車輛工程專業(yè)-基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計【含CAD圖紙、SW建模圖紙三維、設(shè)計說明書文檔】
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本科畢業(yè)設(shè)計(論文)報告(論文)題目:基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計 作者所在系部:作者所在專業(yè):作者所在班級:作 者 姓 名 :作 者 學(xué) 號 :指導(dǎo)教師姓名:完 成 時 間 : 摘要本設(shè)計的標(biāo)題為基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計。在充沛理解制動器的構(gòu)造及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的材料進(jìn)行設(shè)計、論證再選定相干參數(shù)并進(jìn)行計算確定詳細(xì)參數(shù)如下:制動力分配;前軸制動力Fu1=4486.3 N 后軸制動力 Fu2=9405.2 N同步附著系數(shù);=0.7制動器效能因數(shù);k=0.6制動力矩:制動力矩是制動器發(fā)生的,迫使汽車減速或停止的阻力矩,由該車所能遇到的最大附著系數(shù);制動強(qiáng)度q;車輪有效半徑;汽車滿載質(zhì)量G;汽車軸距L;經(jīng)過計算得出:前輪的制動力矩為Mu1=1358.15 Nm 后輪制動力矩Mu2=497.2 Nm由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算確定主要零部件尺寸和最后對制動系統(tǒng)功能要求進(jìn)行校驗,并用solidworks繪制出來制動器零件的基本模型和制動器的裝配總成關(guān)鍵詞:制動性能 solidworks 盤式制動器 AbstractThe topic of this design for the design of the front wheel brake a intermediate car,this design selects the front disc brakedisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstrate the selected parameters and the calculation to determine the specific parameters are as follows:The braking force distribution;front axle braking force Fu1=4486.3 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.The synchronous adhesion coefficient: =0.7Brake effiency factor:k=0.6Brake torque:Brake torque is generated by the brake, torque force car to slow down or stop,maximum adhesion coefficient can meet the vehicle ;severity of braking q;the effective radius re;The car loaded with quality G;the vehicle wheelbase L;calculation the front wheel brake toeque Mu1=1358.15 Nm,the rear wheel brake toeque Mu2=497.2 NmThe design calculation of main parts size and material from the above parameters,the brake system performance requirements of applications,and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.Keywords: braking performance solidworks disc brake目 錄第一章 緒論51.1制動系統(tǒng)設(shè)計的意義51.2 制動器的發(fā)展歷程51.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應(yīng)用6第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則82.1 汽車制動系功用及分類82.2 盤式制動器的分類與介紹82.3.1 制動效能102.3.2 制動效能穩(wěn)定性112.3.4 制動器的尺寸及質(zhì)量112.3.5 噪音的減輕11第三章 制動器設(shè)計123.1設(shè)計參數(shù)123.2 盤式制動器主要元件123.2.1 制動盤123.2.2 制動塊143.2.3 制動鉗153.2.4 襯塊報警裝置設(shè)計163.2.5 摩擦材料163.2.6 制動器間隙及調(diào)整163.3 制動器制動力分配分析163.4 同步附著系數(shù)的選取1735 制動器效能因數(shù)1836 制動器制動力矩的計算183.7 制動系統(tǒng)性能要求19372 制動減速度j的要求19373 制動距離S的要求20374 制動力矩的要求20375 對車輪制動器的比能量耗散率的要求20376 對比摩擦力的要求20377 對熱流密度的要求20378 對襯塊吸收功率的要求2037. 9 對平均摩擦力的要求203710 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好213711 操縱輕便213712 緊急制動時踏板力的計算213713 制動踏板行程的計算2138 摩擦襯片的磨損特性21第四章 校核244.1制動器的熱容量和溫升的核算24結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28附錄30結(jié)論 35參考文獻(xiàn). 36致謝. 38附錄:.411、總裝配模型2、各零件模型3、總裝配模型爆炸視圖第一章 緒論1.1制動系統(tǒng)設(shè)計的意義汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最廣泛也是最便利的交通運輸工具。汽車底盤上的一個重要系統(tǒng)就是汽車制動系,他是制約汽車運動的存在。而制動器又是制動系統(tǒng)中直接作用制約汽車運動的一個重要裝置是汽車上最關(guān)鍵的安裝。汽車的制動功能能間接影響汽車的行駛安全。隨著公路業(yè)的開展和車流密度的日益增大人們對安全性、牢靠性要求越來越高為保障人身和車輛平安、必須為汽車裝備非??煽康膭x車系統(tǒng)。經(jīng)過查閱相干的材料,應(yīng)用專業(yè)根底實踐和專業(yè)常識進(jìn)行部件的設(shè)計計算和構(gòu)造設(shè)計使其完成以下要求:具備足夠的制動效能以保障汽車的安全性;同時在材質(zhì)的使用上應(yīng)盡量應(yīng)用對環(huán)境無害的材料1。1.2 制動器的發(fā)展歷程 制動器分車輪制動器和中央制動器兩種,后者制動傳動軸或變速器輸出軸。因為中央制動器在應(yīng)急制動時可能形成傳動軸超載,如今大多數(shù)車在后輪制動器上附加手動機(jī)械式驅(qū)動機(jī)構(gòu)使之兼起駐車制動及應(yīng)急制動時用2。 從耗散能量的形式分制動器有摩擦式液力式電磁式及渦流式。人們曾經(jīng)把全息照相引入到制動器的振動和噪聲研討中并取得了大批的碩果。全息照相技術(shù)向人們展現(xiàn)了制動過程中振動的真實狀態(tài),使得樹立與實踐相結(jié)合的振動的數(shù)學(xué)模型成為了現(xiàn)實。這些都對制動盤的設(shè)計和分析提供了基礎(chǔ)。在對汽車進(jìn)行剖析、整合和檢測時須要給出系統(tǒng)的動態(tài)特性。此時理論系統(tǒng)應(yīng)該尚未實現(xiàn),或許處于環(huán)保性、技術(shù)性等要素的顧慮沒法通過實驗進(jìn)行考證往往須要借助于系統(tǒng)仿真來完成這一研究。簡而言之系統(tǒng)仿真是指使用計算機(jī)來運轉(zhuǎn)仿真模型模擬實踐系統(tǒng)的運行形態(tài)及隨時間變更的進(jìn)程并經(jīng)過對仿真運行過程的查看和統(tǒng)計得出被仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果參數(shù)和總體特性以此來推斷和預(yù)計真實系統(tǒng)的實際參數(shù)和實際功能。采用仿真方法研究汽車的各項性能時需對汽車作適當(dāng)?shù)暮喕缓髴?yīng)用簡化模型展開設(shè)計剖析。伴著水平簡化的變化一定會使設(shè)計結(jié)果與現(xiàn)實狀況之間存在一些程度的差距。汽車系統(tǒng)是很復(fù)雜的,對其整車、零部件以及各總成的數(shù)據(jù)模型和力學(xué)模型進(jìn)行分析模擬同時要確保一定的精確性,所需要的計算是很大的,這在很大程度上體現(xiàn)了計算和處理能力。隨著計算機(jī)軟硬件對數(shù)據(jù)的處理能力有了天翻地覆的提高和技術(shù)日新月異的發(fā)展,計算機(jī)仿真技術(shù)普遍地用于汽車的研發(fā)和設(shè)計制造中。虛擬樣機(jī)技術(shù)為處理制動器振動的主要誘因的技術(shù)問題,迅速成為的一種方便、高效的方法3。1.3 國內(nèi)汽車盤式制動器的應(yīng)用 合資企業(yè)的引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入汽車上采使用盤式制動器配置逐漸在我國造成規(guī)模是隨著我國汽車工業(yè)技術(shù)的開展開始的。特別是轎車工業(yè)的開展,在改善乘車者的舒適性、完善整車性能、尊重人們不斷提高的生活物質(zhì)要求、保護(hù)安全、改善生活環(huán)境條件等方面都發(fā)揮了很大的功用。(1) 在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面:在從經(jīng)濟(jì)與適用的角度考慮通常采用了混合的制動方式即前車輪盤式制動后車輪鼓式制動。廠家為了減去成本采用了前輪盤式制動后輪鼓式制動的混合裝配方式是由于轎車在制動過程中一般慣性的作用前輪的負(fù)荷通常占汽車全部重量的70%80%導(dǎo)致前輪制動壓力要比后輪大很多。這類前制動器以液壓盤式制動器為主,為采用液壓油作傳輸介質(zhì),以液壓總泵為動力源,后制動器與液壓式雙泵雙作用缸制動蹄相結(jié)合。采用前盤后鼓式混合制動器這完全是出于成本上的考慮也是基于汽車在緊急制動時軸荷前移對前輪制動效能的要求比較苛刻。目前采用混合制動器轎車(如夏利、吉利、南京依維柯、神龍富康、上海華普、捷達(dá)、長安之星、江鈴、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順、東風(fēng)小霸王、瑞風(fēng))。2007年我國共產(chǎn)此類車計130萬輛以上。前后輪都用盤式制動器是大勢所趨,尤其是隨著高速公路等級的提高、乘車品質(zhì)的提高甚至是國家安全法規(guī)的強(qiáng)制施行。(2) 在大型客車上:氣壓盤式制動器技術(shù)規(guī)范的集成性、明顯可靠性、總體良好具備創(chuàng)新性和產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性。盤式制動器用于大型公交車在歐美國度自上世紀(jì)90年代便已使用。盤式制動器至2000年已經(jīng)成為歐美國家城市公交車的標(biāo)準(zhǔn)。我國從1997年開始在客車和貨車上使用防抱死ABS系統(tǒng)及盤式制動器。2004年7月1日交通部要求在712米高型客車上 應(yīng)該裝備后國產(chǎn)盤式制動器所以開始普及。長沙公交電車公司、深圳公交、廣州公交、武漢公交、上海公交等公司全部在應(yīng)用為客車裝配的氣壓盤式制動器。宇通公司2004年自制底盤部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)設(shè)計的每年有10000多套,盤式制動器的客車的使用率已占一半多;宇通公司最大的氣壓盤式制動器橋合作商二汽東風(fēng)車橋用EQ153.氣壓盤式制動器的前后橋總成約生產(chǎn)6000套以上。一汽2004年供了2000多臺其中帶盤式制動器占宇通公司每年客車底盤3000多臺一半以上。宇通公司市場前景較好利潤附加值很高的車型如一汽客底使用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤式制動器前橋、11噸420后橋裝在6100高端客車上; 7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120豪華客車上等等。江蘇金龍客車的7-9米高型客車客車使用湖橋供帶盤式制動器的車橋2004年大概在5500臺。國際有名的大型廠家比如廈門金龍客車10-12米高型客車以上客車、丹東黃??蛙?0-12米高型客車、安徽凱斯鮑爾等等均已在批量制造帶盤式制動器的豪華客車。(3) 重型汽車方面:現(xiàn)作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)擁有很多的運用前景氣壓盤式制動器的現(xiàn)已屬成熟產(chǎn)品。2004年3月完成了對氣壓盤式制動器總成的開發(fā)的紅巖公司率先在國內(nèi)重卡行業(yè)中取得領(lǐng)先。2006年元月份將21.5英寸盤式制動器成功安裝到了重卡車前橋上由中國重汽卡車事業(yè)部在改設(shè)計和改裝卡車底盤的過程中在橋箱事業(yè)部合作下成功達(dá)成。令整車廠及客戶困擾已久的先進(jìn)鼓式制動器制動嘯叫、頻繁制動時制動蹄片易磨損、雨天制動效能降低等一系列難題氣壓盤式制動器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功連接解決了。42北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文第二章 制動器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原則2.1 汽車制動系功用及分類功用(1) 使汽車減速直至停止;(2) 使汽車下坡時不至超過一定速度;(3) 使汽車能可靠地停放在斜坡上。盤式制動器基本分為三類:(1) 多片全盤式制動器;(2) 固定卡盤式制動器;(3) 浮動卡盤式制動器。2.2 盤式制動器的分類與介紹按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式。按制動鉗結(jié)構(gòu)形式分鉗盤式制動器可分為固定鉗盤式和浮鉗盤式。固定鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。浮鉗盤式制動器結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 車橋活塞制動鉗制動盤圖2.1 固定鉗盤式制動器車橋活塞制動鉗制動盤圖2.3 浮鉗盤式制動器2.3.1 制動效能制動器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩稱為制動器效能。常用一種稱為制動器效能因素的無因次指標(biāo)進(jìn)行評價。制動器效能因素定義為在制動鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。就鉗盤式制動器而言如圖2.6所示兩側(cè)制動塊尺寸對制動盤壓緊力F0制動盤之間兩個作用半徑上所受摩擦力為此外f為制動襯塊與制動盤之間的摩擦系數(shù)。所以鉗盤式制動器效能因素為: (2.1)式中k-制動器效能因素Mu-制動力矩 F0-輸入力顯然有n個旋轉(zhuǎn)制動盤的多片全盤效能因數(shù)為2.3.2 制動效能穩(wěn)定性 制動效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù)k對摩擦系數(shù)f的敏感性(dk/df)。而f是一個不穩(wěn)定因數(shù)。影響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析可知盤式制動器效能穩(wěn)定。所以應(yīng)效能因數(shù)k對f敏感性低的制動型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復(fù)性還應(yīng)使制動盤(鼓)有足夠的熱容量及散熱能力。2.3.4 制動器的尺寸及質(zhì)量隨著車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導(dǎo)致了輪胎尺寸要小為保證足夠制動力矩往往制動器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設(shè)計若在小型化輕量化的前提下通過精心設(shè)計達(dá)到所需制動力矩。F0F0Ff圖2.6制動塊受力分析2.3.5 噪音的減輕 制動噪聲大致分為兩種低頻(1 Hz以下)和高頻(1-11 kHz)。低頻主要是制動盤或鼓共振所導(dǎo)致25。摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫度也有影響。在制動器設(shè)計中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過應(yīng)注意到這些措施有可能導(dǎo)致制動力矩下降和踏板行程損失加大等副作用26。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文第三章 制動器設(shè)計3.1設(shè)計參數(shù)本次設(shè)計參數(shù)如下。整車質(zhì)量: 空載:1650 kg 滿載:2025 kg質(zhì)心位置: 空載:a=L1=1094.8 mm b=L2=1642.2 mm 滿載:a=L1=1231.65 mm b=L2=1505.35 mm質(zhì)心高度: 空載:hg=600 mm 滿載:hg=550 mm軸 距: L=2737 mm輪 距: 輪 距 1585/1587 mm(前/后)最高車速: 180 km/h車輪工作半徑:390 mm輪轂尺寸: R17 97V輪轂直徑: 431.8 mm輪缸直徑: 54 mm輪 胎: 225/553.2 盤式制動器主要元件3.2.1 制動盤盤式制動器的制動盤有兩個主要部分:輪轂和制動表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝有軸承。制動表面是制動盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)為制動摩擦塊提供摩擦接觸面。整個制動盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動盤有兩種常用型式。帶轂的制動盤有個整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中輪轂與制動盤的其余部分鑄成單體件。另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個獨立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過輪轂再通過制動盤轂法蘭配裝。這種型式制動盤稱為無轂制動盤。這種型式的優(yōu)點是制動盤便宜些。制動面磨損超過加工極限時能很容易更換。本設(shè)計采用的是第二種型式。制動盤一般用珠光體灰鑄鐵制成,鉗盤式制動器用禮帽形結(jié)構(gòu)其圓柱部分長度取決與布置尺寸為了改善冷卻有的鉗盤式制動器的制動盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤可大大增加散熱面積但盤的整體厚度較大由于此次設(shè)計的車型屬于中級轎車所以設(shè)計時選擇帶有通風(fēng)口制動盤式設(shè)計方案。制動盤用添加CrNi等的合金鑄鐵制成。制動盤在工作時不僅承受著制動塊作用的法向力和切向力而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果鉗盤式制動器的制動盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積降低溫升約2030但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動盤其厚度約在l0 mm13 mm之間。本次設(shè)計采用的材料為HT250。(1) 制動盤直徑D制動盤直徑D希望盡量大些這時制動盤的有效半徑得以增大就可以降低制動鉗的夾緊力降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動盤直徑D受輪毅直徑的限制通常制動盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%79%,總質(zhì)量大于2 t的車輛應(yīng)取其上限。通常制造商在保持有效的制動性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪輞直徑為17英寸又因為M=2025 kg。在本設(shè)計中,制動盤直徑為:D=70%79%Dr=0.79 17 20.2=301341.122 mm取D=340 mm根據(jù)尺寸所作三維圖如圖3.1所示。圖3.1 制動盤(2) 制動盤厚度h為使質(zhì)量不致太大制動盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制動工作時的溫升制動盤厚度又不宜過小。制動盤可以制成實心的而為了通風(fēng)散熱可以在制動盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動盤在兩個制動表面之間鑄有冷卻葉片。車輪轉(zhuǎn)動時盤內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動。通常實心制動盤厚度為l0 mm 20 mm具有通風(fēng)孔道的制動盤厚度取為20 mm50 mm但多采用20mm30mm。在本設(shè)計中選用通風(fēng)制動盤式制動盤h取22 mm。圖形如如圖3.2所示圖3.2 制動盤(3) 摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。在本設(shè)計中取外半徑為R2=165 mm ,則內(nèi)半徑R1=110 mm。(4) 內(nèi)通軸直徑初選為65 mm (5) 摩擦襯塊工作面積A摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6 kg/3.5 kg/,選取工作面積為72.32 A158.2 。本次取襯塊的夾角為70。摩擦襯塊的工作面積A: mm2 A取369 3.2.2 制動塊制動塊由背板和摩擦襯塊構(gòu)成兩者直接壓嵌在一起。制動塊背板由鋼板制成。許多盤式制動器裝有襯塊磨損達(dá)極限時的警報裝置以便及時更換摩擦襯片。初選摩擦片厚度為10 mm。所作三維圖如圖3.3所示。圖3.3 制動塊3.2.3 制動鉗制動鉗由可鍛鑄鐵KT H37012或球墨鑄鐵QT40018制造制動鉗體應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體中加工出制動油缸也有將單獨制造的油缸裝嵌入鉗體中的。為了減少傳給制動液的熱量多將杯形活塞的開口端頂靠制動塊的背板。有的活塞的開口端部切成階梯狀形成兩個相對且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面?;钊设T鋁合金或鋼制造制動鉗體形態(tài)如圖3.4和3.5所示。圖3.4 制動鉗體a圖3.5 制動鉗體b3.2.4 襯塊報警裝置設(shè)計摩擦片的最大磨損厚度為7 mm當(dāng)摩擦片大于7 mm時制動盤與制動塊背板上的警告片相摩擦這樣就使得連接于制動塊觸點上的警告燈亮起。從而起到了報警的作用。3.2.5 摩擦材料制動摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)抗熱衰退性能好不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降;材料的耐磨性好吸水率低有較高的耐擠壓和耐沖擊性能;制動時不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕稇?yīng)盡量采用少污染和對人體無害的摩擦材料。本次選取以是棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑調(diào)整摩擦性能的填充物(由無機(jī)粉末及橡膠聚合樹脂等配成為石磨)等混合而成。初選時摩擦系數(shù)選擇為f=0.3。3.2.6 制動器間隙及調(diào)整制動鼓與摩擦襯片之間或制動盤與摩擦襯片之間在未制動的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙以保證制動鼓(制動盤)能自由轉(zhuǎn)動。一般鼓式制動器的設(shè)定間隙為0.20.5 mm;盤式制動器的為0.10.3 mm(單側(cè)0.05 mm0.15 mm)。此間隙的存在會導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失因而間隙量應(yīng)盡量小。考慮到在制動過程中摩擦副可能產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形因此制動器在冷卻狀態(tài)下應(yīng)有的間隙應(yīng)通過試驗來確定。在本設(shè)計中:盤式制動器取間隙為0.2 mm。3.3 制動器制動力分配分析對于一般汽車而言根據(jù)其前、后軸制動器制動力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素當(dāng)制動器制動力足夠時制動過程可能出現(xiàn)如下三種情況:(1) 前輪先抱死拖滑然后后輪抱死拖滑。(2) 后輪先抱死拖滑然后前輪抱死拖滑。(3) 前、后輪同時抱死拖滑。所以前、后制動器制動力分配將影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度是設(shè)計汽車制動系必須妥善處理的問題。3.4 同步附著系數(shù)的選取通過對汽車的受力分析可知制動時前后輪同時抱死對附著條件的利用制動時汽車的方向穩(wěn)定性等均有利此時的前后輪制動器制動力Fu1和Fu2的關(guān)系曲線稱為理想的前后輪制動器制動力分配曲線。在任何附著系數(shù)的路面上前后輪同時抱死的條件是:前后輪制動器制動力之和等于附著力;并且前后輪制動器制動力分別等于各自的附著力即: Fu1+Fu2= (3.1)Fu1=Fz1 (3.2)Fu2= Fz2 (3.3)圖3.6 受力分析圖 查表得空載時前軸載荷占車重的60%后軸占40%滿載時前軸載荷占車重的55%后軸占45%由力矩平衡知 (3.4)其中:重力Fu1,F(xiàn)u2前后制動力Fz1,F(xiàn)z2地面對前后輪法向反作用力前后制動器的理想制動力的分配關(guān)系式為 (3.5)其中L軸距;a汽車質(zhì)心距前軸距離;b汽車質(zhì)心距后軸距離附著系數(shù) 現(xiàn)在不少汽車的前后制動器制動力之比為一固定值常用前制動力與總制動力之比來表明分配比例稱為制動器動力分配系數(shù)用表示即: (3.6)式中Fu汽車制動器總制動力所以 Fu1/Fu2=(1-)/ (3.7) 若用Fu2=(Fu1)為一直線通過坐標(biāo)原點且其斜率為: (3.8)將(3-4)代入(3-6得)因為所設(shè)計的轎車制動器為輕型轎車的盤式制動器而現(xiàn)代轎車的行使?fàn)顩r較好特別是高級公路的高速要求同步附著系數(shù)可選大些在此選取=0.7由于已經(jīng)確定同步附著系數(shù)代入數(shù)據(jù)得分配系數(shù) =0.691所以: =Fu1/Fu=0.691 (3.9) Fu=Fu1+Fu2 (3.10) Fu1+Fu2= G Fu1+Fu2=0.7 2025 9.8=13891.5 N (3.11)由(3.7、9、10、11)得 Fu1=4486.3 N Fu2=9405.2 N35 制動器效能因數(shù)制動器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩稱為制動器效能因數(shù)(BEF)來表示其效能因數(shù)為k=2f。f-制動襯塊實際上是增益系數(shù)。有如前節(jié)的分析所知:在假設(shè)的理想條件下計算制動器的制動力矩取f=0.3可使得結(jié)果接近實際。k=0.636 制動器制動力矩的計算由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的前后軸最大附著力矩: (3.12)式中:該車所能遇到的最大附著系數(shù); q:制動強(qiáng)度; :車輪有效半徑; :后軸最大制動力矩; G:汽車滿載質(zhì)量; L:汽車軸距;其中q=0.73 (3.13)故后軸=994.5 Nm后輪的制動力矩為994.5/2=497.2 Nm前軸= T=0.732/(1-0.732)994.5=2716.3 Nm (3.14)前輪的制動力矩為2716.3/2=1358.15 Nm3.7 制動系統(tǒng)性能要求對制動系統(tǒng)的要求有:足夠的制動能力包括行車制動和駐車制動;行車制動至少有兩套獨立的驅(qū)動器的管路;用任意制動速度制動汽車都不應(yīng)喪失操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性;防止水和污泥進(jìn)入制動器工作表面;要求制動能力的熱穩(wěn)定性好;操縱輕便。372 制動減速度j的要求制動系的作用效果可以用最大制動減速度及最小制動距離來評價。假設(shè)汽車是在水平的堅硬的道路上行駛并且不考慮路面附著條件因此制動力是由制動器產(chǎn)生。此時 (3.15)式中 汽車前、后輪制動力矩的總合。=2716.3+994.5=3710.8 Nm=431.8 mm=0.432 mm汽車總重 m=2025 kg代入數(shù)據(jù)得j=7.6 m/s轎車制動減速度應(yīng)在大于5 m/s,所以符合要求。373 制動距離S的要求在勻減速度制動時制動距離S為S=1/3.6(t1+ t2/2)V+ V2/(25.92j) (3.16)式中t1消除制動盤與襯塊間隙時間,取0.1 s t2制動力增長過程所需時間,取0.2 s V=30 km/h故S=1/3.6(0.1+ 0.2/2)30+ 30/(25.927.6)=5.82 m轎車的最大制動距離為:ST=0.1V+V/150ST=0.130+30/150=9 mSST所以符合要求。374 制動力矩的要求設(shè)計的制動器的制動力矩應(yīng)足夠滿足其實際所需的力矩。375 對車輪制動器的比能量耗散率的要求輕型轎車制動減速度取,此時比能量耗散率不得大于6.0 w/mm2。376 對比摩擦力的要求根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定對鼓式制動器而言在時但對盤式制動器而言可取大些。377 對熱流密度的要求熱流密度一般不能大于41 cal/cm2防止制動盤出現(xiàn)熱裂紋。378 對襯塊吸收功率的要求應(yīng)小于1.85 kw/h防止制動盤出現(xiàn)熱衰退。37. 9 對平均摩擦力的要求f pm的值不能大于2480 Kpa防止出現(xiàn)過大摩擦。3710 要求制動能力的熱穩(wěn)定性好汽車下長坡連續(xù)和緩制動都可能由于制動器溫度過高而導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低這稱為熱衰退。制動器衰退后經(jīng)過一段時間制動的緩和由于溫度下降和摩擦材料表面得到磨合其制動能力可從新恢復(fù)。3711 操縱輕便緊急制動只占制動總數(shù)的(510)%最大制動踏板力只允許比離合器踏板大。最大踏板力一般為500 N(轎車)700 N(貨車)。手柄拉力在應(yīng)急制動時以不大于400500 N為宜;駐車制動不應(yīng)大于500 N(轎車)700 N(貨車)。3712 緊急制動時踏板力的計算踏板力: (3.17)其中:操縱機(jī)構(gòu)傳動比取制動主缸直徑d0=28 mm總管路中油壓p10.82 MPa 真空助力器的增力倍數(shù)k46取k5。效率0.820.86取0.84則 N 可見踏板力符合法律要求(350550范圍)。符合法律的要求。而且操縱較為輕便。3713 制動踏板行程的計算制動踏板工作行程 (3.18)其中:(操縱機(jī)構(gòu)傳動比)取47;主缸活塞行程:Sa=(0.81.2)d0依機(jī)械設(shè)計手冊(五)。第七章液壓缸。表37.73.取Sa=25 mm; 主缸推桿與活塞間隙:0.2 mm;主缸活塞空行程: 2 mm;則得制動踏板行程為(47)(25 mm+0.2 mm+2 mm)=108.8190.4 mm法規(guī)要求不大于150200 mm故符合法規(guī)要求。38 摩擦襯片的磨損特性 汽車的制動過程是將其機(jī)械能(動能、勢能)的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。在制動強(qiáng)度很大的緊急制動過程中制動器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動力的任務(wù)。此時由于在短時間內(nèi)制動摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中致使制動器溫度升高。此即所謂制動器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大則摩擦襯片(襯塊)的磨損亦愈嚴(yán)重。(1)比能量耗散率比能量耗散又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷它表示單位摩擦面積在單位時間內(nèi)耗散的能量38。雙軸汽車的單個前輪制動器的比能量耗散率為 (3.19) (3.20)式中 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)=1; ma汽車總質(zhì)量; v1、v2汽車制動初速度與終速度。計算時轎車取v1= 27.8 m/s,v2=0制動減速度計算時取=0.6g; t 制動時間按下式計算 A1前制動襯片的摩擦面積; 制動分配系數(shù)。則 =1.37 轎車盤式制動器的比能量耗散率應(yīng)不大于6.0 w/mm2。比能量耗散率過高不僅會加速制動襯片(襯塊)的磨損而且可能引起制動鼓或盤的龜裂。(2) 比滑磨功Lf磨損和熱的性能指標(biāo)可用襯片在制動過程中由最高制動初速度至停車所完成的單位襯片面積的滑磨功(設(shè)車輛的動能都消耗在制動器的滑磨功上)即比滑磨功Lf來衡量: (3.21)式中:ma:汽車總質(zhì)量; :車輪制動器各制動襯片的總摩擦面積初選A1=370=1478 cm; vamax =180 km/h=50 m/s; :許用比滑磨功轎車取1000 J/cm1500 J/ cm Lf=1395.5 J/cm2屬于1000 J/ cm21500 J/ cm2的范圍內(nèi)故符合要求。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文第四章 校核4.1制動器的熱容量和溫升的核算應(yīng)核算制動器的熱容量和溫升是否滿足如下條件: (4.1)式中 :制動盤的總質(zhì)量;初選=20 kg與制動盤相連的受熱金屬件(如輪轂、輪輻、輪輞、制動鉗體等)的總質(zhì)量;初選=30 kg制動盤材料的比熱容對鑄鐵=482 J(kgK)對鋁合金c=880 J(kgK);=482 J/(kgK)與制動盤相連的受熱金屬件的比熱容;=482 J/ (kgK)制動鼓(盤)的溫升(一次由=20 km/h到完全停車的強(qiáng)烈制動初選=14 溫升不應(yīng)超過15); JL滿載汽車制動時由動能轉(zhuǎn)變的熱能因制動過程迅速可以認(rèn)為制動生成的熱能全部為前、后制動器所吸收并按前、后軸制動力的分配比率分配給前、后制動器即 (4.2) (4.3) 式中 滿載汽車總質(zhì)量;=2025 kg 汽車制動時的初速度可取va =20 m/s;汽車制動器制動力分配系數(shù)=0.732= J 而337400296460符合要求所以制動器的熱容量與升溫符合要求。 最后由計算分析所得結(jié)果繪制出盤式制動器總成裝配圖如圖4.1所示圖4.1 盤式制動器總成裝配圖北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文結(jié)論本次設(shè)計的是轎車前輪盤式制動器,由于盤式制動器它的熱熱穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性較好,所以在當(dāng)前與不久的將來將會有更好的發(fā)展與應(yīng)用,比起現(xiàn)在比較廣泛使用的鼓式制動器盤式制動器不論是在制動距離還是在制動穩(wěn)定性方面都有很大的優(yōu)勢,從而大大的提高的汽車的安全性降低了事故的幾率。在本次設(shè)計中借鑒參考了一些國外的先進(jìn)的盤式制動器的設(shè)計理念。通過對轎車制動系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行分析,確定了前輪為浮鉗盤式制動器,并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計計算,并繪制出了前輪制動器裝配圖、制動盤的零件圖相關(guān)評價指標(biāo)也完全符合。最后設(shè)計的轎車制動器基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但是由于能力有限設(shè)計中還存在一些不足和需要改進(jìn)的地方。此次設(shè)計的盤式制動器還有待解決的問題:由于個人能力有限,對盤式制動器的外形設(shè)計有待進(jìn)一步改進(jìn)對于制動器和汽車整體的布局方面可能存在問題。在制動器的外形美觀方面有所欠缺。此次設(shè)計的轎車前輪盤式制動器可以更好的提高駕駛者的安全性。減少由于制動器失效所帶來的交通事故更好地滿足安全駕駛的需要。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文致謝本次畢業(yè)設(shè)計可以說是大學(xué)期間的最后一次學(xué)習(xí),也是最為系統(tǒng)的一次學(xué)習(xí),更多的可以說是一次探索和嘗試在摸索中學(xué)到了許多有價值的實用的知識。比如說如何查閱相關(guān)資料設(shè)計一個常見的機(jī)械部件的程序及其步驟,一個正規(guī)的論文的格式是怎樣的,特別是SolidWorks三維軟件作圖技巧的學(xué)習(xí)與掌握在作圖期間可以掌握大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識通過不斷的練習(xí)使自己信心倍增。 在次我要特別感謝的是我的指導(dǎo)老師何老師,在整個設(shè)計過程中他始終關(guān)心著我的工作的進(jìn)程,并給予大量細(xì)心的指導(dǎo)使我的設(shè)計得以順利進(jìn)行并從中汲取許多有用的知識收獲是巨大的。因此我要向何濤老師表示最誠摯的謝意。參考文獻(xiàn)1余志生.汽車?yán)碚揗.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20002陳家瑞.汽車構(gòu)造M.機(jī)械工業(yè)出版社.20043劉惟信.機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計M.清華大學(xué)出版社.19944 張靜雙,吳永梅,巍義等.汽車制動器設(shè)計專家系統(tǒng)的研究與開發(fā)J.中國學(xué)術(shù)期刊.2004,26(5):20-245吳永海.汽車液壓制動系設(shè)計計算系統(tǒng)的設(shè)計J.機(jī)床與液壓,20076谷曼.汽車制動器綜合制動性能實驗臺的設(shè)計J.機(jī)械制造,20087董士琦.基于ANSYS的汽車制動盤模態(tài)分析J.科技風(fēng), 20108陳燕.汽車制動器底板拉延成型工藝的改進(jìn)J.磨具工業(yè),1989,69劉延安.大型礦用汽車制動器的發(fā)展J.國外金屬礦采礦,1981,1010賴源生,戴雄杰.汽車制動器摩擦副材料選擇性配對問題的研究J.機(jī)械開發(fā) 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Problem formulation and methods of study Journal of Friction and Wear33龍振宇.機(jī)械設(shè)計M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200234 吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.北京:高等教育出版社,2006清華大學(xué)教研組.35 孟少農(nóng).汽車設(shè)計方法論M.機(jī)械工業(yè)出版社,199236劉惟信.汽車設(shè)計M.北京:清華大學(xué)出版社,200137程軍.汽車防抱死制動系統(tǒng)的理論與實踐M.北京:北京理工大學(xué)出版社,199938魯?shù)婪?汽車制動系的分析和設(shè)計M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文附錄1 制動器裝配圖如下總圖(1)總圖(2)總圖(3)2 制動器各零件圖如下(1) 制動盤(2) 制動鉗體(3)支架(4)制動片(5)活塞 (6)導(dǎo)向銷 3、制動器爆炸圖如下爆炸圖(1)爆炸圖(2)爆炸圖(3)爆炸圖(4) 本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告論文(設(shè)計)題目基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計作者所在系別機(jī)電工程學(xué)院作者所在專業(yè)作者所在班級作 者 姓 名作 者 學(xué) 號指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱完 成 時 間2017年3月 說 明1根據(jù)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(論文)工作暫行規(guī)定,學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告。開題報告作為畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。2開題報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。開題報告不合格者需重做。3畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是,逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn),語言通順,外來語要同時用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞,須注出全稱。4開題報告中除最后一頁外均由學(xué)生填寫,填寫各欄目時可根據(jù)內(nèi)容另加附頁。5閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在10篇以上(土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減),其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。6參考文獻(xiàn)的書寫應(yīng)遵循畢業(yè)設(shè)計(論文)撰寫規(guī)范要求。7開題報告應(yīng)與文獻(xiàn)綜述、一篇外文譯文和外文原文復(fù)印件同時提交,文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(論文)撰寫規(guī)范的要求,字?jǐn)?shù)在2000字左右。畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名專 業(yè)車輛工程班 級指導(dǎo)教師姓名職 稱副教授工作單位課題來源教師自擬課題課題性質(zhì)課題名稱基于solidworks的汽車盤式制動器的設(shè)計本設(shè)計的科學(xué)依據(jù)(科學(xué)意義和應(yīng)用前景,國內(nèi)外研究概況,目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等)一科學(xué)意義和應(yīng)用前景隨著工業(yè)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)的生存環(huán)境與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化。消費者對產(chǎn)品的個性化和多樣化提出了更高的要求,導(dǎo)致多批量小訂單的生產(chǎn)模式逐漸增多,制造業(yè)為了提高自己在行業(yè)內(nèi)的競爭力必須縮短產(chǎn)品的生命周期。根據(jù)市場對工業(yè)制動器產(chǎn)品個性化、多元化的需求,工業(yè)制動器產(chǎn)品的制造模式正朝著以降低產(chǎn)品成本、快速響應(yīng)客戶的需求方向發(fā)展。工藝設(shè)計是工業(yè)制動器制造過程中最重要的環(huán)節(jié),工藝設(shè)計的信息化程度也因此成為決定汽車企業(yè)自身的競爭力和市場地位關(guān)鍵性因素。以汽車盤式制動器為研究對象,開發(fā)能夠滿足其實際工藝設(shè)計的參數(shù)化工藝設(shè)計系統(tǒng)。國內(nèi)外研究概況(1)我國二十世紀(jì)末開始了盤式制動器技術(shù)的研究工作,相對于國外有些滯后。在國家重大項目的支持下,機(jī)械制造技術(shù)迅猛發(fā)展,實現(xiàn)了從無到有質(zhì)的飛躍。二.技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)機(jī)械制造技術(shù)相對比較成熟,應(yīng)用比較廣泛,但車用盤式制動器技術(shù)才剛剛起步。三.水平和發(fā)展趨勢目前市場上的盤式制動器系統(tǒng)大多都是國外的專利發(fā)明, 昂貴的造價很難完全滿足企業(yè)加工制造業(yè)的實際需求。 盡管不同的企業(yè)對盤式制動器的功能要求存在很大的差別, 但在相同的行業(yè)中產(chǎn)品在工藝設(shè)計方法和管理方法上存在較大的相似性,三維CAD的推廣和廣泛應(yīng)用對傳統(tǒng)的工藝設(shè)計方式和工藝資源及加工制造產(chǎn)生了極大的影響,基于三維CAD的機(jī)械加工工藝設(shè)計、工具裝卡設(shè)計成為工業(yè)信息化新的需求,因此急切需求開發(fā)基于solidworks的相關(guān)設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期成果(具體設(shè)計內(nèi)容和重點解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和提供的形式)1 設(shè)計內(nèi)容首先應(yīng)用三維軟件設(shè)計某給定的汽車盤式制動器,然后對制動器模型的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化選型,繪制優(yōu)化選型的二維圖,并進(jìn)行尺寸標(biāo)注2 預(yù)期成果(1)能夠熟練運用二維和三維軟件解決實際工作中的問題 (2)制動器的三維圖和二維圖 (3)撰寫發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯@豁?(4)設(shè)計說明書 擬采取設(shè)計方法和技術(shù)支持(設(shè)計方案、技術(shù)要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等)1、通過實習(xí)調(diào)查收集資料2、利用網(wǎng)絡(luò)資源等,查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)3、利用solidworks三維設(shè)計軟件4、理論分析與實際數(shù)據(jù)相結(jié)合,在學(xué)院實驗室進(jìn)行實物參考5、積極聽取指導(dǎo)老師的意見和建議實現(xiàn)本項目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件(包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ),現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計環(huán)境及協(xié)作條件等)1 主要儀器某給定汽車發(fā)動機(jī)的盤式制動器2 設(shè)計環(huán)境、該制動器主要用于某轎車的制動系統(tǒng)上 3 協(xié)作條件查閱制動器相關(guān)文獻(xiàn)各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度(以周為單位)2017.2-2017.3熟悉課題2017.3-2017.4數(shù)據(jù)查閱及計算設(shè)計過程2017.4-2017.5三維圖的繪制過程及優(yōu)化過程2017.5-2017.6整理設(shè)計說明書開 題 報 告 審 定 紀(jì) 要時 間地點主持人參會教師姓 名職 務(wù)(職 稱)姓 名職 務(wù)(職 稱)論證情況摘要 記錄人:指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日教研室意見教研室主任簽名: 年 月 日
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