毕业设计方案制动器开题报告.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文）开题汇报题目 SY1046载货汽车制动系统设计 汽车工程学院（系） 车辆工程 专业 班学生姓名 学 号 指导老师 开题日期： 年 3 月 14 日开 题 报 告一、毕业设计题目标起源、理论、实际意义和发展趋势1、题 目：SY1046载货汽车制动系统设计2、题目起源：生产实践3、意 义：从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆安全方面就饰演着至关关键角色。多年来，伴随车辆技术进步和汽车行驶速度提升，这种关键性表现得越来越显著。汽车制动系统种类很多，形式多样。传统制动系统结构型式关键有机械式、气动式、液压式、气-液混合式。它们工作原理基础全部一样，全部是利用制动装置，用工作时产生摩擦热来逐步消耗车辆所含有动能，以达成车辆制动减速，或直至停车目标。伴伴随节能和清洁能源汽车研究开发，汽车动力系统发生了很大改变，出现了很多新结构型式和功效形式。新型动力系统出现也要求制动系统结构形式和功效形式发生对应改变，比如电动汽车没有内燃机，无法为真空助力器提供真空源，一个处理方案是利用电动真空泵为真空助力器提供真空。1制动系统在汽车中是很关键，当一辆车在高速上行驶时候，制动系统忽然出现问题造成汽车无法制动，这个是很危险，中国很多报道全部报道过，某某车辆因为制动系统失灵出现了严重事故，制动系统作用是：使行驶中汽车根据驾驶员要求进行强制减速甚至停车；使已停驶汽车在多种道路条件下(包含在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用只能是作用在汽车上且方向和汽车行驶方向相反外力，而这些外力大小全部是随机、不可控制，所以汽车上必需装设一系列专门装置以实现上述功效。7月14日至3月1日期间生产款翼虎汽车，累计191368辆。被福特召回，原因是因为制动真空助力器密封圈缺乏润滑油脂，造成密封圈过早磨损，极端情况下密封圈会和隔板分离，造成制动踏板变硬，车主会感觉到真空助力不足从而需要更用力地踩刹车，存在安全隐患。长安福特汽车将为召回范围内车辆无偿检验并更换有潜在风险制动真空助力器，以消除安全隐患。可想而知，汽车拥有传动系统、制动系统、行走系统、转向系统，而能够看出，制动系统是汽车四大系统之一。 本课题研究是SY1046载货汽车制动系统设计，这个制动系统对整车来言是关键部件之一，设计要求双管路前、后鼓式制动系统，进行动力分配，同时进行相关关键部件校核运算。本设计能充足表现大学期间知识掌握程度和创新思想，含相关键意义。4、中国外研究现实状况和趋势 (1)国外研究现实状况和趋势：已经普遍应用液压制动现在已经是很成熟技术,伴随大家对制动性能要求提升,防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功效逐步融人到制动系统当中,需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功效,这就使得制动系统结构复杂化,增加了液压回路泄漏可能和装配、维修难度,制动系统要求结构愈加简练,功效愈加全方面和可靠,制动系统管理也成为必需要面正确问题,电子技术应用是大势所趋。从制动系统供能装置、控制装置、传动装置、制动器4个组成部分发展历程来看,全部不一样程度地实现了电子化。人作为控制能源,开启制动系统,发出制动企图;制动能源来自储存在蓄电池或其它供能装置;采取全新电子制动器和集中控制电子控制单元(ECU)进行制动系统整体控制,每个制动器有各自控制单元。机械连接逐步降低,制动踏板和制动器之间动力传输分离开来,取而代之是电线连接,电线传输能量,数据线传输信号,所以这种制动又叫做线控制动。这是自从ABS在汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。电液复合制动系统是从传统制动向电子制动一个有效过渡方案,采取液压制动和电制动两种制动系统。这种制动系统既应用了传统液压制动系统以确保足够制动效能和安全性,又利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩,提升汽车燃料经济性,同时降低排放,降低污染。不过因为两套制动系统同时存在,结构复杂、成本偏高。结构复杂性也增加了系统失效和出现故障可能性,维护和保养难度增加。动或线控制动(BBW)是未来制动系统发展方向。电制动器和电制动控制单元、制动力模拟器是其关键组成部分,反馈制动力给制动踏板产生制动感觉。电制动一个可能结构型式见图4。从结构上,电制动含有其它传统制动无法比拟优点:结构简单,系统质量较传统制动系统降低很多,从而降低了整车质量;制动响应时间短,提升制动性能,缩短制动距离;系统中不存在制动液,维护轻易、简单,采取电线连接,系统耐久性能良好;系统总成制造、装配、调试、标定愈加快,易于采取模块化结构;已经开发出含有容错功效适适用于汽车网络通讯协议如TTlPc,lFexRay等通讯协议能够应用到电制动系统中。易于进行改善和功效增加,能够并人汽车CAN通讯网络进行集中管理和共享信息。 (2)中国研究现实状况和趋势：因为中国汽车工业起步较晚，汽车零部件行业市场狭小，和中国中国对刹车片行业认识不足，刹车片行业一直处于彷徨和探索发展状态，致使汽车用制动器衬片行业和国际优异水平存在较大差距。在工艺、设备、标准方面长久沿袭老技术模式，技术进步缓慢，新产品开发及产品质量升级换代等方面落后于市场需求；管理比较粗放，产品技术规范无法进入主流国际市场标准评价体系，出口份额微乎其微 。伴随中国汽车制造工业发展，尤其是伴随这几年出口贸易急剧增加，我们有了很多和国外优异制造企业和汽车主机厂交流机会，包含欧美顶尖企业在内摩擦材料制造商及原材料供给商等前后登陆中国，合资、独资设厂，使中国制动器衬片行业在原材料、生产工艺、生产设备、测试方法和标准、测试设备和国际制动器衬片发展趋势等方面取得了大量信息和提升，产能得到大幅提升，再加之科研力度加大，我们产品现已相继打入国际售后市场，以山东金麒麟集团和山东信义汽车配件为经典代表，形成了年产 万余套汽车制动摩擦片能力，而且品种范围拓宽可达成多个品种无石棉轿车、轻型车、商用车等系列制动摩擦片，并为主机厂、制动器厂提供配套，产品出口量占总产量相当大份额 。近几年，中国制动摩擦片生产企业在打进国际主机配套市场方面也取得了不凡业绩。山东双连制动材料有限国外发达国家刹车片行业现在在技术工艺、质量管理等方面均处于领先地位，刹车片生产企业和整车企业开发是同时，从刹车片选定到出样品，要经过噪声检测、台架试验、匹配试验和冬、夏季路试等反复测试，直到其性能均达成要求并稳定，才能批量生产 。同时，因为中国中国刹车片市场巨大，经济环境良好，劳动力廉价等方面原因，国外刹车片企业现已展现逐步向中国中国转移生产能力趋势。这种情况在带动中国刹车片行业发展同时也存在隐忧。国外著名企业含有产品、品牌、资本优势，对民族企业是一个挑战 。2表1 到鼓式制动器总成出售量（万套）年份售后需求量82.493.0797.65103.85112.59开 题 报 告二、毕业设计关键内容及预期目标1、关键内容此次设计是SY1046载货汽车制动系统设计，关键内容有以下几点：进行设计双管路制动系统，进行制动力分配计算。正确选择鼓式制动器类型。前、后鼓式制动器设计和计算。计算出合理制动时需要提供扭矩和对应摩擦力。制动器关键参数确实定。制动器零件关键结构设计。对对应部件进行校核运算，正确完善不合理一些结构。相关SY1046载货汽车制动系统设计，首先要确定制动器结构选择及方案分析，然后计算出制动器关键参数，制动强度和附着系数利用率、制动器最大制动力矩、制动器因数和制动蹄因数、接着是动蹄摩擦片压力分布规律及径向变形规律进行校核，最终完成SY1046载货汽车制动系统零件图和装配图绘制。 2、预期目标正确对制动器结构型式选择，使之和题目给出参数条件适应，以确保汽车含有良好行驶安全性和制动性；当脚踩刹车时候，确保汽车在坡上无倒溜情况，同时确保在一定速度情况下能在一定距离立即停下；拉起手刹时候汽车在一定坡度路上无法倒溜；操纵简单、方便、快速、省力；制动效能水稳定性好；制动踏板和手柄位置和行程符合人机工程学要求；制动系机件应使用寿命长，制造成本低；落实零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守相关标准要求；和悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引发自行制动；开 题 报 告三、拟采取设计（研究）方案1、技术方案论证鼓式制动器由旋转部分、固定部分、促动部分和定位调整装置组成。由刹车底板、刹车分泵、刹车蹄片等相关连杆、弹簧、梢钉、刹车鼓所组成。 1）鼓式制动系统机构结构分析和型式选择前车车轮制动器关键用于行车制动系统，有时也兼作驻车制动之用。制动器关键有摩擦式、液力式、和电磁式等三种形式。电磁式制动器虽有作用滞后性好、易于连接而且接头可靠等优点，但因成本太高，只在一部分总质量较大商用车上用作车轮制动器或缓速器；液力式制动器通常只用缓速器。现在广泛使用仍为摩擦式制动器。摩擦式制动器中轮缸式制动器按制动蹄受力情况不一样，可分为领从蹄式、双领蹄式(单向作用、双向作用)、自增力式(单向作用、双向作用)等类型。 领从蹄式制动器领从蹄式制动器结构图2所表示。制动底板5 固定在后桥壳或前桥转向节凸缘上，在制动底板下部装有两个偏心调整螺钉1，两个制动蹄11、12 下端有孔，套装在偏心调整螺钉上，并用锁止螺母3锁止。制动底板中部装有两制动蹄托架4，以限制制动蹄轴向位置。制动蹄上端用回位弹簧10 拉靠在制动轮缸9 顶块上。制动蹄外圆面上，用埋头螺钉铆接着摩擦衬片8。作为制动蹄促动装置制动轮缸也用螺钉固装在制动底板上。制动鼓固装在车轮轮毂凸缘上，随车轮一起转动。领从蹄式制动器制动效能比较稳定，结构简单可靠，便于安装，广泛用作货车前、后轮制动器和轿车后轮制动器。图1 领从蹄式制动器 双领蹄式制动器 在制动鼓正向旋转时，双领蹄式制动器两制动蹄均为领蹄制动器称为双领蹄制动器。图3所表示。两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸 2 促动，且两套制动蹄、制动轮缸、支承销和调整凸轮等在制动底板上部署是中心对称，以替换领从蹄式制动器中轴对称部署。等直径两个制动轮缸可借油管连通，使其中油压相等。这么，在汽车前进时，两制动蹄均为领蹄；但在倒车时，两制动蹄均变为从蹄。由此可见，这种双领蹄式制动器含有单向作用，在前进时制动效能好，倒车时制动效能大大下降，且不便安装驻车制动器，故通常不用作后轮制动器；但两制动蹄片受力相同，磨损均匀，且制动蹄片作用于制动鼓力量是平衡，即单向作用双领蹄制动器属于平衡式制动器。 图2 双领蹄式制动器 自增力式制动器 自增力式制动器可分为单向自增力式(uni-servobrake)和双向自增力式(duo-servo brake)两种，在结构上只是制动轮缸中活塞数目不一样而已。单向自增力制动器只在汽车前进时起自增力作用，使用单活塞制动轮缸；双向自增力制动器在汽车前进或倒车制动时全部能起自增力作用，使用双活塞制动轮缸。自增力式制动器增力原理是，利用可调顶杆体浮动铰接制动蹄来替换固定偏心销式制动蹄，利用前蹄助势推进后蹄，使总摩擦力矩得以增大，起到自动增力作用。图6所表示为单向自增力制动器。第一制动蹄1和第二制动蹄6 上端被各自制动蹄回位弹簧2 拉拢，并以铆于腹板上端两侧夹板3 内凹弧面支靠着支承销4。两制动蹄下端以凹入平面分别浮动支承在可调顶杆体两端直槽底面上，并用拉紧弹簧8拉紧。图4所表示为双向自增力制动器。制动蹄上端两侧铆有夹板4，用前后蹄回位弹簧6 和3 将夹板拉靠在支承销上，两制动蹄下端由拉紧弹簧9 拉靠在可调顶杆体8 两端直槽底平面上。可调顶杆体是浮动。制动轮缸处于支承销稍下位置。图3双向自增力式制动器 制动管路多回路系统 为了提升制动驱动机构工作可靠性，确保行车安全，制动驱动机构最少应有两套独立系统，即应是双管路。也就是说应将汽车全部行车制动器液压或气压管路分成两个或更多个相互独立回路，方便当一个回路失效后，其它完好回路仍能可靠地工作。下方图5所表示为双轴汽车液压式制动驱动机构双回路系统对5种分路方案图。选择分路方案时，关键是考虑其制动效能损失程度、制动力不对称情况和回路系统复杂程度等。1双腔制动主缸；2双回路系统一个分路；3双回路另一分路图4 双轴汽车液压双回路系统5种分路方案 图4(a)为前、后轮制动管路各成独立回路系统，即一轴对一轴分路型式，简称型。其特点是管路部署最为简单，可和传统单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器相配合，成本较低。这种分路部署方案在各类汽车上全部有采取，但在货车上用得最广泛。这一分路方案若后轮制动管路失效，则一旦前轮抱死就会失去转弯制动能力。对于前驱动轿车，目前轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将显著降低并小于正常情况下二分之一，另外，因为后桥负荷小于前轴，则过大踏板力会使后轮抱死造成汽车甩尾。 图4(b)为前、后轮制动管路呈对角连接两个独立回路系统，即前轴一侧车轮制动器和后桥对侧车轮制动器同属一个回路，称交叉型，简称X型。其特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持50%制动效能，而且制动力分配系数和同时附着系数没有改变，确保了制动时和整车负荷适应性。此时前、后各有一侧车轮有制动作用使制动力不对称，造成前轮将朝制动起作用车轮一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。所以含有这种分路方案汽车，所以，采取这种分路方案汽车，其主销偏移距应取负值(至20mm)，这么，不平衡制动力使车轮反向转动，改善了汽车方向稳定性，所以多用于中、小型轿车。 图4(c)左右前轮制动器半数轮缸和全部后制动器轮缸组成一个独立回路；而两前制动器另半数轮缸组成另一回路。可看成是一轴半对半个轴分路型式，简称HI型。 图4(d)俩个独立回路分别为俩侧前轮制动器半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴和一轮对另半个轴和另一轮型式，简称LL型。 图4(e)两个独立回路均由每个前、后制动器半数缸所组成，即前、后半个轴对前、后半个轴分路型式。简称HH型。这种型式双回路系统制动效能最好。 HI，LL，HH型结构均较复杂。LL型和HH型在任一回路失效时，前、后制动力比值均和正常情况下相同，剩下总制动力LL型可达正常值80%而HH型约为50%左右。HI型单用回路3(见图4(c)，即一轴半)时剩下制动力较大，但此时和LL型一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。 制动主缸 制动主缸也称液压制动总泵，是行车制动系动力源。制动力来自驾驶员施加在制动踏板上踏板力和发动机进气歧管真空度（真空助力），其中真空度是主缸关键动力源。主缸关键作用是，将驾驶员施加在制动踏板上机械力和真空助力器力转变成制动油压，并将含有一定压力制动液经过制动管路送到各个车轮制动分泵（轮缸），再由车轮制动器转变为车轮制动力。 制动主缸分单腔式和双腔式两种，分别用于单回路和双回路系统，不过因为安全原因，现在关键使双腔式，双腔式制动主缸如结构图5： l-制动液罐盖 2- 制动液罐 3-制动液罐密封圈 4-限位螺钉 5、17、23一垫圈6-螺塞 7、11一隔套 8-平衡活塞弹簧 9-平衡活塞 10-平衡活塞密封圈 12-制动压力不足报警开关 13-缸体 14-前活塞回位弹簧 15、21-弹簧座 16-前活塞前密封圈 18-前活塞 19-前活塞后密封圈 20-后活塞回位弹簧 22-后活塞前密封圈 24-后活塞 25-后活塞后密封圈 26-卡簧 27-推杆图5双腔式制动主缸 主缸结构名称术语 供液腔经过供液孔和贮液室相通腔，在制动解除瞬间向制动腔供给制动液。 制动腔经过残留阀或排液孔和制动回路相通腔。在制动过程中制动腔内建立起液压 和同其相连回路内液压相同。 赔偿孔缸体上制动腔和贮液室连通孔，在制动解除状态下向制动腔赔偿制动液或把多 余制动液返回贮液室。 残留阀在制动腔和制动回路之间阀，在制动解除时使制动回路中仍保持有一定残 留压力，预防空气进入系统。 2）领从蹄式结构及工作原理它是由领蹄、从蹄、两个支点、制动鼓、制动轮缸。汽车前进时制动鼓旋转方向（制动鼓正向旋转）图3-1中箭头所表示，沿箭头方向看去，制动蹄1支点3在前端，制动轮缸6所施加促动力作用于其后端，所以该制动蹄张开时旋转方向和制动鼓旋转方向相同。含有这种属性制动蹄称为领蹄。和此相反，制动蹄2支点4在后端，促动力加于其前端，其张开时旋转方向和制动鼓旋转方向相反。含有这种属性制动蹄称为从蹄。当汽车倒向行驶，即制动鼓反向旋转时，蹄1变成从蹄，而蹄2变成领蹄。这种在制动鼓正向旋转和反向旋转时，全部有一个领蹄和一个从蹄制动器即称为从蹄式制动器。图6领从蹄式制动器工作1-领蹄； 2-从蹄； 3、4-支点；5-制动鼓； 6-制动轮缸。3）最终方案选择和论证因为轻型载货车通常是传统发动机前置，后轮驱动部署形式，同时考虑到制造成本和便于用户维护等原因，再结合鼓式制动器特点和任务书要求，现选择领从蹄式制动器，采取交叉型油管部署方案。 2、技术路线1） 采取方法及手段：（1） 查询相关资料，自学相关书籍；（2） 经过查阅网络及图书馆相关书籍搜集资料；（3） 查到资料进行归纳整理，具体了解设计要求和步骤（4） 计算制动器相关参数：A 汽车形式确实定，如：汽车轴数、驱动形式和部署形式确实定；发动机最大功率和对应转速确实定；轮胎基础选择；B 制动力和制动力分配系数；C 鼓式制动器外形尺寸，制动器因数和制动蹄因数设计计算；D 制动器最大制动力矩确定；E 制动蹄摩擦片压力分布规律及径向变形规律；（5） 利用AUTOCAD或CATIA绘出SY1046轻型货车鼓式制动器装配图；A. 定位，大致轮廓B. 制动主缸位置C. 领从蹄位置D. 其它零部件位置（6） 利用MATLAB,C语言等软件进行校核和验算；（7） 经过指导老师教导。3、完成题目所需要试验或实习条件（1） 经过网络及图书馆获取相关资料；（2） 自学相关科目标书籍；（3） 对真车实地观察和测量；（4） 在上海毓恬冠佳汽车零部件设计部实习；4、完成题目标工作计划为了很好完成此次毕业设计，使之有条不紊进行，现确定工作计划以下：.01.1802.27 对鼓式制动器相关理论学习和了解，搜集资料，查阅相关文件.02.2803.06 对鼓式制动器相关外文资料查找和搜集，并对其进行翻译.03.0703.13 完成SY1046轻型货车鼓式制动设计开题汇报.03.1403.21 回顾相关汽车制动计算相关知识 .03.2203.28 整理出和设计相关计算公式 .03.2904.03 完成SY1046轻型货车鼓式制动方案确实定计算 .04.0404.11 开始绘制制动主缸装配图并争取完成.04.1204.18 开始绘制前制动器装配图.04.1904.25 开始绘制后制动器装配图.04.2605.02 完成制动管路装配图.05.0305.08 绘制完全部图纸.05.0905.16 回顾校核计算和编程相关内容.05.1705.22 完成校核计算和编程.05.2306.01 开始设计说明书编写.06.0206.06 完善图纸，装订好论文.06.0706.17 准备答辩查阅资料、文件目录1 张元才,余卓平. 制动系统发展现实状况及趋势. 汽车工业研究,2 中国调研网. -中国汽车鼓式制动器行业研究汇报. 国家统计局.3 陈家瑞主编，汽车结构，机械工业出版社，4 余志生主编，汽车理论，机械工业出版社，5 刘惟信. 汽车设计, 清华大学出版社，6 李春明. 赵宇. 奇瑞轿车维修手册. 北京：北京理工大学出版社.7 刘惟信. 汽车制动系结构分析和设计计算. 清华大学出版社. 8 庞剑等著. 汽车噪声和振动. 北京：北京理工大学出版社. 9 米奇克M. 汽车动力学. 北京：人民交通出版社. 1997.10 龚微寒主编. 汽车现代设计制造. 北京：人民交通出版社. 1995.11 齐晓杰. 汽车液压和气压传动.北京：机械工业出版社.812 陈国定. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，.513 汽车标准汇编M，上海：中国汽车技术研究中心标准化研究所出版社. 14 赵 晨. 鼓式制动器参数化设计及仿真分析C ,武汉：武汉理工大学. 15 李世国. 三维模型参数化设计策略及程序设计技术J. 机械. 16方明霞，冯奇，宋建培等.鼓式制动器摩擦片有限元分析J. 重型汽车,1998(4)：14 1717徐永康. 汽车制动器J. 汽车实用技术. 18朱旬，金海东.轿车制动主缸结构浅析J：汽车研究和开发，1999，4（8）：5-6.19应之丁，吴萌岭，王文强，张为民.制动缸密封件设计分析J：机车车辆工艺，1999，6（5）：15-16.20Lin V, Gosserd D C, Light R A, 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