轿车盘式制动器设计及分析

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1、关于?轿车盘式制动器的设计与分析?的开题报告062109233 陈文镇1. 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 车辆的平安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，按照制动系统构造型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混 合式。它们的工作原理根本都一样，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，以到达车辆制动减速，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 年左右才开场在汽车工

2、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。盘式制动器逐渐开场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平安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。2. 国内开展现状 随着我国汽车工业技术的开展,特别是轿车工业的开展,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

3、性能、保障平安、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。生产厂家为了节省本钱，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，这主要是出于本钱上的考虑，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拟高，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

4、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。目前大局部轿车（中档类如夏利、吉 利、神龙富康、XX华普、捷达）、微型车长安之星、昌河、丰田海狮、 XX华利、江铃全顺、高端轻卡东风小霸王、江铃、瑞风、XX依维 柯、SUV及皮卡XX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，特别上国家平安法规的强 制实施，前后轮都用盘式制动器是趋势。3. 国外汽车盘式制动器的开展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

5、开场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兴旺国家汽车的标准 设备。而且为了降低自重和经营本钱，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的不断开发，不断改良， 开展非常迅猛。自从戴一克装有Schmitz公司制造的22. 5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19. 5英寸盘式制动器P

6、AN 19-1。该盘 式制动器在保证功能和质量的前提下，对自重进展了优化，据说，与装有 22. 5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 英寸和 22.5 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 在重量上进展了优化处理。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

7、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

8、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 SchmitzCargoboll 公司合作开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

9、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CAN Bus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4. 汽车盘式制动器开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，减轻重量、简化构造、降低本钱，更多的 是电子报警和智能化系统的开展实用性更强与寿命更长。当前制动器的 研究与差距主要是表达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 年的不断开发和改良，开展非常迅猛。各大公司除在原有轿车用液压盘式 制动器有较大的

10、开展外，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 为根底，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

11、 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开展，很多汽车和零部件厂商都进展了电制动 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. 制动盘主要参数确实定5.1 制动盘. . 资料 .制动盘一般由珠光体灰铸铁制 或用添加Cr, Ni等的合金铸铁 成。其构造形式有平板形用于 盘制动器和礼帽形见右图， 于浮动钳盘式制动器。后一种 圆柱部长度取决于布置尺寸。制成，一1习L吉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，

12、而且承受着热负 荷。制动盘的工作外表应光滑平整，制造时应严格控制端面的跳动量，两 侧外表的平行度不应大于0.008mm，盘的外表粗糙度不应大于0.1mm，制 动盘外表粗糙度不应大于0.06mm。表41 一些轿车制动盘技术要求车型外表跳动量/mm两侧外表的不平行度/mm静不平衡量/N. cm奥迪 0.03 0.01 0.5云雀 0.05 0.03 1.5奥拓 0.015 1.05.2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

13、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后制动盘 D =70%Dr=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20 50mm，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. 进度方案

14、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，制动器的构造及主 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；2013.6.16-2013.

15、6.19交图纸和计算说明书；2013.6.20-2013.6.23修改图纸，准备辩论与毕业辩论参考文献1 X惟信.汽车制动系的构造分析与设计计算M:清华大学，20042 X涛主编.汽车设计M.:大学，20083 鲁民巧.汽车构造M.:机械工业，20044 王霄峰.汽车底盘设计M.:清华大学，20105 .docin./，ishare.iask.sina./，.jxcad./, .gong123./，.glssqc.，.hbglqc.6 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.XX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. 公路与汽运，201069 霍志毅，X平，何晓鹏.轻卡制动性能分析与改良设计J.汽车技 术,20101210 J.Reimpell,H.Stoll.TheAutomotivPrinciples.Warrendale,PA 15096,USA,SAE,1996