家用轎車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
二級學(xué)院
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)
車輛工程
班級
姓名
學(xué)號(hào)
聯(lián)系方式
題目
家用轎車盤式制動(dòng)器的改進(jìn)設(shè)計(jì)
一、 選題的意義與目的
隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高,車輛制動(dòng)器在車輛的安全方面表現(xiàn)得越來越明顯。目前汽車制動(dòng)器主要分為鼓式和盤式兩種,按照制動(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。鼓式制動(dòng)器是最早形式的汽車制動(dòng)器,當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前,它已經(jīng)廣泛用于各類汽車上。其剎車鼓的設(shè)計(jì)1902年就已經(jīng)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(yīng)用。然而隨著汽車速度的提高和對制動(dòng)性能的要求越來越高,現(xiàn)代乘用車的車輪除了使用鋁合金車圈來降低運(yùn)行溫度外,還傾向于采用綜合性能較好的盤式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器逐漸開始取代了鼓式制動(dòng)器在汽車上應(yīng)用。
因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能穩(wěn)定同時(shí)安全可靠地盤式制動(dòng)器很重要,并且通過盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算,有助于初步掌握汽車新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)的方法,培養(yǎng)了汽車零部件的設(shè)計(jì)能力,提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,具有十分重要的意義。
二、文獻(xiàn)綜述
作為交通工具,汽車具有廣泛的普遍性和高度的靈活性。汽車是重要的交通工具之一,承擔(dān)著十分廣泛的運(yùn)輸任務(wù),而且其運(yùn)輸?shù)匚痪痈鞣N交通工具之首。汽車是數(shù)量最多,最普遍的交通工具。在城市鄉(xiāng)村隨處可見。在現(xiàn)代社會(huì)中,沒有哪種交通工具可以與汽車所起的作用相媲美。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,汽車在過去幾十年中已迅速發(fā)展成為最主要最受青睞的交通工具,在全社會(huì)運(yùn)輸量所占比重越來越大,已占據(jù)主導(dǎo)地位。美國,德國,法國,英國等國家汽車在客運(yùn)總量中比重已達(dá)到90%左右。汽車的重要性不言而喻。
據(jù)中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長張小虞介紹,自2001年中國加入世界貿(mào)易組織以來,我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速,汽車產(chǎn)量從2000年的200萬輛增加到2010年的1800萬輛,2011年末,我國民用汽車保有量達(dá)到10578萬輛,私人汽車保有量7872萬輛,私人轎車保有量4322萬輛。另外,機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藬?shù)量超過2.3億。在驚嘆中國汽車規(guī)模的同時(shí),機(jī)動(dòng)車事故也成為現(xiàn)代社會(huì)部可回避的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì),僅2011年上半年,全國共接報(bào)道路交通事故1840998起,25864人死亡,106370人受傷,造成直接財(cái)產(chǎn)損失4.4億元。由此可見,在汽車迅猛發(fā)展的同時(shí)汽車駕駛的安全性顯得極其重要。
汽車制動(dòng)系統(tǒng)作為汽車的非常重要的一個(gè)主動(dòng)安全系統(tǒng),其性能的優(yōu)劣對汽車駕駛的舒適性和安全性起著舉足輕重的作用。隨著汽車速度的提高,工況的愈加復(fù)雜,以及人們對安全的更高的追求,高性能,長壽命,更穩(wěn)定可靠地制動(dòng)器系統(tǒng)將成為汽車設(shè)計(jì)師們現(xiàn)在和未來研究的重點(diǎn)。
目前,廣泛應(yīng)用的摩擦式制動(dòng)器,根據(jù)其摩擦副的結(jié)構(gòu)形式,可分成鼓式、盤式和帶式三種。由于盤式制動(dòng)器具有諸多鼓式制動(dòng)器無法企及的優(yōu)點(diǎn),比如盤式剎車散熱性較鼓式剎車佳,在連續(xù)踩踏剎車時(shí)比較不會(huì)造成剎車衰退而使剎車失靈的現(xiàn)象。剎車盤在沿厚度方向的熱膨脹量極小,受熱之后尺寸的改變并不使踩剎車踏板的行程增加。盤式剎車系統(tǒng)的反應(yīng)快速,可做高頻率的剎車動(dòng)作,因而較為符合ABS系統(tǒng)的需求等優(yōu)點(diǎn),所以盤式制動(dòng)器在轎車中使用最為廣泛。
盤式剎車以靜止的剎車碟片,夾住隨輪上胎轉(zhuǎn)動(dòng)的剎車碟盤以產(chǎn)生摩擦力,使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低的剎車裝置。當(dāng)踩下剎車踏板時(shí),剎車總泵內(nèi)的活塞會(huì)被推動(dòng),而在剎車油路中建立壓力。壓力經(jīng)由剎車油傳送到剎車卡鉗上之剎車分泵的活塞,剎車分泵的活塞在受到壓力后,會(huì)向外移動(dòng)并推動(dòng)來令片去夾緊剎車盤,使得來令片與剎車盤發(fā)生磨擦,以降低車輪轉(zhuǎn)速,好讓汽車減速或是停止。
盤式制動(dòng)器的摩擦力產(chǎn)生于同汽車固定部位相連的部件與一個(gè)或幾個(gè)制動(dòng)盤兩端面之間。其中摩擦材料僅能覆蓋制動(dòng)盤工作表面的一小部分的盤式制動(dòng)器稱為鉗盤式制動(dòng)器;摩擦材料覆蓋制動(dòng)盤全部工作表面盤式制動(dòng)器稱為全盤式制動(dòng)器?,F(xiàn)代汽車中以單盤單鉗式的鉗盤式制動(dòng)器應(yīng)用最為廣泛,僅有個(gè)別大噸位礦用自卸車采用單盤三鉗和雙盤單鉗的鉗盤式制動(dòng)器,以及全盤式制動(dòng)器。
三、 研究現(xiàn)狀
1、國外研究現(xiàn)狀
國外汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn),氣壓盤式制動(dòng)器在所有的主要性能方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器,并將其廣泛使用在新型的載重汽車上?,F(xiàn)在一些歐洲汽車公司制造的汽車上,均已開始大量使用氣壓盤式制動(dòng)器總成(這種氣壓盤式車輪制動(dòng)器裝配組裝在汽車的前后車橋總成上)。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,今天,ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。而且為了降低自重和經(jīng)營成本,盤式制動(dòng)器不僅用于主車的前后橋上,也裝配于掛車車橋。2000年,國外裝配盤式制動(dòng)器的車橋已占到了所有車橋總成的一半以上。盤式制動(dòng)器經(jīng)過這幾年的不斷開發(fā),不斷改進(jìn),發(fā)展非常迅猛。自從戴—克裝有Schmitz公司制造的22.5英寸盤式制動(dòng)器以來,各公司都開發(fā)出自己的系列產(chǎn)品。世界著名的Wabco制動(dòng)器制造公司為掛車已經(jīng)開發(fā)出第二代19.5英寸盤式制動(dòng)器PAN 19-1。該盤式制動(dòng)器在保證功能和質(zhì)量的前提下,對自重進(jìn)行了優(yōu)化,據(jù)說,與裝有22.5英寸的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器的車橋相比,重量差達(dá)48kg。Wabco的PAN 19-1盤式制動(dòng)器不僅被SAF公司開發(fā)的SKRB9019掛午橋采用,也被Trenkamp+Gehle公司的Protec 2掛車橋采用。Haldex公司現(xiàn)已開發(fā)出了17.5英寸、19.5英寸和22.5英寸三種規(guī)格的盤式制動(dòng)器, 以滿足市場的各種需求。為民提高質(zhì)量和降低自重,公司對產(chǎn)品作了一些改動(dòng),特別在重量上進(jìn)行了優(yōu)化處理。Haldex公司22.5英寸盤式制動(dòng)器DB20也被SAF安裝在9t級掛車橋SKRB9022上,奔馳公司的TE 5掛車橋也安裝了Haldex公司的制動(dòng)鉗。BPW還與Knorr公司合作,研制出一種新的盤式制動(dòng)器,在這種盤式制動(dòng)器上,固定制動(dòng)鉗是從側(cè)面用螺栓連接,改變了一貫軸向用螺栓連接的方式。固定制動(dòng)鉗螺栓采用全長螺紋。該盤式制動(dòng)器重量減輕8~10kg。另外電子技術(shù)也進(jìn)入了車橋總成。在裝有盤式制動(dòng)器的車橋上,為了防止貨車因盤式制動(dòng)器磨損引發(fā)制動(dòng)失靈,德國BPW公司還開發(fā)了稱為“E—Base—軸(橋)”的一種電子報(bào)警系統(tǒng)。該小盒子它收集如輪胎氣壓,摩擦片磨損、制動(dòng)溫度等一些參數(shù),然后傳送給駕駛員或運(yùn)輸公司,可監(jiān)視制動(dòng)摩擦片的磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)制動(dòng)摩擦片需要送維修站處理時(shí),它可立即告知。該裝置可在無電源時(shí)工作,可安裝在掛車以外的任何地方,并與監(jiān)視制動(dòng)摩擦片的傳感器連線,以黃、紅報(bào)警燈顯示制動(dòng)摩擦片損壞程度?!癊—Base—軸(橋)”還可與牽引車的CAN-Bus系統(tǒng)通過一個(gè)簡單的接口對接。另外,Knorr和Schmitz Cargoboll公司合作開發(fā)了一種鞍式掛車用的電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)(ESP)。當(dāng)橋的一側(cè)負(fù)荷減輕,使用ABS時(shí)可能引發(fā)翻車。為了防止此類事故發(fā)生,利用該系統(tǒng)就能極早測出車輪打滑,并能預(yù)防控制另一側(cè)的車輪制動(dòng)。測出、計(jì)算到控制過程在0.4秒鐘內(nèi)就能完成,極大地防止了汽車側(cè)翻,從而提高了制動(dòng)器的其它功能。制動(dòng)器的核心部件是中央控制和調(diào)節(jié)模塊。這個(gè)模塊擁有掛車制動(dòng)的所有功能如ALS、ABS和向CAN—Bus發(fā)送信號(hào)。該系統(tǒng)已安裝在Rotos橋中。奔馳和BPW公司已推出了樣品。
2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進(jìn),國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入,汽車上采應(yīng)用盤式制動(dòng)器配置才逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性,滿足人們不斷提高的生活物質(zhì)需求、改善生活環(huán)境等方面都發(fā)揮了很大的作用。
在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面:在從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度出發(fā),一般采用了混合的制動(dòng)形式,即前車輪盤式制動(dòng),后車輪鼓式制動(dòng)。因轎車在制動(dòng)過程中,由于慣性的作用,前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%,所以前輪制動(dòng)力要比后輪大。生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本,就采用了前輪盤式制動(dòng),后輪鼓式制動(dòng)的混合制動(dòng)方式。采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器,這主要是出于成本上的考慮,同時(shí)也是因?yàn)槠囋诰o急制動(dòng)時(shí),軸荷前移,對前輪制動(dòng)性能的要求比較高,這類前制動(dòng)器主要以液壓盤式制動(dòng)器為主流,采用液壓油作傳輸介質(zhì),以液壓總泵為動(dòng)力源,后制動(dòng)器以液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄匹配。目前大部分轎車(中檔類如夏利、吉利、神龍富康、上海華普、捷達(dá))、微型車(長安之星、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順)、高端輕卡(東風(fēng)小霸王、江鈴、瑞風(fēng)、南京依維柯)、SUV及皮卡(湖南長豐、江鈴皮卡)等采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器。但隨著高速公路等級的提高,乘車檔次的上升,特別上國家安全法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施,前后輪都用盤式制動(dòng)器是趨勢。
四、 創(chuàng)新思路
汽車制動(dòng)簡單來講,就是利用摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能,使汽車失去動(dòng)能而停止下來。因此,散熱對制動(dòng)系統(tǒng)是十分重要的。如果制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常處于高溫狀態(tài),就會(huì)阻礙能量的轉(zhuǎn)換過程,造成制動(dòng)性能下降。越是跑得快的汽車,制動(dòng)起來所產(chǎn)生的熱量越大,對制動(dòng)性能的影響也越大。解決好散熱問題,對提高汽車的制動(dòng)性能也就起了事倍功半的作用。所以現(xiàn)代轎車的車輪除了使用鋁合金車圈來降低運(yùn)行溫度外,還傾向于采用散熱性能較好的盤式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為定鉗盤式制動(dòng)器、浮鉗盤式制動(dòng)器等。
盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn):
(1) 難以完全防止塵污和銹蝕(封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外)。
(2) 兼作駐車制動(dòng)器時(shí),所需附加的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。
(3) 在制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須裝有助力器。
(4) 因?yàn)橐r塊工作表面小,所以磨損快,使用壽命低,需用高材質(zhì)的襯塊。
這次改進(jìn)設(shè)計(jì)的目的就是根據(jù)這些缺點(diǎn),改進(jìn)設(shè)計(jì)得出適合該車型的最優(yōu)化的盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)參數(shù)對總體結(jié)構(gòu)和部分零部件進(jìn)行CAD二維建?;騏G三維建模改進(jìn)設(shè)計(jì),在電腦繪圖過程中分析總體的分配和受力情況、各零部件的運(yùn)動(dòng)和相互配合情況等,最后通過UG三維文件,CAD二維軟件作出最終的工程圖并繪制圖紙。
五、 論文提綱
1、緒論
1.1、制動(dòng)器的介紹與特點(diǎn)
1.2、盤式制動(dòng)器的目前的應(yīng)用情況
2、制動(dòng)器的設(shè)計(jì)原則
2.1、汽車盤式制動(dòng)器
2.2、卡羅拉盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理
2.3制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則
3、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1豐田COLLORA的主要技術(shù)參數(shù)
3.2制動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)選擇及計(jì)算
3.3制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)
3.4制動(dòng)器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4、制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1制動(dòng)輪缸設(shè)計(jì)
4.2制動(dòng)主缸設(shè)計(jì)
4.3制動(dòng)主缸行程的計(jì)算
5、結(jié)論
6.1參考文獻(xiàn)
6.2致謝
6.3附圖
六、 進(jìn)度安排
1.公布畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,組織選題: 2015.11.1~11.14
2.學(xué)生作開題報(bào)告: 2015.11.15~28
3.在老師的指導(dǎo)下撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì): 2015.11.29~2016.3.12
4.初稿完成,中期檢查: 2016.3.13~3.19
5.繼續(xù)撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)完成2、3稿: 2016.3.20~4.9
6.在教師指導(dǎo)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)最終稿: 2016.4.10~4.23
7.審閱及評定成績: 2016.4.24~5.30
8.組織答辯: 2016.5.1~5.7
9.歸檔: 2016.5.8~5.14
10.總結(jié): 2016.5.15~5.21
七. 參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見:
指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日
二級學(xué)院或教研室審核意見:
院長(教研室)主任簽名: 年 月 日
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