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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
輕型商用車制動器設(shè)計
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
一、選題的目的和意義
1.1引言
汽車制動系統(tǒng)是汽車的一個重要組成部分，他直接影響汽車的安全性。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于汽車本身造成的交通事故中，制動系統(tǒng)故障引起的事故占事故總量的45%。雖然每萬輛車造成的死亡率呈下降趨勢，但每10萬人口死亡率卻呈上升趨勢。
表1-1 2010全年由于制動系統(tǒng)故障造成的交通事故及損失情況
故障原因
事故次數(shù)（次）
死亡人數(shù)
受傷人數(shù)
直接經(jīng)濟損失（元）
制動失效
4663
1023
4256
38645167
制動不良
7633
2656
5447
39413006
在2010年11月召開的全國公安交通管理工作會議透露的最新統(tǒng)計數(shù)字，2010年前10個月，全國共發(fā)生交通事故379，200起，死亡80，339人。表1-1列舉了2010全年由于制動系統(tǒng)故障造成的交通事故及損失情況。據(jù)最新統(tǒng)計，2011年全國涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，雖然略有所下降，但在貨車發(fā)生的交通事故中，除去排在第一位的違章駕駛以外，由于車輛機械故障而引起的交通事故仍就是最主要的原因，而在各種車輛機械故障中，制動系統(tǒng)失效占有相當(dāng)高的比例?？梢?，汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞對于行車安全方面的重要性。
1.2 汽車制動系統(tǒng)的概述
汽車制動系統(tǒng)是汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力，從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置，即是指為了在技術(shù)上保證汽車的安全行駛，提高汽車的平均速度等，而在汽車上安裝制動裝置專門用來制動的制動機構(gòu)。
對汽車起制動作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨機的、不可控制的，因此汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置以實現(xiàn)上述功能，以便駕駛員能根據(jù)道路和交通等情況，借以使外界在汽車上某些部分施加一定的力，對汽車進行一定程度的強制制動。這種可控制的對汽車進行制動的外力，統(tǒng)稱為制動力。這樣的一系列專門裝置即稱為汽車制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢，以達到車輛減速，或直至停車的目的。
1.3 汽車制動系統(tǒng)的類型、組成及功用
1.3.1 制動系統(tǒng)的類型
（1）按制動系統(tǒng)的作用分類
行車制動系統(tǒng)——使正在行使中的汽車減速或在最短的距離內(nèi)停車的一套專門裝置。
駐車制動系統(tǒng)——使停止的汽車駐留在原地不動的一套裝置。
應(yīng)急系統(tǒng)——在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實現(xiàn)減速或停車的一套裝置。
輔助制動系統(tǒng)——在汽車長下坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。
（2）按制動操縱能源分類
人力制動系統(tǒng)——以駕駛員的肢體作為唯一的制動能源的制動系統(tǒng)。
動力制動系統(tǒng)——完全靠由發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的系統(tǒng)。
伺服制動系統(tǒng)——兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系統(tǒng)。
（3）按照制動能量的傳輸方式，制動系又可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時采用兩種以上方式的制動系，可稱為組合式制動系。
1.3.2 制動系統(tǒng)的組成
任何制動系都具有以下四個基本組成部分：
（1）供能裝置——包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中，產(chǎn)生制動能量的部位稱為制動能源。
（2）控制裝置——包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。
（3）傳動裝置——包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯母鱾€部件。
（4）制動器——產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力的部件，其中也包括輔助制動系中的緩速裝置。
1.3.3 制動系的功用
使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車；使已停駛的汽車在各種道路條件下(包括在坡道上)穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。
1.4 總結(jié)
從汽車誕生時起，汽車制動系統(tǒng)就在車輛安全方面扮演著至關(guān)重要的角色，特別是近年來，隨著車輛技術(shù)的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性體現(xiàn)得越來越明顯。伴隨著節(jié)能型和清潔型能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式，新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。但最終目的始終是為了使高速行駛的汽車減速或在最短的距離內(nèi)停車。如果該系統(tǒng)不能正常工作，車上的駕駛員和乘客將受到車禍的危害，所以分析和研究汽車制動系統(tǒng)具有極其重要的意義。在種類汽車制動系統(tǒng)中，制動器是汽車制動系中用以產(chǎn)生阻止車輛運動或運動趨勢的力的部件。只有了解了其基本結(jié)構(gòu)，清楚了其工作原理，分析出可能會出現(xiàn)的失效形式，才能準(zhǔn)確的找出是什么原因引起的制動系統(tǒng)故障，從而才能對存在安全隱患的地方進行改良，只有這樣才能完善制動系統(tǒng)，避免故障的再次發(fā)生。所以，對汽車制動系統(tǒng)設(shè)計的研究是十分有必要的，且有著深刻的意義。
二、國內(nèi)外研究綜述
由于汽車制動系統(tǒng)在車輛安全方面占據(jù)著顯著的地位，眾多的汽車工程師在改進汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。目前關(guān)于汽車制動的研究主要集中在制動控制方面，包括制動控制的理論和方法，以及采用新的技術(shù)。
2.1 制動控制系統(tǒng)的歷史
最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機械制動雖已滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。這時，開始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質(zhì)量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動器。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術(shù)的發(fā)展，車輛制動有了新的突破，液壓制動是繼機械制動后的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了轎車液壓制動器?？巳R斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術(shù)。到20世紀50年代，液壓助力制動器才成為現(xiàn)實。
20世紀80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱制動系統(tǒng)(ABS)的實用和推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱裝置一般包括三部分：傳感器、控制器(電子計算機)與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運動參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數(shù)值進行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。
1936年，博世公司申請一項電液控制的ABS裝置專利促進了防抱制動系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動器；1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠性不夠理想，且成本高。
1979年，默?本茨推出了一種性能可靠、帶有獨立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的ABS制動裝置。1985年美國開發(fā)出帶有數(shù)字顯示微處理器、復(fù)合主缸、液壓制動助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的ABS防抱裝置。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應(yīng)用前景的成熟產(chǎn)品。1992年ABS的世界年產(chǎn)量已超過1000萬輛份，世界汽車ABS的裝用率已超過20%。一些國家和地區(qū)(如歐洲、日本、美國等)已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
2.2 制動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
當(dāng)考慮基本的制動功能量，液壓操縱仍然是最可靠、最經(jīng)濟的方法。即使增加了防抱制動(ABS)功能后，傳統(tǒng)的“油液制動系統(tǒng)”仍然占有優(yōu)勢地位。但是就復(fù)雜性和經(jīng)濟性而言，增加的牽引力控制、車輛穩(wěn)定性控制和一些正在考慮用于“智能汽車”的新技術(shù)使基本的制動器顯得微不足道。
傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后平衡。而ABS或其他一種制動干預(yù)系統(tǒng)則按照每個制動器的需要時對油液壓力進行調(diào)節(jié)。
目前，車輛防抱制動控制系統(tǒng)(ABS)已發(fā)展成為成熟的產(chǎn)品，并在各種車輛上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些產(chǎn)品基本都是基于車輪加、減速門限及參考滑移率方法設(shè)計的。方法雖然簡單實用，但是其調(diào)試比較困難，不同的車輛需要不同的匹配技術(shù)，在許多不同的道路上加以驗證；從理論上來說，整個控制過程車輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未達到最佳的制動效果。
另外，由于編制邏輯門限ABS有許多局限性，所以近年來在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)(VDC)。結(jié)合動力學(xué)控制的最佳ABS是以滑移率為控制目標(biāo)的ABS，它是以連續(xù)量控制形式，使制動過程中保持最佳的、穩(wěn)定的滑移率，理論上是一種理想的ABS控制系統(tǒng)。
滑移率控制的難點在于確定各種路況下的最佳滑移率，另一個難點是車輛速度的測量問題，它應(yīng)是低成本可靠的技術(shù)，并最終能發(fā)展成為使用的產(chǎn)品。對以滑移率為目標(biāo)的ABS而言，控制精度并不是十分突出的問題，并且達到高精度的控制也比較困難；因為路面及車輛運動狀態(tài)的變化很大，多種干擾影響較大，所以重要的問題在于控制的穩(wěn)定性，即系統(tǒng)魯棒性，應(yīng)保持在各種條件下不失控。防抱系統(tǒng)要求高可靠性，否則會導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。
因此，發(fā)展魯棒性的ABS控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵?，F(xiàn)在，多種魯棒控制系統(tǒng)應(yīng)用到ABS的控制邏輯中來。除傳統(tǒng)的邏輯門限方法是以比較為目的外，增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制是常用的魯棒控制系統(tǒng)，是目前所采用的以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制系統(tǒng)。模糊控制法是基于經(jīng)驗規(guī)則的控制，與系統(tǒng)的模型無關(guān)，具有很好的魯棒性和控制規(guī)則的靈活性，但調(diào)整控制參數(shù)比較困難，無理論而言，基本上是靠試湊的方法。然而對大多數(shù)基于目標(biāo)值的控制而言，控制規(guī)律有一定的規(guī)律。
另外，也有采用其它的控制方法，如基于狀態(tài)空門及線性反饋理論的方法，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。各種控制方法并不是單獨應(yīng)用在汽車上，通常是幾種控制方法組合起來實施。如可以將模糊控制和PID結(jié)合起來，兼顧模糊控制的魯棒性和PID控制的高精度，能達到很好的控制效果。
車輪的驅(qū)動打滑與制動抱死是很類似的問題。在汽車起動或加速時，因驅(qū)動力過大而使驅(qū)動輪高速旋轉(zhuǎn)、超過摩擦極限而引起打滑。此時，車輪同樣不具有足夠的側(cè)向力來保持車輛的穩(wěn)定，車輪切向力也減少，影響加速性能。由此看出，防止車輪打滑與抱死都是要控制汽車的滑移率，所以在ABS的基礎(chǔ)上發(fā)展了驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)。
ASR是ABS的邏輯和功能擴展。ABS在增加了ASR功能后，主要的變化是在電子控制單元中增加了驅(qū)動防滑邏輯系統(tǒng)，來監(jiān)測驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速。ASR大多借用ABS的硬件，兩者共存一體，發(fā)展成為ABS/ASR系統(tǒng)。
目前，ABS/ASR已在歐洲新載貨車中普遍使用，并且歐共體法規(guī)EEC/71/320已強制性規(guī)定在總質(zhì)量大于3.5t的某些載貨車上使用，重型車是首先裝用的。然而ABS/ASR只是解決了緊急制動時附著系數(shù)的利用，并可獲得較短的制動距離及制動方向穩(wěn)定性，但是它不能解決制動系統(tǒng)中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能，同時可進行制動強度的控制。
ABS只有在極端情況下(車輪完全抱死)才會控制制動，在部分制動時，電子制動使可控制單個制動缸壓力，因此反應(yīng)時間縮短，確保在任一瞬間得到正確的制動壓力。近幾年電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展為EBS的發(fā)展帶來了機遇。德國自20世紀80年代以來率先發(fā)展了ABS/ASR系統(tǒng)并投入市場，在EBS的研究與發(fā)展過程中走到了世界的前列。
德國博世公司在1993年與斯堪尼公司聯(lián)合首次在Scania牽引車及掛車上裝用了EBS。然而EBS是全新的系統(tǒng)，它有很大的潛力，必將給現(xiàn)在及將來的制動系統(tǒng)帶來革命性的變革。
2.3 制動控制系統(tǒng)的發(fā)展
今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實施伺服控制和高精度控制。
在第一方面，ABS功能的擴充除ASR外，同時把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴展進來，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。制動器開發(fā)廠商還提出了未來將ABS/TCS和VDC與智能化運輸系統(tǒng)一體化運用的構(gòu)想。隨著電子控制傳動、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動的效率；在制動過程中，通過輸入一個驅(qū)動命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。
在第二個方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車的制動控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動中的所有問題。因此由ABS/ASR進一步發(fā)展演變成電子控制制動系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個重要的方向。但是EBS要想在實際中應(yīng)用開來，并不是一個簡單的問題。除技術(shù)外，系統(tǒng)的成本和相關(guān)的法規(guī)是其投入應(yīng)用的關(guān)鍵。
經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西-海斯(K-H)公司在一輛實驗車上安裝了一種電-液(EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機理。通過采用4個比例閥和電力電子控制裝置，K-H公司的EBM就能考慮到基本制動、ABS、牽引力控制、巡航控制制動干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點是比標(biāo)準(zhǔn)制動器能更加有效地分配基本制動力，從而使制動距離縮短5%。一種完全無油液、完全的電路制動BBW(Brake-By-Wire)的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史。
2.4 全電路制動(BBW)
BBW是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。全電制動不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，因為其傳遞的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應(yīng)時間。全電制動的結(jié)構(gòu)如下圖所示。其主要包含以下部分：
電制動器。其結(jié)構(gòu)和液壓制動器基本類似，有盤式和鼓式兩種，作動器是電動機；
電制動控制單元(ECU)。接收制動踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。由于各種控制系統(tǒng)如衛(wèi)星定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，自動變速系統(tǒng)，無級轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動控制系統(tǒng)高度集成，所以ECU還得兼顧這些系統(tǒng)的控制；
輪速傳感器。準(zhǔn)確、可靠、及時地獲得車輪的速度；
線束。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號；
電源。為整個電制動系統(tǒng)提供能源。與其他系統(tǒng)共用。可以是各種電源，也包括再生能源。
從結(jié)構(gòu)上可以看出這種全電路制動系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點：
整個制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的制動油箱、制動主缸、助力裝置。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低；
制動響應(yīng)時間短，提高制動性能；
無制動液，維護簡單；
系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動分總成為模塊化結(jié)構(gòu)；
采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好；
易于改進，稍加改進就可以增加各種電控制功能。
全電制動控制系統(tǒng)是一個全新的系統(tǒng)，給制動控制系統(tǒng)帶來了巨大的變革，為將來的車輛智能控制提供條件。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決：
首先是驅(qū)動能源問題。采用全電路制動控制系統(tǒng)，需要較多的能源，一個盤式制動器大約需要1kW的驅(qū)動能量。目前車輛12V電力系統(tǒng)提供不了這么大的能量，因此，將來車輛動力系統(tǒng)采用高壓電，加大能源供應(yīng)，可以滿足制動能量要求，同時需要解決高電壓帶來的安全問題。
其次是控制系統(tǒng)失效處理。全電制動控制系統(tǒng)面臨的一個難題是制動失效的處理。因為不存在獨立的主動備用制動系統(tǒng)，因此需要一個備用系統(tǒng)保證制動安全，不論是ECU元件失效，傳感器失效還是制動器本身、線束失效，都能保證制動的基本性能。實現(xiàn)全電制動控制的一個關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時的信息交流協(xié)議，如TTP/C。
系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出信息，確保信息傳遞符合法規(guī)最適合的方法是多重通道分時區(qū)(TDMA)，它可以保證不出現(xiàn)不可預(yù)測的信息滯后。TTP/C協(xié)議是根據(jù)TDMA制定的。第三是抗干擾處理。車輛在運行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對稱式和非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)。
對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個相同的CPU和同樣的計算程序處理制動信號。非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個不同的CPU和不一樣的計算程序處理制動信號。兩種方法各有優(yōu)缺點。另外，電制動控制系統(tǒng)的軟件和硬件如何實現(xiàn)模塊化，以適應(yīng)不同種類的車型需要；如何實現(xiàn)底盤的模塊化，是一個重要的難題。只有將制動、轉(zhuǎn)向、懸架、導(dǎo)航等系統(tǒng)綜合考慮進來，從算法上模塊化，建立數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，才能以最低的成本獲得最好的控制系統(tǒng)。
電制動控制系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種混合制動系統(tǒng)是全電制動系統(tǒng)的過渡方案。由于兩套制動系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。
隨著技術(shù)的進步，上述的各種問題會逐步得到解決，全電制動控制系統(tǒng)會真正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)。圖3是這種全電制動控制系統(tǒng)的配置方案。
2.5 結(jié)論
綜上所述，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。
汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。
但是，汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場的吸引，各種先進的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動控制系統(tǒng)中來。同時需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動技術(shù)的汽車就會真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。
三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
3.1 形式確定
通常，汽車所用制動器一般都采用摩擦式的，也就是阻止汽車運動的制動力矩來源于固定元件和旋轉(zhuǎn)工作表面之間的摩擦。主要是盤式制動器和鼓式制動器兩種形式。
鼓式制動器的選用：
鼓式制動器是靠制動塊在制動輪上壓緊產(chǎn)生摩擦來實現(xiàn)剎車的。鼓式制動器的形式有很多種，如領(lǐng)從蹄式制動器、單向雙領(lǐng)蹄式制動器、雙向雙領(lǐng)蹄式制動器、單向自增力式制動器、雙向自增力式制動器、凸輪式制動器、楔式制動器。它們都各有利弊，其中領(lǐng)從蹄式制動器發(fā)展較
早，且其效能和效能穩(wěn)定性在各式制動器中均居于中游；前進、倒退行駛的制動效果不變；便于附裝駐車制動驅(qū)動機構(gòu)；易于調(diào)整蹄片與制動鼓之間的間隙；且有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。但領(lǐng)從蹄式制動器也有兩蹄片的壓力不等（在兩制動蹄上的摩擦襯片面積相等的條件下），因而兩蹄片磨損不均勻、壽命不同的缺點。此外，因只有一個輪缸，兩制動蹄必須在同一驅(qū)動回路下工作。因此，本設(shè)計采用由定位銷定位的一個自由度的非平衡式的領(lǐng)從蹄式制動器。
盤式制動器的選用：
盤式制動器又叫做碟式制動器，一般是由液壓控制，主要的部件有制動盤、制動鉗、固定器，制動輪缸等組成。按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式兩類。全盤式制動器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲得較大的制動力。但這種制動器的散熱性能較差，故多為油冷式，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
鉗盤式制動器按制動鉗的結(jié)構(gòu)型式又可分為固定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器。定鉗盤式制動器的制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿著制動盤軸線方向移動，因此必須在制動盤的兩側(cè)都 安裝制動塊的促動裝置，以便于將兩側(cè)的制動塊分別壓向制動盤。定鉗盤式制動器在制動鉗體上有兩個液壓油缸，其中各裝有一個活塞。當(dāng)壓力油液進入兩個油缸活塞外腔時，推動兩個活塞向內(nèi)將位于制動盤兩側(cè)的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制動。當(dāng)放松制動踏板使油液壓力減小時，回位彈簧又將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種型式也稱為對置活塞式或浮動活塞式。
定鉗盤式制動器的缺點就是：
（1）制動盤的兩側(cè)各有液壓缸，使制動鉗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
（2）液壓缸分裝于制動盤的兩側(cè)，制動液必須跨越制動盤的鉗內(nèi)油道或者外部的油管。
（3）熱負荷較大，液壓缸和跨越制動盤的鉗內(nèi)制動管路或者是外部油管內(nèi)的制動液容易氣化。
（4）若想兼用于駐車制動裝置，則必須要添加一個機械促動的駐車制動鉗。
由于上述的種種原因，定鉗盤式制動裝置已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代轎車的發(fā)展趨勢，也逐漸的在70年代以后讓位于浮鉗盤式制動器。
浮鉗盤式制動器只在制動盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可以將制動器進一步移近輪轂，同一組制動塊可兼用于行車和駐車制動，在兼行車和駐車制動的情況下不需要加設(shè)駐車制動鉗，只需要在行車制動鉗液壓缸的附近加裝一些用于推動液壓缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可。浮動鉗由于沒有跨越制動盤的油道或油管，減少了受熱機會，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪遮蔽較少使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動液溫度比用固定鉗時低30℃～50℃，氣化的可能性較小。但由于制動鉗體是浮動的，必須設(shè)法減少滑動處或擺動中心處的摩擦、磨損和噪聲。
因此本設(shè)計采用浮鉗盤式制動器
小結(jié)：本設(shè)計以輕型商用車為例，據(jù)了解其在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，因此前輪制動力要比后輪大。經(jīng)過對不同制動器優(yōu)缺點的比較，從經(jīng)濟與實用的角度出發(fā)，根據(jù)車型、車輛所要滿足的制動性能、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，及制動器本身的結(jié)構(gòu)和性能特點，參考同類型車制動器設(shè)計，確定制動器的類型為前盤后鼓式制動器，即前輪盤式制動，后輪鼓式制動。
II型 X型 HI型 LL型 HH型
圖3-1 液壓分路系統(tǒng)形式
3.2 制動管路的確定
為了提高制動工作的可靠性，應(yīng)采用分路系統(tǒng)，即全車的所有行車制動器的液壓或氣壓管路分為兩個或更多的相互獨立的回路，其中一個回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制動作用。
雙軸汽車的雙回路制動系統(tǒng)有以下常見的物種分路形式(如圖3-1所示)：
（1） 一軸對一軸（II）型，前軸制動器與后橋制動器各用一個回路。
（2） 交叉型（X），前軸的一側(cè)車輪制動器與后橋的對策車輪制動器同屬一個回路。
（3） 一周半對半軸（HI）型，兩側(cè)前制動器的板書輪缸和全部后制動器輪缸屬于一個回路，其余的前輪缸則屬另一回路。
（4） 半軸一輪對半軸一輪（LL)型，兩個回路分別對兩側(cè)前輪制動器的半數(shù)輪缸和一個后輪制動器起作用。
（5） 雙半軸對雙半軸（HH）型，每個回路均只對每個前、后制動器的半數(shù)輪缸起作用。
II型管路布置較為簡單，可與傳統(tǒng)的但輪崗鼓式制動器配合使用，成本較低，目前在各類汽車特別是商用車商用得最廣泛，所以采用II型制動管路。
3.3 制動驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式選擇
根據(jù)動力源的不同，制動驅(qū)動機構(gòu)可分為簡單制動，動力制動，伺服制動。
（1） 簡單制動單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動力源，故亦稱人力制動。有機械式和液壓式兩種。機械式結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，工作可靠，但機械效率低，因此僅用于中小型汽車的駐車制動裝置中。液壓式曾廣泛用于轎車，輕型及以下的貨車和部分中型貨車上，但由于其操縱較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當(dāng)前僅用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車上己極少采用。
（2） 動力制動有氣壓制動，氣頂液式制動，全液壓制動。氣壓制動是動力制動最常見型式，由于可獲得較大的制動驅(qū)動力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動驅(qū)動系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)簡單，因此被廣泛用于總質(zhì)量8t以上的載貨汽車，越野車和客車上。氣頂液式制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，造價高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為9t-11t的中型汽車上也有所采用。全液壓制動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精密件多，對系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級轎車，大型客車以及少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。
（3） 伺服制動系統(tǒng)分真空伺服制動系統(tǒng)、氣壓伺服制動系統(tǒng)、液壓伺服制動。真空伺服制動是利用發(fā)動機進氣管中節(jié)氣門后的真空度作動力源。一般的柴油車若采用伺服制動系統(tǒng)時，則需要專門的真空源—由發(fā)動機驅(qū)動的真空泵或噴吸器構(gòu)成。氣壓伺服制動是由發(fā)動機驅(qū)動的空氣壓縮機提供壓縮空氣作為動力源，伺服氣壓一般0.6MPA—0.7MPA。氣壓伺服制動系統(tǒng)的組成部分比真空伺服復(fù)雜的多。真空伺服制動用于總質(zhì)量在1.1t—1.35t以上的轎車及裝載質(zhì)量在6t以下的輕中型載貨汽車上，而氣壓伺服制動系統(tǒng)則廣泛用于裝載質(zhì)量為6t—12t的中重型載貨汽車以及少數(shù)高級轎車上。液壓伺服制動系統(tǒng)是以發(fā)動機驅(qū)動液壓油泵產(chǎn)生的高壓油液為伺服能源，且基本上均為助力式的。由于這種制動系統(tǒng)的工作壓力很高，因此可大大地減小伺服機構(gòu)的尺寸，且制動反應(yīng)快，但對零部件的加工精密度和密封性能要求很高。其僅用于高級轎車。
通過以上對各種制動驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的比較分析，衡量其優(yōu)缺點，及其適用的車型最后選定液壓伺服制動系統(tǒng)為本次設(shè)計的制動驅(qū)動機構(gòu)。
3.4 部件型式的確定
（1） 制動主缸:制動主缸由灰鑄鐵制造，也可以用低碳鋼冷擠成型；活塞可用灰鑄鐵，鋁合金或中碳鋼制造。主缸的作用是將駕駛員踩到制動踏板上的壓力傳遞到四個車輪的制動器以使汽車停車。主缸將駕駛員在踏板上的機械壓力轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤毫?，在車輪制動器處液壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械力。主缸利用液體不可壓縮原理，將駕駛員的踏板運動傳送到車輪制動器。主缸由儲液罐和主缸體構(gòu)成。儲液罐提供處缸工作的制動液?，F(xiàn)在的所有儲液罐都是分體設(shè)計，即兩個獨立的活塞有兩個獨立的儲液區(qū)域。分體設(shè)計分別為前輪和后輪，或一個前輪一個后輪的液壓系統(tǒng)供液，以防一個液壓系統(tǒng)失效影響另一個液壓系統(tǒng)。本設(shè)計采用雙體設(shè)計的液壓主缸，即雙腔液壓主缸。
（2） 制動輪缸:后輪鼓式制動器制動輪缸是液壓活塞式制動蹄張開機構(gòu)，其機構(gòu)簡單，在車輪制動器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成，其缸筒為通孔，需搪磨，活塞由鋁合金制造，活塞外端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動蹄腹板的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。
（3） 制動鼓:制動鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻故我選用由鋼板沖壓成型的輻板與鑄鐵鼓筒部分鑄、成一體的組合式制動鼓。制動蹄選用T形鋼輾壓成的制動蹄。制動底板是除制動鼓外制動器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置，制動底板承受著制動器工作時的制動反力矩，故應(yīng)有足夠的剛度，為此我選用具有凹凸起伏形狀的鋼板沖壓成型的制動底板。摩擦材料采用模壓。
材料，它是以石棉纖維為主并與樹膠粘結(jié)劑，調(diào)整摩擦性能的填充劑與噪聲消除劑等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差故應(yīng)安襯片或襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。
綜合以上特點總結(jié)出制動鼓選材應(yīng)該有足夠的強度，剛度和熱容量，與摩擦襯片材料相配合，又應(yīng)當(dāng)有較高的摩擦因數(shù)。
3.5 總結(jié)
根據(jù)課題內(nèi)容、任務(wù)要求，深入了解汽車制動系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)車輛制動系統(tǒng)設(shè)計資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗；同時學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計準(zhǔn)則；計算和確定主要尺寸，繪制部件裝配圖和總圖，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計能力并通過試驗最終確定制動系統(tǒng)設(shè)計方案，繪制全部零件工作圖，編寫說明書。同時，將設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的遺漏部分及時作補充。
所用技術(shù)：在這次設(shè)計中將采用機械圖形設(shè)計軟件AutoCAD2008 進行繪圖，并參考相關(guān)設(shè)計和專業(yè)書籍，進行設(shè)計。
四、主要參考文獻與資料獲得情況
4.1 主要參考文獻如下:
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[11]陳步童.微型汽車制動系統(tǒng)常見故障診斷與檢修[J ]：無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2003.4期
[12]張濤,王燕玲.汽車制動性能與測試[J ] .儀器儀表學(xué)報 .2002
[13]張建俊、汽車檢測技術(shù)[M] .北京:高等教育出版社 .2003
4.2 資料獲取情況如下：
①從學(xué)校圖書館借閱相關(guān)圖書；
②從網(wǎng)上搜索相關(guān)資料，例如在學(xué)校圖書館網(wǎng)頁上下載相關(guān)文獻或期刊；
③在設(shè)計過程中遇到難題時向指導(dǎo)老師和專業(yè)老師請教；
五、畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排：
時 間 內(nèi) 容
3.10-3.15 熟悉課題，收集和整理資料
3.16-3.23 畢業(yè)實習(xí)，調(diào)研
3.24-4.06 提出研究方案，準(zhǔn)備開題
4.07-4.13 制動器參數(shù)初步計算
4.14-4.20 制動器參數(shù)計算
4.21-4.27 強度校核計算
4.28-5.04 制動性能分析及編程
5.05-5.11 繪制裝配草圖、繪制裝配圖
5.12-5.18 中期檢查、繪制零件圖
5.19-5.25 完善圖紙
5.26-6.01 寫設(shè)計計算說明書
6.02-6.08 審閱圖紙
6.09-6.10 準(zhǔn)備答辯
六、指導(dǎo)教師審批意見
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日