福特福克斯轿车前轮制动器设计与装配设计【三维图】开题报告

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）题目：福特福克斯轿车前轮制动器设计与装配仿真一、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）题目背景：改革开放以来，人们的生活水平越来越高，随着经济的发展，私人汽车的数量也与日俱增，特别是2001年加入WTO后，中国汽车市场持续迅速扩大，轿车销量保持了两位数的增长。改革开放前中国没有私人轿车，2007年中国轿车销量的八成被私人购买。中国已是世界第二大新车销售市场。在全球汽车市场增长几乎停滞状态下，2006年中国新车消费量在全球的比例超过10%。1995年到2014年，中国民用汽车拥有量从1040万辆攀升至28500万辆，增长了27倍。1中国汽车市场成为拉动全球汽车市场的最重要因素。与汽车高增长速度相对应的，公路安全问题也越来越多的被更多人所重视。汽车的制动性是保证汽车安全性的重要一环，制动性能的检测对所有车辆都是极其重要的。资料表明，因制动不良而导致的恶性道路交通事故占事故总数的三分之一以上。研究意义：安全，自汽车诞生时起便是评定汽车好坏与否的重要因素。而车辆制动系统在车辆的安全方面扮演者至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高。制动系统的重要性日益显现。他除了通常意义上的，用来衡量汽车好坏的一个标准，更是保障乘车人员生命的最重要的一道防线。在人们越来越注重出行安全的今天，汽车制动系统的好坏已经成为消费者们购买车辆时一个重要的参考指数。所以制动系统的好坏与否，已经成为了汽车抢占市场份额，增加汽车销量的重要因素! 而在汽车刹车时，重心前移，前轮制动比之后轮制动更加快速安全，所以前轮制动在制动系统中扮演着至关重要的角色。国内外相关研究情况：（1）汽车制动形式的发展制动系统是汽车底盘的一个重要组成部分。气压制动是发展最早的一种汽车制动形式，气压制动装置是将发动机的动力驱动压缩机，又将压缩空气的压力转变为机械推力，使车轮产生制动。驾驶员只需按不同的制动要求，控制制动踏板的行程，释放出不同的压缩空气，可调整气体压力的大小来获得所需的制动力。2气压制动形式很快发展为液压制动。主要原因是气压制动消耗发动机的动力，结构复杂，制动柔和性欠佳。液压制动装置是利用制动油液，将制动踏板力转换为油液压力，通过管路传至车轮制动器，再讲油液压力转变为制动蹄张开的机械推力。液压制动较气压制动来说有许多优点：首先它制动柔和灵敏，结构简单，使用方便，不消耗发动机功率，其次更重要的是它为新的制动系统，电液防滑控制系统的应用提供了可行性。同时液压制动系统也存在不足：操纵较费力，制动力不很大，制动液压温流动性差，高温易产生气阻，如有空气侵入或漏油会降低制动效能甚至失效。多年来，在提高制动效能及其安全性、可靠性和可维修性的需求牵引下，现代汽车制动技术的改进和创新始终没有停止过。流变体制动技术领域开辟了一片新天地。流变体制动尚处于理论研究阶段的一种新制动理念，它使磁流变体和变流变体等新兴材料，在调节外加电场或磁场的情况下，迅速改变粘度，甚至由液态变为固态。在系统的动静盘之间形成剪切力，从而产生阻碍的制动力矩。受电场支配的称为电流变体，受磁场支配的称为磁流变体，材料的这种现象叫做“温斯洛效应”。这种制动盘和静盘之间充以流变体，在没有制动情况下，流变体不起作用，动盘可自由移动。制动时，在电场作用下，流变体粘度迅速改变，从而在动静盘之间形成剪切力，这种就产生了阻碍动盘旋转的制动力矩。3流变体制动较机械摩擦式制动的显著优点是制动平稳，效率高，目前已经适用于汽车的制动。其缺点是结构复杂，能否在汽车上应用，取决于研究的进展状况。汽车制动过程是一个将巨大的能转化为热能而耗散的过程。从机电制动方式得到启示，电磁场原理可应用于汽车制动，称为电磁场制动。在行驶中车轮作为发电机发电存储起来，在制动过程中车轮作为电动机，制动时反向给点击反向电压，使车轮产生一个与转动方向相反的电磁力矩，从而达到减速停车的目的。制动过程机械能转化为电能可反馈给电源。这种设想符合能量守恒原理，理论上应当是可行的。这是汽车制动技术富有革命性的创新，因为它不再借助摩擦制动，而是采用电磁场制动，并有效利用回收行驶过程中的能量。目前已有新型能源汽车与混合动力汽车已将电磁制动用为辅助制动手段，但距离完全替代目前现有制动方式还有很长的一段路要走。（2）汽车制动技术的研究进展 回顾汽车制动科学技术发展史可以清楚的知道，汽车制动性能作为汽车主要性能之一，其科学技术地发展直接影响到汽车的行驶安全性。人类安全意识的提高对汽车制动性提出了新的要求。20世纪能源与环境保护技术、新材料技术、先进的制造技术、信息与控制技术等成为科学技术发展的重要领域，这些领域的科技进步对汽车制动科学技术的发展将产生重要的推动作用。现代汽车制动技术的研究进展主要有以下几个方面： 1）汽车制动系统的节能与环境保护。节能与环境保护是汽车技术发展的前提。汽车制动系统的节能与环保即包括制动系本身的节能与环境保护，也报过整个汽车的节能与环境保护。研发再生制动技术，充分的利用回收能量，节约能源；避免制动摩擦带来的粉尘污染，有效的抑制制动噪声污染，保护我们生存的环境。2） 新材料在制动系统中的应用。材料科学与技术是21实际重点发展的科技领域。各种新兴材料在汽车制动系统中的应用已经推动、必将继续推动汽车制动科学技术的发展和性能的提高。高分子材料、纳米材料、复合材料等由于它们自身德尔性能特点，将对制动系统的性能产生巨大的影响。能有效的延长制动系统的寿命，改善制动性能，消除噪声污染等。3） 汽车制动的信息化、职能化。汽车制动的智能化、集成化是信息技术、电子集成技术和控制技术与制动技术的结合。其特点是根据制动要求和制动系的工作特点，通过计算机智能控制，实现对制动力的实时控制，有效的改善汽车制动性能、安全性、可靠性和可维修性等。4） 汽车制动装置的高性能、低成本、小型轻量化。优越性能、精密、低噪声、长寿命、重量轻、体积小、低成本一直以来是制动技术的发展方向。达到上述要求，必须进行制动系统结构创新方面的研究，探索制动系统的新类型；进行制动动力学特性和振动研究；以求提高特性、降低噪声；采用先进的制造技术来提高制动性能和降低成本；研究新材料，提高寿命减小质量。4 汽车制动科学技术的发展经历了相当长的时期，在一定范围内已经达到较高水平。与国外相比，我们的差距比较大。我们需要跟踪和消化国外先进技术，把握发展新动向，加大基础投入，整合资源，深入研究，强化应用开发，努力开发自主的知识产权。二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施1.主要内容1.1制动器概述1.1.1制动器的作用汽车的制动系是使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动的一系列机构。对汽车起到制动作用的是作用在汽车上，其方向与汽车行驶方向相反的外力。作用在行驶汽车上的滚动阻力，上坡阻力，空气阻力都能对汽车起到制动作用，但这些外力的大小都是随机的，不可控制的。故汽车上必须装设一系列专门的装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界在汽车某些部分施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。这一系列专门装置即为汽车制动系统。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。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、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。1.1.2制动器分类现代汽车一般为前盘后鼓制动，此次设计为前轮制动所以采用盘式制动。盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。其固定元件有多种结构形式。根据固定元件的结构形式，可以将盘式制动器分为两类，即钳式制动器和全盘式制动器。钳盘式制动器的固定元件是制动器，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳中。制动衬块与制动盘接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅3050，故这种盘式制动器又称为点盘式制动器。全盘式制动器中摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘型，制动时各盘摩擦表面全部接触，作用原理如同离合器，故又称离合器制动器。全盘式中用的较多的是多片全盘式制动器。多片全盘式制动器即可用作车轮制动器，也可用作缓行器。钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同，又分为定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器两种。51.1.3定钳盘式制动器定钳盘式制动器：定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动器盘轴线方向移动，因而其中必须在制动盘两侧都装设制动块促动装置（例如相当于制动轮缸的油缸），以便将两侧的制动块压向制动盘。如图1-1所示，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式。图1-1固定钳式盘式制动器简图1-转向节 2-调整垫片 3-活塞 4-制动块总成 5-导向支撑销 6-制动钳体 7-轮辐 8-回位弹簧 9-制动盘 10-轮殻1.1.4浮钳盘式制动器浮钳盘式制动器：按制动钳运动方式，浮钳式制动器又可以分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器。如图1-2，滑动钳盘式制动器的制动钳可以相对制动盘作轴向滑动。其中只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。摆动钳盘式制动器也是单侧设置油缸，其制动钳体与固定在车轴上的支座铰接，故不能滑动，而是在与制动盘垂直的平面内摆动以实现制动。6图1-2浮动钳式盘式制动器简图（a）滑动钳式盘式制动器（b）摆动式盘式制动器1-制动盘 2-制动钳体 3-制动块总成 4-带磨损警报装置的制动块总成 5-活塞 6-制动钳支架 7-导销1.2制动器的主要参数及其选择查资料得知福特福克斯车型数据如表1-1所示：主要性能参数全盘式制动器只有少数汽车（主要是重型汽车）采用为车轮制动器，而定钳盘式制动器存在以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂;油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通。这必然使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸（特别是外侧油缸）的跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。 最后，根据各种制动器的优缺点，考虑到所适应的车型、现代乘用车制动器应用发展趋势以及经济成本，满足本课题任务要求，该车前轮制动器采用滑动钳盘式制动器。1.3制动器的主要部件及其选择计算1.3.1制动盘制动盘一般用珠光体灰铸铁制成，或用添加Cr，Ni等的合金铸铁制成。其结构形状有平板形（用于全盘式制动器）和礼貌形（用于钳盘式制动器）两种。后一种的圆柱部分长度取决于布置尺寸。 1.3.2制动钳制动钳由可锻铸铁KTH370-12或球墨铸铁QT400-18制造，也可用轻合金制造的，例如铝合金压铸。可做成整体的，也可做成两半并由螺栓连接。其外缘留有开口，以便不必拆下制动钳便可检查或更换制动块。制动钳体应有高的强度和刚度。一般多在钳体上加工出制动油缸，也有将单独制造的油缸装嵌入钳体中的。钳盘式制动器油缸直径比鼓式制动器的轮缸大得多。为了减少传给制动液的热量，多将杯形活塞的开口端顶靠制动块的背板。有的将活塞开口端部切成阶梯状，形成两个相对且在同一平面内的小半圆环形端面。活塞由铸铝合金制造。7为了提高其耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀烙处理。当制动钳体由铝合金制造时，减少传给制动液的热量则成为必须解决的问题。为此，应减小活塞与制动块背板的接触面积，有时也可采用非金属活塞。制动钳在汽车上的安装位置可在车轴的前方或后方。制动钳位于车轴前可避免轮胎甩出来的泥、水进入制动钳，位于车轴后则可减小制动时轮毂轴承的合成载荷。1.3.3制动块制动块由背板和摩擦衬块构成，两者直接牢固地压嵌或铆接或粘结在一起。衬块多为扇形，也有矩形、正方形或长圆形的。活塞应能压住尽量多的制动块面积，一面衬块发生卷角而引起尖叫声。制动块背板由钢板制成。为了避免职称是产生的热量传给制动钳而引起制动液气化和减小制动噪声，可在摩擦衬块与背板之间或在背板后粘（或喷漆）一层隔热减振垫（胶）。由于单位压力大和工作温度高等原因，摩擦衬块的磨损较快，因此其厚度较大。据统计，日本轿车和轻型汽车摩擦衬块的厚度在7.5mm16mm之间。许多盘式制动器装有摩擦衬块磨损达到极限时的警报装置，以便能及时更换摩擦衬块。1.3.4衬块警报装置设计根据此次设计车辆福特福克斯具体参数，此次设计的衬块报警装置采用单触点式报警系统。1.3.5摩擦材料制动摩擦材料应具有高而稳定的摩擦系数，抗热衰退性能好，不能在温度升到某一数值后摩擦系数突然急剧下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有较高的耐挤压和耐冲击性能；制动时不产生噪声和不良气味，应尽量采用无污染和对人体无害的摩擦材料。1.3.6制动器间隙钳盘式制动器不仅制动间隙小（单侧0.05mm0.15mm），而且制动盘受热膨胀后对轴向间隙几乎没有影响，所以一般都采用一次调准式间隙自调装置。1.4制动系统总装配图与零件图1.5制动系统的装配仿真2. 采用的研究方案、研究方法或措施2.1研究方案（1）了解汽车制动系统的现状，熟悉其发展状况、详细构造和工作原理；（2）根据福特福克斯汽车的主要参数，对其制动系统进行结构设计，实现汽车的制动性能并保证其安全系数。（3）运用AutoCAD软件绘制制动器总装配图以及主要部件的零件图；2.2确定设计目标要求在采用该制动系统时100-0km/h制动距离低于50m摩擦系数:100至350度:0.200.70。磨损率:100-350度0.053.00。2.3制器的结构形式及其选型2.31滑动钳盘式制动器的结构优点2.4盘式制动器主要部件设计与计算2.4.1制动盘的选择2.4.2制动钳的选择2.4.3制动块的选择2.4.4衬块报警报装置2.4.5摩擦材料的选择2.4.6制动器间隙的计算2.4.7紧固摩擦片铆钉的剪切应力验算 2.5绘制系统总装配图与零件图 2.6绘制制动系统的装配仿真三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作1制动力及其分配系数的计算2.摩擦衬块的磨损特性计算 3.制动器三维模型绘制及其装配。四、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1周第3周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告； 第4周第6周：进行制动器主要部件的设计与计算； 第7周第8周：完成制动系统的结构设计计算； 第9周第11周运用CAD软件绘制总装配图零件图； 第12周第13周：绘制制动器三维模型及其装配仿真 第14周第15周：完成毕业论文第1616周：进行毕业设计总结，编写毕业设计论文，并做好答辩的准备。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献 1 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社，2004.2 濮良贵，纪名刚.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社， 2005：109111 387406.3 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版，2009. 4 韩靖玉.汽车构造.北京：中国水利水电出版社，2009.5 汽车工程手册.编辑委员会编