家用轎車鼓式制動器設計開題報告及文獻綜述

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一、選題依據(jù) 1、研究領域 汽車部件設計 2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 鼓式制動器是利用摩擦力實現(xiàn)駐車或使行駛中的汽車減速、停車的裝置,由于制動效能高、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜,在汽車上得到廣泛的使用。雖然制動器結(jié)構(gòu)簡單,但是其工作環(huán)境復雜,制動過程中伴隨摩擦接觸和機械振動,涉及多體動力學、摩擦學和接觸力學等多種理論。基于以上原因,對鼓式制動器制動過程的研究,尤其是如何提高制動性能的研究,有很好的應用價值。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 汽車制動系統(tǒng)是車輛系統(tǒng)中的重要組成部分，從汽車誕生起，就一直是人們關注和不斷完善的結(jié)構(gòu)。鼓式制動器因其結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，制動功率大且便于安裝駐車裝置等優(yōu)點，目前廣泛應用于中、重型載貨汽車和客車的前、后輪以及轎車后輪的制動。相對于國外對于制動器的研究來講，我們國家的研究起步較晚，而隨著國家的不斷重視和加大投入，國內(nèi)對于制動器的研究也正在逐漸開始向著結(jié)構(gòu)改進和熱分析方向過渡。 為了發(fā)揮鼓式制動器的優(yōu)勢，克服其主要缺點，研究工作和技術改進一直都在進行中，特別是對鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究。這些研究工作的重點是制動器結(jié)構(gòu)和實際使用因素等對制動器的制動效能及其穩(wěn)定性等的影響，研究取得了一些重要的成果，一定程度上提高了制動器的性能，使得現(xiàn)代鼓式制動器應用有著極好的前景。 10 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 本畢設對捷達轎車鼓式制動器結(jié)構(gòu)進行設計，進行必要的強度校核，并利用計算機繪制相關零部件的圖形。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）制定出轎車鼓式制動器的總體設計方案，并對該方案進行評價； （2）對轎車鼓式制動器方案中具體部件進行理論計算和校核； （3）根據(jù)計算和校核結(jié)果對轎車鼓式制動器進行結(jié)構(gòu)設計并繪圖； 3.本論文（設計）預期取得的成果 通過本次設計，將對汽車的結(jié)構(gòu)具有更深入的認識，掌握汽車零部件設計過程， 并能熟練應用計算機輔助軟件進行設計，不僅能夠?qū)⑺鶎W專業(yè)理論知識應用于實際， 更為今后的工作積累更多的理論知識和提高解決實際問題的能力。預期提交以下成果： （1）捷達轎車鼓式制動器的詳細結(jié)構(gòu)設計；繪制兩張 A0 的設計圖紙，并用三維軟件繪制三維圖； （2）書寫設計說明書； （3）翻譯一篇與轎車鼓式制動器相關的外文文獻，不少于 2000 字。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； （1）首先翻閱各種資料，了解本設計的意義，研究概況和發(fā)展趨勢； （2）完成開題報告； （3）鼓式制動器結(jié)構(gòu)形式選擇； （4）鼓式制動器的設計及參數(shù)的確定 （5）利用三維軟件繪圖； （6）撰寫論文 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：明確設計主要任務和內(nèi)容 第 2 周：查閱相關資料 第 3 周：撰寫開題報告 第 4 周：完成畢設開題報告 第 5 周：擬定轎車鼓式制動器結(jié)構(gòu)方案設計 第 6 周：轎車鼓式制動器結(jié)構(gòu)設計 第 7 周：轎車鼓式制動器結(jié)構(gòu)設計 第 8 周：轎車鼓式制動器主要部件校核 第 9 周：轎車鼓式制動器圖紙繪制 第 10 周：轎車鼓式制動器圖紙繪制 第 11 周：轎車鼓式制動器裝配圖繪制 第 12 周：與轎車鼓式制動器設計相關的外文文獻翻譯 第 13 周：撰寫畢業(yè)論文 第 14 周：撰寫畢業(yè)論文，整理畢業(yè)設計資料 第 15 周：畢業(yè)設計答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]王吉忠，郭非，丁春雷. 某型鼓式制動器底板有限元結(jié)構(gòu)分析[J]. 制造業(yè)自動化. 2015(05): 59-61. 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Journal of Sound and vibra-tion,2014,240(5):789-808. 附：文獻綜述 文獻綜述 汽車制動系統(tǒng)是車輛系統(tǒng)中的重要組成部分，從汽車誕生起，就一直是人們關注和不斷完善的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有：機械式、氣動式、液壓式、氣液綜合式，且基本都是采用摩擦制動，以達到車輛停止或減速的目的，因此，均可稱為摩擦制動器。摩擦制動器一般可分為鼓式制動器和盤式制動器兩種，都是由固定元件和旋轉(zhuǎn)元件組成，只是兩種元件的外形不同，鼓式制動器因其結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，制動功率大且便于安裝駐車裝置等優(yōu)點，廣泛應用于中、重型載貨汽車和客車的前、后輪以及轎車后輪的制動。鼓式制動器有內(nèi)張型和外束型兩種。前者的制動鼓以內(nèi)圓柱面為工作表面，在汽車上應用廣泛；后者制動鼓的工作表面則是外圓柱面，目前只有極少數(shù)汽車用作駐車制動器。內(nèi)張型鼓式制動器都采用帶摩擦片的制動蹄作為固定元件。位于制動鼓內(nèi)部的制動蹄在一端承受促動力時，可繞其另一端的支點向外旋轉(zhuǎn)，壓靠到制動鼓內(nèi)圓面上，產(chǎn)生摩擦力矩。以液壓制動輪趕作為制動蹄促動裝置的制動器稱為輪紅式制動器，以凸輪作為制動蹄促動裝置的制動器稱為凸輪制動器， 以楔作為制動蹄促動裝置的制動器稱為模形制動器。外張方向與制動鼓轉(zhuǎn)向相同的制動蹄稱為領蹄，張開時的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反的制動蹄稱為從蹄。按制動蹄分類，鼓式制動器可分為領從蹄制動器、單向雙領蹄制動蹄和雙向雙領蹄制動器、雙從蹄制動器、單向自增力式制動器、雙向自增力式制動器等。鼓式制動器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于其工作環(huán)境復雜、制動過程中伴隨摩擦接觸和機械振動，結(jié)構(gòu)應力分布復雜。因此對制鼓式動器的研究涉及多體系統(tǒng)動力學、摩擦學、材料學等。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 國內(nèi)鼓式制動器從的 50 年代到 80 年代在國內(nèi)無重大發(fā)展,一直使用內(nèi)漲鼓式制動器內(nèi)漲鼓式制動器這種制動器由一個制動鼓、兩塊弧形摩擦片、工作油缸(空氣制動中用凸輪)及彈簧等組成.摩擦面是制動鼓的內(nèi)表面.它被廣泛的應用在國產(chǎn)的各種車輛上,是 80 年代以前國產(chǎn)汽車使用的主要制動器,有多種形式如:雙向單領蹄、單向雙領蹄、雙向雙領蹄等。制動中起主導作用能提高制動效率的制動蹄稱領蹄,它與車輪的轉(zhuǎn)向有關。正常行駛中的領蹄倒車中變?yōu)閺奶?所以單向雙領蹄的結(jié)構(gòu)不能用作后輪制動器。雖然這種制動器結(jié)構(gòu)簡單,也能滿足需要,但由于構(gòu)造原因,散熱問題一直解決不好;而且它的輸出力是非線性的,有增力作用;這就使剎車的平順性解決不 了。所以盤式制動器已成了鼓式制動器的換代產(chǎn)品。我國只在 80 年代后期引進的車型上有應用,如桑塔那、奧迪等.而且還需要整套進口,我們國內(nèi)還不能生產(chǎn)。80 年代中期以后，汽車工業(yè)向高速度、高效率、節(jié)能、輕量化方向發(fā)展，制動系統(tǒng)也得到了不斷的完善。汽車普遍采用前盤后鼓式制動器，在車輛中鼓式制動器得到了更廣泛的應用。普遍旳鼓式制動器仍然存在著制動效能不穩(wěn)定、摩擦副壓力分布不均勻等缺點， 因此現(xiàn)在國難日研究方向針對于易于發(fā)生熱衰退、水衰退和機械衰退等問題。對制動效能的深入研究，對提高制動器性能有重要意義。寧曉斌等應用仿真軟件，建立了汽車鼓式制動器仿真模型，并計算出制動器效能因數(shù)。針對摩擦襯片壓力分布不均勾的問題，呂振華等分析其變化特性，采用新的評價指標，評價各種型式的鼓式制動器， 并提出制動蹄分為兩部分的結(jié)構(gòu)型式可顯著提高制動效能。所以，為了發(fā)揮鼓式制動器的優(yōu)勢，克服其主要缺點，研究工作和技術改進一直都在進行中。 國外研究現(xiàn)狀： 在過去的100 年間,國外汽車鼓式制動器的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下過程:從原始的機械裝置過渡到拉索鼓式制動器和桿件鼓式制動器,從最初是將制動器安裝在后輪發(fā)展到全輪使用制動器,繼而又出現(xiàn)了采用液壓系統(tǒng)和帶真空加力器的制動器以及帶有電控的鼓式制動器。早期的機械制動界時代最早的制動器,很有可能是安裝在動力傳動系統(tǒng)中。1902 年的“奧茲莫比爾”R 型車裝有外接觸的帶式制動器。一些早期的轎車裝有控制后輪的機械嚙合制動器。福特公司 1908 一 1927 年間制造的 T 型車、1903 年的 A 型車裝用過一種動力傳動系統(tǒng)制動器。、但隨著車輛的功率、重量、最高車速及道路安全間題的增多,復式、半圓形及內(nèi)張鼓式制動器這樣一些更為先進的機械式車輪制動器問世。鼓式制動器最初被用于后車輪,后逐漸普及到四輪。福特公司 1928 年 A 型車的四輪均裝有機械鼓式制動器。通用汽車公司 1924 一 1925 年間生產(chǎn)的各型車均采用四輪機械鼓式制動器。機械鼓式制動器的另一重要發(fā)展是自增力雙自緊制動蹄片技術方案的出現(xiàn)。但這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜,且成本高。隨著汽車自重的增加,助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。1932 年生產(chǎn)的重量為 286Okg 的凱迪拉克 V16 車四輪均采用直徑 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。液壓制動霖時代液壓制動器是繼機械制動器后的又一重大革新。DuesenbergEight 車率先使用了轎車液壓制動器。以“克萊斯勒”為商標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。但直到 50 一 60 年代,液壓助力制動器才成為現(xiàn)實。盤式制動界盤式制動器的出現(xiàn)使美國汽車在制動性能方面有了量的飛躍。與鼓式制動器相比,盤式制動器具有如下特點:良好的停車性能; 扭矩輸出高,且結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較小;較高的抗熱衰退性;較佳的抗?jié)裥?可自動擦干); 自動調(diào)節(jié)間隙功能(無需定期進行機械間隙調(diào)整)。1965 年,批量生產(chǎn)的福特雷鳥與林肯大陸兩車均采用了 Kelsey 一 Hayes 前輪盤式制動器。雪佛萊克爾維特車使用了 4 輪盤式制動器。此后,盤式制動器開始流行。而鼓式制動器已從早期的運動學、動力學和摩擦學分析階段逐步過渡到熱學和熱彈耦合階段。早在 1954 年， H.Hasselgruber 在忽略物體熱變形的影響的假設前提下，對制動器熱應力問題進行了研究，粗略的估算了熱應力的分布規(guī)律。美國賽耶工程學院 Kennedy、Ling 在 1974 年第一次將熱彈有限元方法應用在制動器的磨損、摩擦仿真模擬中。此后又有 Watson Daniel Pantusoa、JM. LEE、D. Severin、D. C. Barton 等都利用有限元分析模型對制動器的磨損、噪音和熱彈性耦合等問題進行了深入的研究，這些研究使得提高鼓式制動器性能有了可行性。 發(fā)展趨勢 為了發(fā)揮鼓式制動器的優(yōu)勢，克服其主要缺點，研究工作和技術改進一直都在進行中，特別是對鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究。這些研究工作的重點是制動器結(jié)構(gòu)和實際使用因素等對制動器的制動效能及其穩(wěn)定性等的影響，研究取得了一些重要的成果，也得到了一些比較可行、有效的改進措施，一定程度上提高了制動器的性能?，F(xiàn)由本科所學知識，對鼓式制動器進行簡單的設計。