开题报告-轿车制动系统设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：张林芊学 号：1302064221学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：轿车制动系统设计指导教师:仝志辉 2017 年 3 月 7 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.选题背景和意义 （1）选题背景 当今，随着高速公路路网的不断发展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。因为只有制动效能好、制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。汽车制动系统种类很多，形式多样。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本都一样，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，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研究开发，汽车动力系统发生了很大的改变，出现了很多新的结构型式和功能形式。新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应变化。 汽车制动系统的发展是和汽车性能的提高及汽车结构型式的变化密切相关的，制动系统的每个组成部分都发生了很大变化。目前的汽车制动系统主要由能装置、控制装置、传动装置、制动器组成。其中供能装置包括供给、调节制动所需能量以及各个部件，产生制动能量的部分称为制动能源；控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的部件；传动装置包括把制动能量传递到制动器的各个部件；制动器是产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件，也包括辅助制动系统中的部件。现代的制动系统还包括制动力调节装置和报警装置，压力保护装置等辅助装置。 （2）研究意义 汽车制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。因此必须充分考虑制动系统的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行汽车的制动系统的设计以满足汽车安全行驶的要求。据有关资料的介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动系统是保持行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。因此制动系统设计是汽车设计中重要的环节之一。2.国内外研究现状 （1）国内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起着决定性的作用。汽车制动系统种类很多，传统的制动系统结构形式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。汽车液压制动系统可以分为行车制动、辅助制动、伺服制动等。对于汽车制动系统的研究，国内近几年有新的研究发展：（1）王治中、于良耀、宋健在分析了轮胎滑移率控制在汽车动力学控制中的作用，支出了被控车辆的非线性和时变性及其制动系统的非连续性和滞后是造成滑移率控制困难的主要原因的基础上，从制动系统、控制方法和研究手段三个方面概述了基于制动系统的轮胎滑移率控制研究现状并提出了未来滑移率控制研究的主要方向1。（2）汽车防抱制动系统(简尔 ABS)是最近几年开发使用的一种提高汽车制动安全性的高新技术装置。当汽车在行驶中进行制动时,尤其是在潮湿、泥泞、冰雪路面等低附着系数路面上高速行驶中实施紧急制动,车轮很容易抱死拖滑,一旦有一个以上车轮抱死,就会造成车辆侧滑甩尾,方向失控,导致车辆相撞倾覆,甚至造成车毁人亡的严重事故。ABS 就是针对这一问题而开发的汽车安全性装置2。（3）随着中国汽车保有量的不断攀升,作为易损易耗件之一的制动器及其配件的需求量也在不断攀升。由于市场容量巨大,因此仅从产量、产值、销售额等方面来看,制动器行业总体上仍处于不断上升的趋势。然而制动器行业国内不同企业之间的经营差距正在出现扩大的趋势。从国外的技术趋势来看,制动技术和制动器产品在不断地与汽车主动安全技术相结合。制动器的动作和响应速度将受到汽车的主动安全技术控制中心所控制和操纵。制动系统将不再是一个孤立的、独立系统而存在34。（4）针对高额的设计成本和对人才资源的竞争影响高端CAE技术使用的现状,用汽车制动系统中制动蹄的设计为例,将专家设计领域的知识结构化分层,用产生式规则表示法和框架表示法相结合的混合表达方式构建相应设计领域知识库5。（5）电子机械制动系统是线控技术与汽车制动系统相结合而成的线控制动,它改变传统液压或气压制动执行元件为电驱动元件,由于电驱动系统的可控性好、响应速度快的特点,电子机械制动系统显现出良好发展前景。现代汽车制动控制技术正朝着电子机械制动控制方向发展,电子机械制动系统将取代以液压或气压为主的传统制动控制系统678。（6）通过对国内外电动汽车关键技术的发展现状和技术水平的比较分析,以及H鲁棒控制方法在电动汽车驱动控制、再生制动控制和运动控制系统上应用的研究,展望了电动汽车的发展趋势.首先发展铅酸蓄电池电动汽车(BEV)是明智的选择,由于开发混合电动汽车(HEV)的难度较大,所以燃料电池电动汽车(FCEV)将成为今后的主流技术,是未来汽车的发展方向91011。（7）能源危机和环境污染问题日益严峻，人们对汽车工业节能环保的要求也日益提高。混合动力电动汽车具有低油耗、低排放的优点，被认为是目前最有希望替代传统内燃机汽车的方案。根据驾驶员的转矩需求，对混合动力驱动系统的三个动力源进行工作转矩分配；制定再生制定控制策略，在满足法规要求和制定安全性的前提下，尽量回收制动能量；对电机和液压混合制动系统进行研究，制定混合制动控制策略；建立该混联式混合动力电动汽车前向式仿真软件平台；对该混合动力电动汽车控制策略进行仿真分析并研究了其在实车上的应用1213。(2)国外研究现状再生制动系统回收能量作为主要工作方式之一，为混合动力客车燃油经济性的提高提供了一条有效途径。然而，它仍然是一个具有挑战性的问题，以确保制动稳定性，同时最大限度地提高制动能量回收。为了解决这个问题，提出了一种高效的能量恢复控制策略的基础上修改后的非线性模型预测控制方法。首先，结合单轴并联混合动力客车复合制动过程的特点，建立了车辆纵向动力学的7自由度模型。其次，考虑车辆模型的非线性特性和再生制动系统的效率，采用粒子群优化算法在修改后的非线性模型预测控制采用优化的再生制动系统和气动制动系统的车轮之间的扭矩分布。为了减少修改后的非线性模型预测控制的计算时间，在制动过程中采用最近点法。最后，在不同轮胎-路面附着系数的道路条件下进行了仿真和半实物仿真试验，并与基线车辆控制器的常规控制方法进行了比较，验证了所提控制策略的有效性。仿真和硬件在环测试结果表明，所提出的策略可以确保车辆在紧急制动情况下的安全性，提高恢复能量几乎17%，与常规的规则为基础的战略，在一般制动情况。因此，所提出的控制策略可为实际制动控制器的设计提供理论参考1415。 3.参考文献1陈家瑞，马天飞.汽车构造(下册)第五版.北京：人民交通出版社,20052余志生.汽车理论（第5版）.北京：机械工业出版社，20093王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社，20064王国权.汽车设计课程设计指导书.北京：机械工业出版社，20105刘涛.汽车设计.北京：北京大学出版社，20086韩守身.微型轿车的使用与构造图册.北京：人民邮电出版社，19967张新智.北京吉普切诺基汽车结构图册.北京：机械工业出版社，19948过学迅.汽车设计.北京：人民交通出版社，20059刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，200110杨可桢.机械设计.北京，机械工业出版社，200311孟少农.汽车设计方法论.北京：机械工业出版社，199212周开勤.机械零件手册.北京：高等教育出版社，200113林玉祥.机械工程图学习题集.北京：科学出版社，200814张春林.机械原理.北京：高等教育出版社，200515何铭新钱可强.机械制图.高等教育出版社200416Rosalee Dewar, Andrew P. Claus, Kylie Tucker et al.Perspectives on postural control dysfunction to inform future research: A Delphi study for children with cerebral palsyJ.Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 2016.17Chad Cook.Key issues for manual therapy clinical practice and research in North AmericaJ.Manual Therapy, 2013, 18(4). 设计方案：1.研究内容 根据所给该轿车数据整备质量、轴距等参数，初步确定该轿车为小型车；在参考大量车型及综合各种制动系统的优缺点及成本等因素后，确定该毕设的制动系统采用简单人力制动双回路前后盘式制动器。具体内容如下：第一章为引言，主要阐述研究的背景、研究目的和研究意义。第二章为相关理论概述，主要概述制动系统的组成、类型及特点。第三章为制动系统主要参数的确定，主要确定同步附着系数、地面对前后轮的法向反作用力等参数。还有制动器的计算，主要内容包括确定前后制动力矩分配系数、制动器制动力矩的确定、盘式制动器主要参数的确定（制动盘直径、制动盘厚度选择、摩擦衬块内外半径、工作面积以及摩擦系数）以及盘式制动器的制动力计算。除此之外，也有制动器只要零部件的结构设计，包括制动盘、制动钳、制动块、摩擦材料和制动轮缸。第四章为液压制动驱动机构的设计计算，包括前轮制动轮缸直径的确定、制动主缸直径的确定、制动踏板力和制动踏板的工作行程。第五章为制动性能的分析，包括制动性能的评价指标、制动效能及其恒定性、制动时汽车方向的稳定性、制动器制动力分配的分析、制动减速度、制动距离以及摩擦衬块的磨损特性计算。后面为结束语、参考文献以