安普纯电动汽车前制动器设计【含CAD图纸和说明书
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毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：安普纯电动汽车前制动器设计指导教师: 年 3 月 10 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.1纯电动车制动系统发展背景近百年来世界汽车工业的发展早已发生了极大的改变，随着汽车的发展变化人们的生活也发生了很大的变化，汽车在人们的日常生活中占有着不可或缺的地位。但随之带来的环境问题和能源问题也变得越来越严峻，安全性、节能性、环保性变成了汽车行业如何发展下去的棘手问题。科技发展日新月异，环境和能源能否找到平衡点成为了发展过程中人们首要考虑的内容。空气污染成为了汽车带来的主要环境问题，造成空气污染的首要原因就是汽车尾气，每年将有数十吨的污染物由汽车排入大气中，随之汽车数量的持续增持，这一数据仍会继续增长。汽车所带来的能源问题依然十分严峻，作为能源消耗的主要力量的汽车，将消耗2/3的美国石油的日产量【8】。作为能源大国的中国，即是储藏大国又是需求大国，随之汽车数量的增加，我国的能源问题也会日益严重。因此新能源汽车成为了解决以上问题的重中之重。纯电动汽车由于其发展速度最快，成为了全世界汽车工业的主要发展对象。高效节能的蓄电池可以解决传统汽车带来的环境问题和能源问题【1】。 随着制造工艺的进步，汽车的各项制造设计工艺水平不断提高，但是要想更进一步解决汽车发展过程中的瓶颈问题，我们不妨从另一个思路去考虑，那就是如何更好的设计电动车的制动器，使制动能量可以回收利用。行驶过程中的汽车具有很大的动能，这部分能量在刹车过程中通过摩擦力做功的形式耗散出去。【2】在大多数汽车中，并没有针对汽车在刹车过程中的能量回收利用系统的设计，这部分能量只能被转化成热能耗散出去，如果能很好的利用这部分能量，对于我国的汽车发展将会产生很大的影响【9】。然而，传统的燃油发动机很难实现将车轮的制动能量转化为化学能供车辆使用，但这种情况将在电动汽车中得以改变。在电动车的行驶过程中，是将电能转化成为机械能再转化为汽车的动能，因此想利用制动能量只需研究讲制动能量转化为电能，就可以实现电动车的制动能量回收再利用【10】。在汽车的整体结构中，制动系统是保证行车安全极其重要的一个组成部分，因为制动系统既可以使行驶中的汽车减速，又要保证驻车时汽车在原地停留不得移动。由此可见，汽车的制动系统对于汽车的行驶安全、驻车安全和运输经济效益有十分重要的作用。制动系统是评价汽车安全性的一个重要因素，也是汽车的重要组成部分之一。当今汽车行业已经非常发达，人类对汽车的性能要求也越来越高。一款安全、轻便、环保、经济的制动系统可以大大提高汽车的性能【11】。这也是汽车设计人员不断追求的目标。1.2国内外在电动车辆制动器设计的研究现状 目前，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术也进一步提升。 因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点【4】。另外，作为需要在增大制动力的一种制动产品，双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来发展的方向。在后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向【12】。 摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。 在材料选择方面：80年代之前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降【3】。因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始禁止采用石棉用做制动材料，我国在1999年修改的GB12676-1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芳香族聚酰纤维或其它纤维（碳、陶瓷等）作为加固材料。其主要优点是：无论在低温或高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向【5】【14】。目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点，也在研究新型摩擦材料，比如由河北工业大学所承担的科研项目“替代石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，据报道该制动器的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点【7】。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料【6】。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。国内的汽车工业水平平均比发达国家汽车工业水平落后了二十年，国内的制动器实验技术也就相对的落后。1932年生产重量为2860kg的凯迪拉克v16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出v12轿车，该车采用通过四根软索控制真空助力器的鼓式制动器【13】。随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。duesenbergeight车率先使用了轿车液压制动器，克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世，美国通用汽车公司和福特汽车公司分别于1934年和1939年采用了液压制动技术【15】。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。经过80多年的发展，液压制动技术是如今最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。 另外，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。但是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜在的市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。参考文献：1王丹, 续丹, 曹秉刚. 电动汽车关键技术发展综述J. 中国工程科学, 2013, 15(1):68-72.2王陆林, 张世兵, 高国兴,等. 电动汽车电子机械制动系统的研究与设计C. 2012中国汽车工程学会汽车安全技术学术会议. 2012.3王德苏. 电动车制动器J. 机械制造, 1992(7):46.4汤全利. 汽车盘式制动器P.中国专利：2818904 YP. 2006.5吕红明, 张立军, 余卓平. 汽车盘式制动器尖叫研究进展J. 振动与冲击, 2011, 30(4):1-7.6郑荣, 黄伟中, 徐飞军,等. 基于ANSYS的汽车盘式制动器总成分析J. 机械传动, 2012, 36(5):78-80.7何亚峰. 基于有限元技术的汽车盘式制动器性能研究J. 机械传动, 2012, 36(3):88-90.8姜海斌. 纯电动车整车控制策略及控制器的研究D. 硕士学位论文.上海：上海交通大学, 2010.9陈斌. 纯电动汽车再生制动研究D. 硕士学位论文.重庆：重庆大学, 2011.10赵国柱. 电动汽车再生制动若干关键问题研究D. 硕士学位论文.南京：南京航空航天大学, 2012.11白玉峰. 一种电动车真空助力制动系统设计J. 教育科学:全文版, 2016(10):00252-00252.12ZHANG Lijun, MIAO Weiji, YU Zhuoping. Experimental Investigation into Friction- Vibration Coupling Characteristics of Vehicle Disc Brake，2008, 28(5):480-484.13H.B. Yan,Q.C. Zhang,T.J. Lu. Heat transfer enhancement by X-type lattice in ventilated brake discJ. International Journal of Thermal Sciences,2016,10714Angelina M. Vera,Naseem Beauchman,Patrick C. McCulloch,Brayden J. Gerrie,Domenica A. Delgado,Joshua D. Harris. Brake Reaction Time Following Hip Arthroscopy for Femoroacetabular Impingement and Labral TearJ. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,201615Michiel Plooij,Tom van der Hoeven,Gerard Dunning,Martijn Wisse. Statically balanced brakesJ. Precision Engineering,2016,43 毕 业 设 计 开 题 报 告设计方案：2.1拟解决的问题设计安普纯电动车的前制动器，对其制动效能、制动的各项参数需求进行了评估。首先是先对盘式制动器的各部分尺寸的选定，例如制动盘的直径、厚度、制动块的内外半径、制动衬块有效工作面积等。最终设计成果拟达到具有足够的制动效能，工作可靠；在任何速度下制动时，汽车都不应该丧失操纵性和方向稳定性；防止水和污泥进入制动器工作表面；制动能力的热稳定性良好；操纵轻便，并具有良好的随动性；制动时产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害；作用滞后性尽可能好；摩擦衬片应有足够的使用寿命，且应有消除磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙
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