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1、北京化工大学北方学院毕业设计（论文）鼓式制动器冷却系统设计开题报告一、 选题背景 随着我国汽车行业蓬勃发展，汽车保有量逐年增长，路交通事故发生量也逐年上升。我国地形多变，约有75的国土面积为山区或丘陵地形，据2001年统计资料，全国公路总里程为1698万公里，其中高速公路只有19437公里，二级以上公路仅占总里程的134，低等级公路和等外公路占绝大部分(交通部主页，2002)。这些低等级公路多分布于山区车辆在这些恶劣道路上行驶时，需要频繁使用制动器，甚至需要长时间拖刹持续制动致使制动器温度上升很快，制动性能热衰退现象明显，严重时会使制动能力完全丧失，以至酿成严重的交通事故，给国家和人民带来巨大
2、的损失。相对散热性能较好的盘式制动器而言，鼓式制动器的散热性能一直是其软肋。而鼓式制动器在现有车辆中仍然有很大的使用比重。装配有鼓式制动器的车辆则更易产生制动器热衰退问题，引起事故。二、选题说明及意义1、选题说明鼓式制动器连续工作会造成制动性能热衰退和制动鼓烧蚀，表现为：制动鼓升温快，热应力高，制动鼓强度下降，刹车时容易破裂；接触表面温度分布不均匀，应力增加，易磨损；制动鼓不能及时被冷却，联接部件温度升高，联接螺栓易失效；制动期间摩擦材料表层的温度变化对摩擦因数有很大的影响，摩擦片温度过高，石棉材料(粘合剂)热分解，摩擦因数降低，并且刹车时摩擦片易碎裂，致使制动性能热衰退。2、选题意义 随着汽
3、车保有量的增长，道路交通事故己成为世界性的社会问题。全世界每年死于道路交通事故的人数估计超过50万人，伤1000万人，而我国则是世界上交通事战最严重的国家。严峻的现实使人们不得不正视汽车安全性问题。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种。其中主动安全是指驾驶员通过与车辆协调进而避免事故的发生。针对汽车制动的主动性安全研究有利于减少事故发生，对生产和生命安全有着积极意义。三、国内外研究进展及现状 为防止制动性能热衰退，主要有以下四种方案：(1)气压淋水冷却气压淋水冷却系统主要借助贮气筒内的高压空气压迫高位水箱内的水，通过电磁阀来控制喷水，淋水箱顶部装有调压阀和气压阀。根据调压阀设定的气压，压缩空
4、气从淋水箱的顶部给水加压，驾驶员通过踩下刹车踏板或者控制驾驶室内的开关来控制淋水，喷淋制动鼓外沿，以降低制动器的温度，保证汽车有足够的制动效能。采用延时控制喷水，该装置较简单，易改装，这是目前解决制动性能热衰退常用的方法但是，该装置也存在一定的问题：水箱内无水时不易发现，无水后贮气筒内的压缩空气通过水箱由淋水管直接泄漏到大气中，而贮气筒内的气压不能正常上升，致使贮气筒内气压不足，造成制动系统供给气压不足，导致车辆制动效能下降甚至失效，出现严重的交通事故(陈勤彦，2007)。(2)压缩风冷却强制风冷式车轮制动器冷却系统(解仲华，1997)。它是在现有的制动器基础上，在制动鼓的外壁上均布径向展开的
5、翅片，制动器底板上装有环形喷气嘴，环形喷气嘴正对着制动鼓上的外壁及翅片，环形喷气嘴通过风管连接压风装置，压风装置与汽车变速器上的取力器驱动连接。一方面通过展开的翅片向周围环境散发热量；另一方面用压风装置强制向制动器吹风冷却。该装置结构简单，易安装及制造，可避免喷淋冷却所致的管道阻塞的问题，在小型车方面得到很大应用。但是该装置存在的问题是：汽车在行驶过程中，一直驱动空气压缩机，造成不必要的发动机功率损失。由于在刹车时制动鼓才会产生大量的热，而此时，传动轴的转速会下降，导致驱风时断时续，冷却效果受到影响，并且空气的散热能力有限。(3)直流电动水泵淋水装置汽车制动系统的直流电动水泵淋水装置(李冠男，
6、2001)，其特征是将冷却水箱装的水经过水箱出水口接的管道至过滤器，再由直流电动水泵对过滤后的水产生衡压扬程。由球阀组控制压力水的流向，分别按驾驶员的意愿输送到需冷却部位，降低它们的温度。当冷却水箱内的水位低于警戒水位时报警器就会发出音响报警，提醒驾驶员及时加水，确保行车安全。此装置存在自动化程度低和淋水量不能调节的缺陷。四、优化目标及实现 1、优化目标本题目目的在于优化鼓式制动器冷却装置功用。由于现有的各种制动器冷却装置各有利弊，本题将致力于设计更加有效的冷却装置。2、实现方法 采集制动器热衰退的相关数据，计算制动对温度的敏感程度，进而测算冷却装置的冷却效率及适用条件。根据已有的机械设计知识
7、，进行设计冷却装置，并使用CAD绘出设计图，并使用软件编写自动化控制程序，使该制动器冷却系统有效，经济，人性化地工作。五、开题总结本课题主要是针对传统冷却系统自动化控制程度低，安全操作性差等不足，提出了采用自动化控制车载空调风冷却方法来冷却制动鼓。本冷却系统是一种新型、高效和低耗为一身的智能冷却系统。它通过CPU对冷却制动鼓的能力进行自动调控，其冷却能力可随摩擦片温度实现自动调节风冷温度，以防止制动器过热造成的制动性能热衰退。本课题的研究结果主要有以下几个方面：(1)了解制动性能热衰退机理，对制动器的生热和散热进行分析计算，确定导致制动性能热衰退主要因素(2)通过对传统冷却系统的总结分析，改变
8、其动力源，采用人工智能的控制方法。(3)改变传统全时冷却，通过自动化智能设计及时的调节风量，提高制动性能控制的自动化程度，减轻驾驶员的操作疲劳强度，保证行车安全。六、论文撰写过程中拟采取的方法和手段上网查阅资料，搜集相关论文，期刊、杂志，了解最新的混合动力汽车的结构、原理。通过构思和设计研究出良好的冷却系统方案，以图文变现出来。3诚信申明本人声明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证
9、书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 年 月 日鼓式制动器冷却系统设计摘 要 为解决装备鼓式制动器的汽车制动性能热衰退而引起的制动失效，本文设计了制动系抗热衰退自控冷却装置。本设计是通过感应器接收制动踏板动作信号，进而使自动控制空调系统工作，制冷气体流经制动器散热器，吸收制动器的热量，从而对制动器起到制冷作用。本文首先从制动性能热衰退机理出发，分析了制动器生热和散热过程的换热平衡问题，得出导致制动性能热衰退因素，对生热和散热进行了计算，对试验起到了指导作用。针对主要影响
10、因素进行了试验设计，在试验的基础上，着重对电路系统的设计及电动机的选择，风冷片的设计和自动化控制的设计。为了提高驾驶的安全性，进行了自动控制设计。制冷气体由半导体制冷片产生，电流由蓄电池提供，鼓风设备由电动机充当。本课题还进行了系统设计，主要包括：冷却控制系统整体设计、硬件设计及选型、电路设计。 试验表明：该冷却装置可有效地对制动鼓进行及时、迅速地冷却，可防止因制动前车速高或车辆超载引起的制动性能热衰退，并且该冷却装置安装方便灵活、自动化程度高和成本小等优点。将该冷却装置推广运用，将会获得一定的经济、社会效益。 关键词：鼓式制动器 冷却系统 Drum brake cooling system
11、designAbstract To address equipment, drum brakes, brake thermal performance brake failure caused the recession, the paper design of the braking system controlled cooling heat recession.This design is received by the brake pedal movement sensor signal, thereby enabling automatic control air condition
12、ing system work, placed in the brake cooling gas into the position of the radiator, the heat absorption of the brake, and thus play a brake cooling. This article first recession mechanism of heat from the braking performance, analyzes the brake heat and cooling process, heat balance, heat fade braki
13、ng performance result obtained factors, heat and cooling is calculated, the test has played a guiding role.The major influencing factors for experimental design, based on the test, focusing on circuit design and motor selection, air-cooled chip design and design automation.In order to improve drivin
14、g safety, for the automatic control design.Refrigerant gases generated by the semiconductor chip cooling, the current provided by the battery, the electric motor acts as blast equipment.The project also carried out system design, including: the overall cooling control system design, hardware design
15、and selection, circuit design. Results show that: the cooling device can be effectively carried out in time for brake drums and quickly cooling to prevent high speed by braking or vehicle prior to braking performance thermal overload caused recession, and easy installation of the cooling device flexibility, high degree of automationand the cost is small.Promote the use of the cooling device, it will be some economic and social benefits.Keywords: drum brake cooling system目 录前 言1第一章 课题背景2第1.1节 鼓式制动器介绍2第1.2节 鼓式制动器热衰退概述5第1.3节 制动器冷却系统的现状7第二章 鼓式制动器强制风冷却系统
