豐田花冠轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析【鼓式制動(dòng)器】開(kāi)題報(bào)告

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開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一．選題的研究意義汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)行駛的一個(gè)重要主動(dòng)安全系統(tǒng)，其性能的好壞對(duì)汽車(chē)行駛安全有著至關(guān)重要的影響。隨著汽車(chē)的行駛速度和路面復(fù)雜程度的提高，更加需要高性能，壽命長(zhǎng)的制動(dòng)器 [1]。汽車(chē)制動(dòng)系是汽車(chē)底盤(pán)上的一個(gè)重要系統(tǒng) ,它是制約汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，是汽車(chē)上最重要的安全件。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為豐田花冠轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。制動(dòng)器是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中真正使汽車(chē)停止的部件。大多數(shù)現(xiàn)代汽車(chē)的前輪上都裝有盤(pán)式制動(dòng)器，甚至有些汽車(chē)四個(gè)車(chē)輪上都裝有盤(pán)式制動(dòng)器，而鼓式制動(dòng)器多用在商用車(chē)上 [2]。盤(pán)鼓一體式制動(dòng)器結(jié)合了盤(pán)式和鼓式制動(dòng)器的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，目前在豐田的部分車(chē)型和榮威等車(chē)型上安裝，能夠起到制動(dòng)效能增強(qiáng)的作用 [3]。通過(guò)該制動(dòng)總成的設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)汽車(chē)總成結(jié)構(gòu)、功能等方面的深入認(rèn)識(shí)，同時(shí)，鍛煉獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二 ． 發(fā) 展 現(xiàn) 狀隨著車(chē)輛安全性的日益提高,車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)也歷經(jīng)了數(shù)次變遷和改進(jìn)。從最初的皮革摩擦制動(dòng),到后來(lái)的鼓式、盤(pán)式制動(dòng)器,再到機(jī)械式 ABS 制動(dòng)系統(tǒng),緊接著伴隨電子技術(shù)的發(fā)展又出現(xiàn)了模擬電子 ABS 制動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)字式電控 ABS 制動(dòng)系統(tǒng)等等 [4]。從制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器 4 個(gè)組成部分的發(fā)展歷程來(lái)看，都不同程度地實(shí)現(xiàn)了電子化 [5]。人作為控制能源，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)出制動(dòng)企圖；制動(dòng)能源來(lái)自?xún)?chǔ)存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動(dòng)器和集中控制的電子控制單元(ECU)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的整體控制。這是自從 ABS 在汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用以來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展 [6]。工業(yè)制動(dòng)器行業(yè)的下游行業(yè)主要為起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金設(shè)備、礦山設(shè)備、建筑工程機(jī)械、風(fēng)電及核電設(shè)備、船舶及海上重工等裝備制造業(yè)，受益于這些產(chǎn)業(yè)的振興與發(fā)展，工業(yè)制動(dòng)器行業(yè)將迎來(lái)又一輪持續(xù)、健康的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)《2013-2017 年中國(guó)工業(yè)制動(dòng)器行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與轉(zhuǎn)型升級(jí)分析報(bào)告》的預(yù)計(jì)，中國(guó)工業(yè)制動(dòng)器行業(yè)在未來(lái)幾年內(nèi)仍將保持 10%-20%的年增長(zhǎng)率 [7]。根據(jù)中國(guó)“十二五”發(fā)展規(guī)范綱要中關(guān)于推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域跨越發(fā)展的相關(guān)部署，高端裝備制造、新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)依然將是中國(guó)大力發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)的規(guī)范，將有利推動(dòng)中國(guó)制動(dòng)器行業(yè)的發(fā)展 [8]。另外，由于 2011 年經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，前瞻網(wǎng)預(yù)計(jì) 2011 年中國(guó)的 GDP 將為 9.5%，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)情況有望繼續(xù)獲得較大增幅；2011 年全國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)總需求有望達(dá)到 2000 萬(wàn)輛。綜合判斷，2011年中國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量增速為 10%-15%，這將帶動(dòng)制動(dòng)器行業(yè)需求市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)預(yù)計(jì)，中國(guó)制動(dòng)器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在未來(lái) 5 年內(nèi)，仍將保持 15%-25%的年增長(zhǎng)率 [9]。隨著裝備制造業(yè)的振興和發(fā)展，國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器的產(chǎn)量也有明顯增加，制動(dòng)器行業(yè)的銷(xiāo)售收入同步增長(zhǎng)；由于受制于起步晚、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱以及資本投資有限，中國(guó)制動(dòng)器產(chǎn)品以低端產(chǎn)品為主，業(yè)內(nèi)少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，正在向科技含量較高的中、高端產(chǎn)品方向發(fā)展，制動(dòng)器中、高端產(chǎn)品的市場(chǎng)份額逐漸增加，中、高端制動(dòng)器企業(yè)的利潤(rùn)率呈上升趨勢(shì)；而低端產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)則因廠(chǎng)商眾多，競(jìng)爭(zhēng)激烈，價(jià)格呈下降趨勢(shì)，同時(shí)鋼材等主要原材料價(jià)格有所波動(dòng)，其利潤(rùn)增長(zhǎng)速度趨緩 [10]。三．相關(guān)理論1. 概述制動(dòng)器（brake staff）是具有使運(yùn)動(dòng)部件（或運(yùn)動(dòng)機(jī)械）減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置 [11]。它是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件 [12]。俗稱(chēng)剎車(chē)、閘。制動(dòng)器主要由制架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。制動(dòng)器分為工業(yè)制動(dòng)器和汽車(chē)制動(dòng)器兩類(lèi)。有些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置，它對(duì)重載汽車(chē)的駕駛員有著很好的保駕護(hù)航的作用。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對(duì)安全性要求較高的大型設(shè)備（如礦井提升機(jī)、電梯等）則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上 [13]。2. 結(jié)構(gòu)形式制動(dòng)器因現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械的發(fā)展而出現(xiàn)多種新的結(jié)構(gòu)型式，其中鉗盤(pán)式制動(dòng)器、磁粉制動(dòng)器以及電磁制動(dòng)器的應(yīng)用最為廣泛 [14]。具體分類(lèi)如下：1、 摩擦式制動(dòng)器，它可分為盤(pán)式制動(dòng)器、外抱塊式制動(dòng)器、內(nèi)脹蹄式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器、綜合帶式制動(dòng)器、雙蹄式制動(dòng)器、多蹄式制動(dòng)器、簡(jiǎn)單帶式制動(dòng)器、單盤(pán)式制動(dòng)器、多盤(pán)式制動(dòng)器、固定鉗式制動(dòng)器、浮動(dòng)式制動(dòng)器等 [15]。2、 非摩擦式制動(dòng)器，它可分為磁粉制動(dòng)器、磁渦流制動(dòng)器、水渦流制動(dòng)器等。3.工作原理制動(dòng)系統(tǒng)的一般工作原理是，利用與車(chē)身(或車(chē)架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車(chē)輪(或傳動(dòng)軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來(lái)阻止車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì) [16]?？捎靡环N簡(jiǎn)單的液壓制動(dòng)系統(tǒng)示意圖來(lái)說(shuō)明制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。一個(gè)以?xún)?nèi)圓面為工作表面的金屬制動(dòng)鼓固定在車(chē)輪輪轂上，隨車(chē)輪一同旋轉(zhuǎn)。在固定不動(dòng)的制動(dòng)底板上，有兩個(gè)支承銷(xiāo)，支承著兩個(gè)弧形制動(dòng)蹄的下端。制動(dòng)蹄的外圓面上裝有摩擦片。制動(dòng)底板上還裝有液壓制動(dòng)輪缸，用油管 5 與裝在車(chē)架上的液壓制動(dòng)主缸相連通。主缸中的活塞 3 可由駕駛員通過(guò)制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)來(lái)操縱 [17]。當(dāng)駕駛員踏下制動(dòng)踏板，使活塞壓縮制動(dòng)液時(shí)，輪缸活塞在液壓的作用下將制動(dòng)蹄片壓向制動(dòng)鼓，使制動(dòng)鼓減小轉(zhuǎn)動(dòng)速度，或保持不動(dòng)。四．本課題研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用的是豐田轎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器，制動(dòng)器選用采用盤(pán)鼓一體式制動(dòng)器。（1） 熟悉制動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理，根據(jù)給定的參數(shù)，制定出制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，并分析制動(dòng)效能。（2 ）確定及計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)該制動(dòng)系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 （3） 應(yīng)用二維、三維軟件繪制出該制動(dòng)系統(tǒng)零部件工程圖。 參考文獻(xiàn)[1] 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2001:107-118[2] 余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2000:23-54[3] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].2 版.北京：人民交通出版社 ,2004:77-109[4] 劉惟信.汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[J].2004，3（4）:251-253[5] 過(guò)學(xué)訊.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社,2008:108-109[6] 郭新華.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：高等教育出版社，2008:323-346[7] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004:221-227[8] 張洪欣.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,200;12-17[9] 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Warrendale ,PA，USA：Society of Autmotuve Engineers．Inc. 2000,(5):12-18 開(kāi) 題 報(bào) 告２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 本設(shè)計(jì)要研究的內(nèi)容(1) 熟悉制動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理，根據(jù)給定的參數(shù)，制定出制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，并分析制動(dòng)效能。(2)確定及計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)該制動(dòng)系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。(3)應(yīng)用二維、三維軟件繪制出該制動(dòng)系統(tǒng)零部件工程圖。原始數(shù)據(jù)：輪胎型號(hào)：195/60R15 88V 汽車(chē)空載時(shí)的總質(zhì)量（kg）:1165 ；汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的總質(zhì)量（kg）:1600空、滿(mǎn)載時(shí)的軸荷分配（kg）前軸負(fù)荷空載：630 后軸負(fù)荷滿(mǎn)載：535前軸負(fù)荷空載：815 后軸負(fù)荷滿(mǎn)載：785最高車(chē)速（帶手動(dòng)變速器）（km/h)：200制動(dòng)器踏板自由行程(mm): 1-6 制動(dòng)器最小踏板間隙（mm):602.2 要解決的問(wèn)題（1）制動(dòng)系統(tǒng)確保具有足夠的制動(dòng)效能，工作可靠，保證汽車(chē)在制動(dòng)的時(shí)候不喪失操縱性和方向性，并且操縱輕便，具有良好的隨動(dòng)性。（2）通過(guò)搜集資料，了解國(guó)內(nèi)外（以前、現(xiàn)在）制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)原理、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和應(yīng)用狀況，確保設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)符合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。（3）具有創(chuàng)新性和實(shí)用性。2.3 研究方法確定設(shè)計(jì)方案確定設(shè)計(jì)參數(shù)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算制動(dòng)性能分析用 CAD 軟件繪制零件工程圖撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見(jiàn)：系主任： 年 月 日