日產(chǎn)軒逸 1.6L 轎車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)(含CATIA三維圖)
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哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))—開題報(bào)告
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
開 題 報(bào) 告
論文題目
日產(chǎn)軒逸1.6L轎車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
班 級(jí)
1001202
姓 名
王磊
院(系)
汽車工程學(xué)院
導(dǎo) 師
周遐余
開題時(shí)間
2014年1月8日
- 16 -
1.課題研究的目的和意義
汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍,也是運(yùn)用得最方便的交通工具。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、操縱性以及舒適性提出了更高的要求,汽車中的機(jī)械系統(tǒng)正在逐漸向機(jī)械——電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換[1]。汽車的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域,其獨(dú)有的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等眾多指標(biāo),也對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。汽車制動(dòng)系是汽車安全行駛的重要保障,改善汽車制動(dòng)性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造的重要任務(wù)[2]。隨著汽車的行駛速度和路面情況復(fù)雜程度的提高,更加需要高性能、長壽命的制動(dòng)系統(tǒng),其性能的好壞對(duì)汽車的行駛安全有著重要影響,如果此系統(tǒng)不能正常工作,車上的駕駛員和乘客將會(huì)受到車禍的傷害。因此汽車制動(dòng)系統(tǒng)必須具有極高的運(yùn)行穩(wěn)定性,整車通訊系統(tǒng)必須具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力和快速處理能力[3]。
汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展和汽車性能的提高及汽車結(jié)構(gòu)型式的變化密切相關(guān),制動(dòng)系統(tǒng)是汽車的重要組成部分之一,是汽車安全行駛的重要保證,它直接關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對(duì)安全性、可靠性的要求越來越高,為保證人身和車輛安全,必須為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。車輛在行駛過程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作,由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到交通和人身安全,因此制動(dòng)性能是車輛非常重要的性能之一,改善汽車的制動(dòng)性能始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的重要任務(wù)?,F(xiàn)代汽車普遍采用的摩擦式制動(dòng)器的實(shí)際工作性能是整個(gè)制動(dòng)系中最復(fù)雜、最不穩(wěn)定的因素,因此改進(jìn)制動(dòng)器機(jī)構(gòu)、解決制約其性能的突出問題具有非常重要的意義[5]。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)旨在以日產(chǎn)軒逸1.6L排量轎車為研究對(duì)象,對(duì)乘用車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述,同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析,提高汽車的制動(dòng)性能,進(jìn)而提高車輛主動(dòng)安全性能,同時(shí)鍛煉自己的軟件使用能力、專業(yè)知識(shí)運(yùn)用能力、分析和解決實(shí)際工程問題的能力。
2.國內(nèi)外制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
2.1制動(dòng)系統(tǒng)各組成發(fā)展
汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展是和汽車性能的提高及汽車結(jié)構(gòu)型式的變化密切相關(guān)的,制動(dòng)系統(tǒng)的每個(gè)組成部分都發(fā)生了很大變化。
制動(dòng)系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成,分別為:供能裝置,也就是制動(dòng)能源,包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以及各個(gè)部件,產(chǎn)生制動(dòng)能量的部分稱為制動(dòng)能源;控制裝置,包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的部件;傳動(dòng)裝置,包括把制動(dòng)能量傳遞到制動(dòng)器的各個(gè)部件;制動(dòng)器,產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢的力的部件,也包括輔助制動(dòng)系統(tǒng)中的部件。現(xiàn)代的制動(dòng)系統(tǒng)還包括制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和報(bào)警裝置,壓力保護(hù)裝置等輔助裝置。
2.1.1 供能裝置的發(fā)展
供能裝置主要是指制動(dòng)能源,制動(dòng)能源有人力制動(dòng)、伺服制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)或者上述任兩者的結(jié)合使用。
人力制動(dòng)是開始有制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)的制動(dòng)能源,它有機(jī)械式制動(dòng)、液壓式制動(dòng)兩種形式。機(jī)械式制動(dòng)主要用于駐車制動(dòng)系統(tǒng)中,駐車制動(dòng)系統(tǒng)中要求用機(jī)械鎖止方法保證汽車在原地停止不動(dòng),在任何情況下不至于滑動(dòng)。液壓式制動(dòng)是通過制動(dòng)踏板推動(dòng)制動(dòng)主缸,進(jìn)而使制動(dòng)器進(jìn)入工作狀態(tài)。伺服制動(dòng)兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)作為制動(dòng)能源,正常情況下制動(dòng)能量由動(dòng)力伺服系統(tǒng)供給,動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)可由人力供給制動(dòng)能量,這時(shí)伺服制動(dòng)就變?yōu)槿肆χ苿?dòng)。伺服制動(dòng)可用氣壓能、真空能(負(fù)氣壓能)以及液壓能作為伺服能量,形成各種形式的助力器。動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能源是發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的油泵或者氣泵,人力僅作為控制來源,可分為氣壓制動(dòng)、氣頂液制動(dòng)、液壓制動(dòng)。其中氣壓制動(dòng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。它用空氣壓縮機(jī)提供氣壓,氣頂液制動(dòng)是用氣壓推動(dòng)液壓動(dòng)作,產(chǎn)生制動(dòng)作用。液壓制動(dòng)是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動(dòng)系統(tǒng),技術(shù)已經(jīng)非常成熟。目前正在發(fā)展的電液復(fù)合制動(dòng)以及電子制動(dòng)中使用了電機(jī)作為制動(dòng)能源,人力踩制動(dòng)踏板作為控制來源。
2.1.2控制裝置的發(fā)展
最早的人力制動(dòng),通過機(jī)械的連接產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作。發(fā)展到人力控制制動(dòng),通過踩制動(dòng)踏板啟動(dòng)制動(dòng),再由傳力裝置把制動(dòng)踏板力傳到真空助力器,經(jīng)過真空助力器的助力擴(kuò)大后,傳遞到制動(dòng)主缸產(chǎn)生液壓力,然后通過油路把液壓力傳遞到每個(gè)輪缸,開始制動(dòng)。隨著清潔能源汽車和電動(dòng)汽車的研究應(yīng)用,以及電子技術(shù)在汽車上面的廣泛應(yīng)用,制動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置也出現(xiàn)了電子化的趨勢,其中電制動(dòng)完全改變了制動(dòng)系統(tǒng)的控制和管理,會(huì)使汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化,它采用電子控制,可以更加準(zhǔn)確、更高效率地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
2.1.3傳動(dòng)裝置的發(fā)展
人力制動(dòng)時(shí)代是采用機(jī)械式的傳動(dòng)裝置,氣(液)壓制動(dòng)是利用氣(液)壓力和連接管路把制動(dòng)力傳遞到制動(dòng)器。電子制動(dòng)則是利用制動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力直接作用到制動(dòng)器,它的控制信號(hào)來自控制單元(ECU),用信號(hào)線傳遞制動(dòng)信號(hào)和制動(dòng)力信息。
2.1.4制動(dòng)器的發(fā)展
制動(dòng)器是制動(dòng)的主要組成部分,目前汽車制動(dòng)器基本都是摩擦式制動(dòng)器,按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同,分為鼓式和盤式兩大類制動(dòng)器。
鼓式制動(dòng)器又有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動(dòng)器等結(jié)構(gòu)型式。盤式制動(dòng)器有固定鉗式,浮動(dòng)鉗式,浮動(dòng)鉗式包括滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗盤式兩種型式?;瑒?dòng)鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動(dòng)器。由于盤式制動(dòng)器熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動(dòng)器好,可靠性和安全性也好,而得到廣泛應(yīng)用。但是盤式制動(dòng)器效能低,無法完全防止塵污和銹蝕,兼做駐車制動(dòng)時(shí)需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),因而在后輪上的應(yīng)用受到限制,很多車是采用前盤后鼓的制動(dòng)系統(tǒng)組成。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車上具有再生制動(dòng)能力的電機(jī),在回收制動(dòng)能量時(shí)起制動(dòng)作用,它引入了新型的制動(dòng)器。作為一種新的制動(dòng)器型式,勢必引起制動(dòng)器型式的變革。電制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器是基于傳統(tǒng)的制動(dòng)器,也分為盤式電制動(dòng)器和鼓式電制動(dòng)器,鼓式電制動(dòng)器由于制動(dòng)熱衰減性大等缺點(diǎn),將來汽車上會(huì)以盤式電制動(dòng)器為主。
2.2 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù),隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高,防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中,需要在制動(dòng)系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實(shí)現(xiàn)這些功能,這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)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(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡潔,功能更加全面和可靠,制動(dòng)系統(tǒng)的管理也成為必須要面對(duì)的問題,電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢所趨。
從制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器4個(gè)組成部分的發(fā)展歷程來看,都不同程度地實(shí)現(xiàn)了電子化。人作為控制能源,啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng),發(fā)出制動(dòng)企圖;制動(dòng)能源來自儲(chǔ)存在蓄電池或其它供能裝置;采用全新的電子制動(dòng)器和集中控制的電子控制單元(ECU)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的整體控制,每個(gè)制動(dòng)器有各自的控制單元。機(jī)械連接逐漸減少,制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間動(dòng)力傳遞分離開來,取而代之的是電線連接,電線傳遞能量,數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào),所以這種制動(dòng)又叫做線控制動(dòng)。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應(yīng)用以來制動(dòng)系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。
電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動(dòng)向電子制動(dòng)的一種有效的過渡方案,采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。這種制動(dòng)系統(tǒng)既應(yīng)用了傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)以保證足夠的制動(dòng)效能和安全性,又利用再生制動(dòng)電機(jī)回收制動(dòng)能量和提供制動(dòng)力矩,提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)降低排放,減少污染。但是由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)存在,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性,維護(hù)和保養(yǎng)難度增加[6]。
3. 本課題的研究內(nèi)容及技術(shù)方案
本論文主要以日產(chǎn)軒逸1.6L整車參數(shù)為依據(jù),研究制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制動(dòng)性能的優(yōu)化,要求所設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)是有足夠的制動(dòng)效能,工作可靠,在任何速度下制動(dòng)時(shí)不喪失操縱性和方向穩(wěn)定性,防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面,制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好,操縱輕便,制動(dòng)噪聲小,作用滯后性盡可能好,摩擦襯片有足夠使用壽命,有合適的自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。本論文在總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,決定從優(yōu)化制動(dòng)力分配方面提高制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能能,并在保證功能與強(qiáng)度的前提下,盡量減小整備質(zhì)量[7,8,9]。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有:
1)查閱書籍以及文獻(xiàn)等資料了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀,熟悉其發(fā)展?fàn)顩r,掌握汽車制動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)造和工作原理,并深入分析各種制動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和控制原理。
2)以日產(chǎn)軒逸1.6L整車參數(shù)為依據(jù),設(shè)計(jì)一種用于其制動(dòng)的盤式制動(dòng)系統(tǒng)(全盤式)方案,并且有較好的穩(wěn)定性、可靠性和維修保養(yǎng)方便性,各項(xiàng)調(diào)整方法簡單易行,有很好的操作性。?
3)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算[10],并進(jìn)行詳細(xì)深入分析、建模。熟悉并運(yùn)用MATLAB等工程軟件,并對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[11]。
4)結(jié)合實(shí)際車型整車參數(shù),根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和尺寸用CATIA軟件建造制動(dòng)系統(tǒng)的三維模型,以及繪制前、后制動(dòng)器的總體裝配圖,部件裝配圖和零件圖并撰寫設(shè)計(jì)說明。
4. 本設(shè)計(jì)的特色
1)完全采用電腦繪圖取代手工繪圖,應(yīng)信息時(shí)代發(fā)展的潮流,繪圖更加方便、準(zhǔn)確、直觀;
2)完整記述了乘用車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程與方法,對(duì)有需要進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的企業(yè)和個(gè)人有重要的參考意義;
3)對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行了強(qiáng)度分析,并對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),提高了制動(dòng)性能,并在保證功能與強(qiáng)度的前提下,減小尺寸,做到減小汽車整備質(zhì)量;
4)采用AutoCAD、CATIA、Matlab、ANSYS等大型工程軟件進(jìn)行建模、繪制、分析等工作,體現(xiàn)了工程人員的技術(shù)先進(jìn)性。
5. 進(jìn)度安排
第1周至第3周:確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,查閱相關(guān)資料,熟悉軟件,撰寫開題報(bào)告,開題答辯;
第4周至第5周:查找、翻譯外文資料;
第6周至第11周:對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)各組成進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
第12周至第15周:使用CATIA建立三維模型,使用ANSYS進(jìn)行制動(dòng)盤強(qiáng)度分析,使用Matlab優(yōu)化制動(dòng)力分配曲線,完成相關(guān)設(shè)計(jì)圖;
第16周至18周:撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,復(fù)查設(shè)計(jì)內(nèi)容,準(zhǔn)備答辯。
6. 參考文獻(xiàn)
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轎車制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)(含CATIA三維圖)
日產(chǎn)
1.6
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