路宝汽车制动系统的设计

毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程078班指导教师姓名职称教授从事专业汽车运用工程是否外聘是否题目名称路宝汽车制动系统的设计一、课题研究现状、选题目的和意义1课题研究现状从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全、停车可靠，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系统工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能作为制动系重要组成部分之一的制动器在我国发展前景广阔，目前乘用车主要采用前盘后鼓式和全盘式制动器，20的乘用车采用前盘后鼓式制动器，商用车主要采用全鼓式制动器，只有高档客车和有特殊需求的车辆才采用前盘后鼓式制动器和全盘式制动器。随着对汽车制动性能的提高，越来越多的先进电子制动技术得到采用。制动器作为制动系中直接作用制约汽车运动的一个关健装置，车轮制动器主要用作行车制动装置，有的也兼作驻车制动之用，而中央制动器则仅用于驻车制动，当然也可起应急制动的作用。汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器，前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系的某轴上。制动器是将汽车的动能以摩擦方式转化为热能并加以吸收的机构，不仅要按产生足够的制动力的条件，还要按能量容量和磨损寿命足够的条件来确定制动器。为确保制动稳定性可靠，热稳定性好，寿命长，造价低，现今的制动器产品无论从性能、结构方面，还是生产制造方式和操纵控制方面，都在发生着诸多的变化。它们大大地优化了制动器各方面的性能，从某种程度上看,这些变化也反映了汽车制动器的发展方向。制动器主要有摩擦式、液力式和电磁式等几种形式。电磁式制动器虽有作用滞后性好、易于连接而且街头可靠等优点，但因成本高，只在一部分总质量较大的商用车用车轮制动器或缓速器；液力式制动器一般只用作缓速器。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器。在国内主要从事SY025BY3鼓式制动器总成的企业有万向钱潮、亚太机电、重庆红宇等一些企业。2004年前八家企业产量集中度达到854。随着近几年汽车盘式制动器的发展，液压鼓式制动器目前只在一些比较低档的经济型轿车上在使用。根据慧聪汽车市场研究所最新的统计表明，2008年17月，我国乘用车中刹车制动器用鼓式制动器只占20，并且鼓式制动器目前已经彻底退出前轮制动。自2000年以来，我国盘式制动器市场需求增长速度发展非常快。从中国汽车工业协会统计的情况来看，2000年我国盘式制动器的产量只有5758万套，到2004年迅速增长到46872万套，增长7倍多，年平均增长率高达689，2007年增长至1000万套。过去5年里，我国盘式制动器应用的增长非常迅速。汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器，前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系的某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。摩擦式制动器按其旋转元件的形状又可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器。内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的突缘上对车轮制动器或变速器壳或与其相固定的支架上对中央制动器；其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带；其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作某些汽车的中央制动器，现代汽车已很少采用。由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少采用，所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，而通常所说的鼓式制动器即是指这种内张型鼓式结构。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用作各种汽车的中央制动器。车轮制动器主要用作行车制动装置，有的也兼作驻车制动之用；而中央制动器则仅用于驻车制动，当然也可起应急制动的作用。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，汽车上采用盘式制动器配置正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等方面都发挥了很大的作用,预计未来几年，随着我国公路交通条件的改善，高等级公路的发展，新法则要求的实施，车辆性能的不断提高，盘式制动器作为新型的能提高汽车主动安全性的产品将会得到快速的推广和应用，有着广阔市场前景。现在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、简化结构、降低成本、向电子报警和智能化系统的发展，以及实用性更强与寿命更长等。随着计算机软硬件日新月异的发展，使得对一些系统级的大规模计算成为了可能，从而制动器的设计及研究有了很多科学的方法。目前可由于制动器设计用途的计算和分析软件主要用于解决设计中的各种数值和分析。包括数学计算软件，如MATLAB、MATHCAD等。有限元分析软件，如IDEAS,SAP5，ADINA，ANSYS等。目前有限元分析的理论和方法已日趋成熟，这些软件还包含了较强的前、后处理功能。优化设计软件，如IBM公司的ODL、我国的OPB2等。对制动器的仿真优化设计方法如CAE软件对制动器壳体进行拓扑优化的思路和方法，涉及到的软件包括有HYPERWORKS前后处理及优化求解，ABAQUS非线性求解及后处理；采用MATLAB优化工具箱中的遗传算法进行优化求解，建立以制动温升最低和制动力矩最大为目标函数模型；2选题的目的依据和意义汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。虽然近几年从德国大众、法国雷诺、美国通用等国外汽车引进了轿车，不少零配件的国产率也比较高，但引进的主要是总成和零配件，没有引进开发技术，至于轻型客货车的开发技术引进就更少了，所以我国自行开发轻型客货车及其轿车的能力，跟汽车发达国家相比差距还是很大。近年来我国出版过很多汽车制动方面的著作，但是从数量上还是不能满足汽车工业发展的要求。特别是在汽车制动器的开发和设计方面与发达国家相差很大，许多尖端技术还不能了解。所以对于研究设计制动器来说，在我国有着非常重要的影响。哈飞路宝是哈飞汽车继哈飞中意之后与意大利PININFARINA公司联合设计开发的一款两厢五门轿车,其特点车身小巧、内饰外观精美、安全性能高、动力强劲、油耗低，排放根据需求可分别达到欧洲号与欧洲号标准。路宝汽车制动器是前轮盘式制动器，后轮鼓式制动器，相比四轮都采用盘式制动器，这种设计方式初衷是使其更经济。因为对路宝汽车的消费人群来说，选路宝本身就因为其优秀的性价比，所以不会对车本身的配置级别产生多高的要求。整个制动系统的设计参数对汽车安全性有直接影响因此,制动器型式选择、设计参数选择及设计计算对汽车的整车设计极其重要。通过制动系统设计熟悉汽车总成和零件设计。通过路宝汽车制动系统设计掌握制动器设计的方法，更重要的是培养正确的研究方法与学习态度、提高创新开发能力，提高对汽车构造、汽车设计、工程材料、工程绘图等。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题（一）基本内容路宝2008款11标准型制动器设计主要参数车重895KG最大扭矩88/30003500NM/RPM前轮胎165/65R13后轮胎165/65R13最高车速1400车长3618MM（1）制动系统的制动器及驱动系统的结构形式选择本设计选用液压式前轮盘式制动器和液压式后轮鼓式制动器（2）根据路宝汽车的整车参数，并按照参数确定制动器的基本参数（3）计算制动盘及制动鼓直径、制动衬块（衬片）参数、液压缸及制动主缸参数等（4）并校核该制动器的制动性能（5）用CAD画装配图、零件图（6）编写设计说明书2、技术要求（研究方法）（1）通过文献资料收集，熟悉汽车制动系统设计和CAD的有关理论知识，国内外制动器设计方法和汽车计算机辅助设计的发展状况。（2）实地到汽车厂等部门实习调查，了解汽车制动器设计方法。（3）编写课题研究大纲和开题报告。（4）确定路宝车各项参数，计算确定各总成参数和尺寸，完成有关CAD图纸。（5）按进度要求独立完成毕业设计，服从指导教师安排；完成的毕业设计格式规范；方案选择合理，具有可行性、经济性、适用性，设计思路清晰，符合实际，图纸正确符合制图标准,内容完整。设计和汽车计算机辅助设计的发展状况。（二）拟解决的主要问题利用已具备的初步设计基础，工程制图与AUTOCAD，机械制造工艺学，工程材料及热处理等知识，与查阅图书馆丰富的设计资料及其他相关资料书籍，认真完成所做课题。（1）制动器力矩的分析计算。（2）制动鼓直径及制动蹄片的部分参数的计算。（3）制动蹄上的张开力计算。（4）制动盘直径及制动衬块部分参数的计算。（5）制动效能因数的分析计算。（6）摩擦衬片（衬块）得磨损特性的计算。（7）液压缸及液压主缸直径计算。三、技术路线（研究方法）研究方法主要有对比法（对制动系统零部件各种性质进行择优选取）；查阅法（对设计参数查阅）查阅文献，路宝汽车相关资料初步选择设计方案盘式制动器（前）液压鼓式制动器（后）液压盘式制动器主要参数的选择和确定盘式制动器主要几何尺寸的计算强度校核鼓式制动器主要参数的选择和确定鼓式制动器主要几何尺寸的计算强度校核完成毕业设计和说明书，利用AUTOCAD进行绘图四、进度安排（1）调研、资料收集，完成开题报告。第4周（3月24日3月30日）（2）分析并制动系统各部分的具体结构形式，主要零部件及相互位置关系。根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配，针对给定的设计参数优选制动系统的总体方案。第5周（3月31日4月8日）（4）进行制动系统各零部件的设计计算。第6、7周（4月9日4月22日）（5）完成部分设计图纸及说明书初稿。第8、9周（4月23日5月8日）（7）完成制动系统装配图、主要零件图，完成设计说明书第10、14周（5月9日6月6日）（8）设计及说明书初稿提交。第14周（6月7日）（9）毕业设计论文审核、修改。第15、16周（6月9日6月22日）（10）毕业设计答辩。第17周（6月23日6月29日）五、参考文献1臧杰,阎岩汽车构造北京机械工业出版社,20052刘惟信汽车设计北京清华大学出版社,20013王望予汽车设计第三版北京机械工册设计篇北京人民交通出版社,20014汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册制造篇北京工业出版社,20005汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册设计篇北京人民交通出版社,20016余志生汽车理论第三版北京机械工业出版社,20007沈荣华、邹宝平汽车前盘式制动器优化设计J机械研究与应用,19988姜平，黄文娟基于MATLAB的盘式制动器优化设计J机械工程与自动化，2007，3461601619吴军，李为吉基于改进粒子算法的盘式制动器优化设计J机械设计制造，2007，434182010董宝承汽车底盘北京机械工业出版社，2004328111彭文生，张志明，黄华梁机械设计北京高等教育出版社，20029613812侯洪生，王秀英机械工程图学北京科学出版社，200122533313郑玉华主编，典型机械产品构造，北京科学出版社，200114濮良贵，纪名刚机械设计第七版北京高等教育出版社，2005109111