出自己的系列产品。世界著名的Wabco 制动器制造公司为挂车已经开发出第二代 195 英寸盘式制动器PAN 19-1。该盘式制动器在保证功能和质量的前提下，对自重进行了优化，据说，与装有 225 英寸的标准制动器的车桥相比，重量差达48kg。Wabco 的 PAN 19-1 盘式制动器不仅被 SAF 公司开发的 SK RB 9019挂午桥采用，也被 Trenkamp+Gehle 公司的 Protec 2 挂车桥采用。Haldex 公司现已开发出了 17.5 英寸、19.5 英寸
7、和 225 英寸三种规格的盘式制动器， 以满足市场的各种需求。为民提高质量和降低自重，公司对产品作了一些改动，特别在重量上进行了优化处理。Haldex 公司 22.5英寸盘式制动器 DB20 也被 SAF 安装在 9t 级挂车桥 SK RB 9022 上，奔驰公司的 TE 5 挂车桥也安装了 Haldex 公司的制动钳。 BPW 还与 Knorr公司合作，研制出一种新的盘式制动器，在这种盘式制动器上，固定制上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析4动钳是从侧面用螺栓连接，改变了一贯轴向用螺栓连接的方式。固定制动钳螺栓采用全长螺纹。该盘式制动器重量减轻 810kg。另外电子技
8、术也进入了车桥总成。在装有盘式制动器的车桥上，为了防止货车因盘式制动器磨损引发制动失灵，德国 BPW 公司还开发了称为“EBase轴(桥)”的一种电子报警系统。该小盒子它收集如轮胎气压，摩擦片磨损、制动温度等一些参数，然后传送给驾驶员或运输公司，可监视制动摩擦片的磨损情况。一旦发现制动摩擦片需要送维修站处理时，它可立即告知。该装置可在无电源时工作，可安装在挂车以外的任何地方，并与监视制动摩擦片的传感器连线，以黄、红报警灯显示制动摩擦片损坏程度。“EBase轴(桥)”还可与牵引车的 CAN-Bus 系统通过一个简单的接口对接。 另外，Knorr 和 Schmitz Cargoboll 公司合作开
9、发了一种鞍式挂车用的电子稳定程序控制系统(ESP)。当桥的一侧负荷减轻，使用 ABS时可能引发翻车。为了防止此类事故发生，利用该系统就能极早测出车轮打滑，并能预防控制另一侧的车轮制动。测出、计算到控制过程在0.4 秒钟内就能完成，极大地防止了汽车侧翻，从而提高了制动器的其它功能。制动器的核心部件是中央控制和调节模块。这个模块拥有挂车制动的所有功能如 ALS、ABS 和向 CANBus 发送信号。该系统已安装在Rotos 桥中。奔驰和 BPW 公司已推出了样品。4.汽车盘式制动器发展的趋势汽车盘式制动器发展的趋势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
10、，减轻重量、简化结构、降低成本，更上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析5多的是电子报警和智能化系统的发展实用性更强与寿命更长。当前制动器的研究与差距主要是体现在驱动机构的电子化程度。2000 年，国外装配盘式制功器的车桥已占到了所有车桥总成的一半以上。盘式制动器经过这几年的不断开发和改进，发展非常迅猛。各大公司除在原有轿车用液压盘式制动器有较大的发展外，更注重在中、重汽车领域开发气压盘式制动器。电子技术进入了车桥总成后，在装有盘式制动器的车桥上为了防止货车因盘式制动器磨损引发制动失灵，德国 BPW 公司还开发了一种电子报警系统。它收集如轮胎气压、摩擦片磨损、制动温度等一
11、些参数，然后传送给驾驶员或运输公司，可监视制动摩擦片的磨损情况。一旦发现制动摩擦片需要送维修站处理时，它可立即告知，并以黄、红报警灯显示制动摩擦片损坏程度。此外目前，ABS 已成为这些国家生产轿车的标准装备，成为欧、美和日本的成熟产品，并以 ABS 为基础，延伸出许多更优越的电子制动系统，如：ASR、EBD、BAS、ESP、EBA、TCS、VDC 及 ACC 等等。在车辆模块化、集成化、电子化、车供能源的高压化的趋势驱动下，车辆制动系统也朝着电子化方向发展，很多汽车和零部件厂商都进行了电制动系统的研究和推广，博世、西门子、特维斯等公司已经研制出一些试验成果，电制动系统必将取代传统制动系统，汽车
12、底盘进一步一体化、集成化，制动系统性能也会发生质的飞跃。5.制动盘主要参数的确定5.1 制动盘制动盘一般由珠光体灰铸铁制成，或用添加 Cr，Ni 等的合金上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析6铸铁制成。其结构形式有平板形（用于全盘制动器）和礼帽形（见右图，用于浮动钳盘式制动器）。后种的圆柱部长度取决于布置尺寸。制动盘在工作时不仅承受着制动块的作用的法向力和切向力，而且承受着热负荷。制动盘的工作表面应光滑平整，制造时应严格控制端面的跳动量，两侧表面的平行度不应大于 0.008mm，盘的表面粗糙度不应大于 0.1mm，制动盘表面粗糙度不应大于 0.06mm。表 41 一些轿
13、车制动盘技术要求车型表面跳动量/mm 两侧表面的不平行度/mm静不平衡量/Ncm奥迪0.030.010.5云雀0.050.031.5奥拓0.0151.05.2 制动盘直径 D该车选用的轮胎规格为 165/70 R13.查标准得轮辋直径 Dr 为 330mm。制动盘直径 D 应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的 70%79%。选取制动盘直径：前制动盘 D =75%Dr=0.75*330=248mm1上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析7后制动盘 D =70%D
14、r=0.7*330=231mm25.3 制动盘厚度 h制动盘厚 h 对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小，制动盘的厚度不宜取得很打；为了降低温度，制动盘的厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔。一般实心制动盘厚度可取为 1020mm，通风制动盘厚度可取 2050mm，采用较多的是 20mm30mm.选取前实心制动盘厚度为 h =16mm：后实心制动盘厚度为 h =12mm。126.进度计划进度计划2013.2.25-2013.3.10 收集有关设计资料和设计图纸、消化与课题有关内容并调研与实习；2013.3.11-2013.3.17 完成
15、文献综述、开题报告及外文翻译；2013.3.18-2013.4.2 汽车总体参数的选择及计算，盘式制动器的方案选择；2013.4.3-2013.4.11 制动过程的动力学参数的计算，制动器的结构及主要零部件设计；2013.4.12-2009.4.22 盘式制动器的设计计算，制动器驱动机构分析与计算；2013.4.23-2013.5.4 盘式制动器主要零部件强度分析；2013.5.5-2013.5.15 写设计计算说明书；上海工程技术大学毕业设计（论文） 轿车盘式制动器的设计与分析82013.6.16-2013.6.19 交图纸和计算说明书；2013.6.20-2013.6.23 修改图纸，准备答辩与毕业答辩。参考文献参考文献1 刘惟信. 汽车制动系的结构分析与设计计算M 北京: 清华大学出版社，20042刘涛主编. 汽车设计M. 北京: 北京大学出版社，20083鲁民巧. 汽车构造M. 北京: 机械工业出版社，20044王霄峰.汽车底盘设计M. 北京: 清华大学出版社，20105 http:/ http:/ 辛新.基于 MATLAB/GUI 的汽车制动系统计算分析.装备制造技术, 2012(4)7汽车制动系统性能分析及优化设计.南京理工大学,2011 年硕士论文8 童成前，何仁，赵玲，何建清.汽车制动器与整车匹配设计方法研究J.公路与汽
