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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
劉池
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-8班
指導(dǎo)教師姓名
臧杰
職稱
教授
從事
專業(yè)
汽車運(yùn)用工程
是否外聘
□是否
題目名稱
路寶汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1.課題研究現(xiàn)狀：
從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。眾多的汽車工程師在改進(jìn)汽車制動(dòng)性能的研究中傾注了大量的心血。目前關(guān)于汽車制動(dòng)的研究主要集中在制動(dòng)控制方面，包括制動(dòng)控制的理論和方法，以及采用新的技術(shù)。
汽車制動(dòng)系是用以強(qiáng)制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地（包括在斜坡上）駐留不動(dòng)的機(jī)構(gòu)。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全、停車可靠，汽車制動(dòng)系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系統(tǒng)工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動(dòng)力性能作為制動(dòng)系重要組成部分之一的制動(dòng)器在我國(guó)發(fā)展前景廣闊，目前乘用車主要采用前盤后鼓式和全盤式制動(dòng)器，20%的乘用車采用前盤后鼓式制動(dòng)器，商用車主要采用全鼓式制動(dòng)器，只有高檔客車和有特殊需求的車輛才采用前盤后鼓式制動(dòng)器和全盤式制動(dòng)器。隨著對(duì)汽車制動(dòng)性能的提高，越來越多的先進(jìn)電子制動(dòng)技術(shù)得到采用。
制動(dòng)器作為制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，車輪制動(dòng)器主要用作行車制動(dòng)裝置，有的也兼作駐車制動(dòng)之用，而中央制動(dòng)器則僅用于駐車制動(dòng)，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動(dòng)的作用。汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動(dòng)系的某軸上。制動(dòng)器是將汽車的動(dòng)能以摩擦方式轉(zhuǎn)化為熱能并加以吸收的機(jī)構(gòu)，不僅要按產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力的條件，還要按能量容量和磨損壽命足夠的條件來確定制動(dòng)器。為確保制動(dòng)穩(wěn)定性可靠，熱穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)，造價(jià)低，現(xiàn)今的制動(dòng)器產(chǎn)品無論從性能、結(jié)構(gòu)方面，還是生產(chǎn)制造方式和操縱控制方面，都在發(fā)生著諸多的變化。它們大大地優(yōu)化了制動(dòng)器各方面的性能，從某種程度上看,這些變化也反映了汽車制動(dòng)器的發(fā)展方向。制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后性好、易于連接而且街頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高，只在一部分總質(zhì)量較大的商用車用車輪制動(dòng)器或緩速器；液力式制動(dòng)器一般只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器。在國(guó)內(nèi)主要從事鼓式制動(dòng)器總成的企業(yè)有萬向錢潮、亞太機(jī)電、重慶紅宇等一些企業(yè)。2004年前八家企業(yè)產(chǎn)量集中度達(dá)到85.4%。隨著近幾年汽車盤式制動(dòng)器的發(fā)展，液壓鼓式制動(dòng)器目前只在一些比較低檔的經(jīng)濟(jì)型轎車上在使用。根據(jù)慧聰汽車市場(chǎng)研究所最新的統(tǒng)計(jì)表明，2008年1～7月，我國(guó)乘用車中剎車制動(dòng)器用鼓式制動(dòng)器只占20%，并且鼓式制動(dòng)器目前已經(jīng)徹底退出前輪制動(dòng)。自2000年以來，我國(guó)盤式制動(dòng)器市場(chǎng)需求增長(zhǎng)速度發(fā)展非?？?。從中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的情況來看，2000年我國(guó)盤式制動(dòng)器的產(chǎn)量只有57.58萬套，到2004年迅速增長(zhǎng)到468.72萬套，增長(zhǎng)7倍多，年平均增長(zhǎng)率高達(dá)68.9%，2007年增長(zhǎng)至1000萬套。過去5年里，我國(guó)盤式制動(dòng)器應(yīng)用的增長(zhǎng)非常迅速。
汽車制動(dòng)器按其在汽車上的位置分為車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動(dòng)系的某軸上，例如變速器第二軸的后端或傳動(dòng)軸的前端。摩擦式制動(dòng)器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。
鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器和外束型鼓式制動(dòng)器。內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是一對(duì)帶有摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者又安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則又緊固于前梁或后橋殼的突緣上(對(duì)車輪制動(dòng)器)或變速器殼或與其相固定的支架上(對(duì)中央制動(dòng)器)；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為固定在輪轂上或變速器第二軸后端的制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。外束型鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面和制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作某些汽車的中央制動(dòng)器，現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為帶式制動(dòng)器，而且在汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡(jiǎn)稱為鼓式制動(dòng)器，而通常所說的鼓式制動(dòng)器即是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。
盤式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動(dòng)盤，其固定摩擦元件一般是位于制動(dòng)盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動(dòng)塊。當(dāng)制動(dòng)盤被兩側(cè)的制動(dòng)塊夾緊時(shí)，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動(dòng)盤上的摩擦力矩。盤式制動(dòng)器常用作轎車的車輪制動(dòng)器，也可用作各種汽車的中央制動(dòng)器。車輪制動(dòng)器主要用作行車制動(dòng)裝置，有的也兼作駐車制動(dòng)之用；而中央制動(dòng)器則僅用于駐車制動(dòng)，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動(dòng)的作用。
隨著我國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進(jìn)，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入，汽車上采用盤式制動(dòng)器配置正逐步在我國(guó)形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性等方面都發(fā)揮了很大的作用, 預(yù)計(jì)未來幾年，隨著我國(guó)公路交通條件的改善，高等級(jí)公路的發(fā)展，新法則要求的實(shí)施，車輛性能的不斷提高，盤式制動(dòng)器作為新型的能提高汽車主動(dòng)安全性的產(chǎn)品將會(huì)得到快速的推廣和應(yīng)用，有著廣闊市場(chǎng)前景。現(xiàn)在汽車盤式制動(dòng)器的研究和開發(fā)應(yīng)注重的問題主要是：提高制動(dòng)器的制動(dòng)效能、防止塵污和銹蝕、減輕重量、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本、向電子報(bào)警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展，以及實(shí)用性更強(qiáng)與壽命更長(zhǎng)等。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件日新月異的發(fā)展，使得對(duì)一些系統(tǒng)級(jí)的大規(guī)模計(jì)算成為了可能，從而制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及研究有了很多科學(xué)的方法。目前可由于制動(dòng)器設(shè)計(jì)用途的計(jì)算和分析軟件主要用于解決設(shè)計(jì)中的各種數(shù)值和分析。包括：①數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，如MATLAB、MATHCAD等。②有限元分析軟件，如I－Deas,SAP-5，ADINA，ANSYS等。目前有限元分析的理論和方法已日趨成熟，這些軟件還包含了較強(qiáng)的前、后處理功能。③優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，如IBM公司的ODL、我國(guó)的OPB－2等。對(duì)制動(dòng)器的仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)方法如CAE軟件對(duì)制動(dòng)器殼體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的思路和方法，涉及到的軟件包括有HyperWorks(前后處理及優(yōu)化求解)，ABAQUS(非線性求解及后處理)；采用MATLAB優(yōu)化工具箱中的遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解，建立以制動(dòng)溫升最低和制動(dòng)力矩最大為目標(biāo)函數(shù)模型；
2.選題的目的依據(jù)和意義
汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多、最普遍，也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對(duì)安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全，必須為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。
雖然近幾年從德國(guó)大眾、法國(guó)雷諾、美國(guó)通用等國(guó)外汽車引進(jìn)了轎車，不少零配件的國(guó)產(chǎn)率也比較高，但引進(jìn)的主要是總成和零配件，沒有引進(jìn)開發(fā)技術(shù)，至于輕型客貨車的開發(fā)技術(shù)引進(jìn)就更少了，所以我國(guó)自行開發(fā)輕型客貨車及其轎車的能力，跟汽車發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距還是很大。近年來我國(guó)出版過很多汽車制動(dòng)方面的著作，但是從數(shù)量上還是不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車制動(dòng)器的開發(fā)和設(shè)計(jì)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相差很大，許多尖端技術(shù)還不能了解。所以對(duì)于研究設(shè)計(jì)制動(dòng)器來說，在我國(guó)有著非常重要的影響。
哈飛路寶是哈飛汽車?yán)^哈飛中意之后與意大利Pininfarina公司聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)的一款兩廂五門轎車,其特點(diǎn):車身小巧、內(nèi)飾外觀精美、安全性能高、動(dòng)力強(qiáng)勁、油耗低，排放根據(jù)需求可分別達(dá)到歐洲Ⅱ號(hào)與歐洲Ⅲ號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。路寶汽車制動(dòng)器是前輪盤式制動(dòng)器，后輪鼓式制動(dòng)器，相比四輪都采用盤式制動(dòng)器，這種設(shè)計(jì)方式初衷是使其更經(jīng)濟(jì)。因?yàn)閷?duì)路寶汽車的消費(fèi)人群來說，選路寶本身就因?yàn)槠鋬?yōu)秀的性價(jià)比，所以不會(huì)對(duì)車本身的配置級(jí)別產(chǎn)生多高的要求。
整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)汽車安全性有直接影響.因此,制動(dòng)器型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。通過制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)熟悉汽車總成和零件設(shè)計(jì)。
通過路寶汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)掌握制動(dòng)器設(shè)計(jì)的方法，更重要的是培養(yǎng)正確的研究方法與學(xué)習(xí)態(tài)度、提高創(chuàng)新開發(fā)能力，提高對(duì)汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)、工程材料、工程繪圖等。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
（一）基本內(nèi)容：
路寶2008款1.1標(biāo)準(zhǔn)型制動(dòng)器設(shè)計(jì)主要參數(shù)
車重：895kg 最大扭矩：88/3000-3500N.m/rpm 前輪胎：165/65 R13
后輪胎：165/65 R13 最高車速：140.0 車長(zhǎng)：3618mm
（1） 制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式選擇(本設(shè)計(jì)選用液壓式前輪盤式制動(dòng)器和液壓式后輪鼓式制動(dòng)器)
（2） 根據(jù)路寶汽車的整車參數(shù)，并按照參數(shù)確定制動(dòng)器的基本參數(shù)
（3） 計(jì)算制動(dòng)盤及制動(dòng)鼓直徑、制動(dòng)襯塊（襯片）參數(shù)、液壓缸及制動(dòng)主缸參數(shù)等
（4） 并校核該制動(dòng)器的制動(dòng)性能
（5） 用CAD畫裝配圖、零件圖.
（6） 編寫設(shè)計(jì)說明書.
2、技術(shù)要求（研究方法）
（1） 通過文獻(xiàn)資料收集，熟悉汽車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和CAD的有關(guān)理論知識(shí)，國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器設(shè)計(jì)方法和汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r。
（2） 實(shí)地到汽車廠等部門實(shí)習(xí)調(diào)查，了解汽車制動(dòng)器設(shè)計(jì)方法。
（3） 編寫課題研究大綱和開題報(bào)告。
（4） 確定路寶車各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算確定各總成參數(shù)和尺寸，完成有關(guān)CAD圖紙。
（5） 按進(jìn)度要求獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，服從指導(dǎo)教師安排；完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)格式規(guī)范； 方案選擇合理，具有可行性、經(jīng)濟(jì)性、適用性，設(shè)計(jì)思路清晰，符合實(shí)際，圖紙正確符合制圖標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容完整。設(shè)計(jì)和汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r。
（二）擬解決的主要問題
利用已具備的初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，工程制圖與AutoCAD，機(jī)械制造工藝學(xué)，工程材料及熱處理等知識(shí)，與查閱圖書館豐富的設(shè)計(jì)資料及其他相關(guān)資料書籍，認(rèn)真完成所做課題。
（1） 制動(dòng)器力矩的分析計(jì)算。
（2） 制動(dòng)鼓直徑及制動(dòng)蹄片的部分參數(shù)的計(jì)算。
（3） 制動(dòng)蹄上的張開力計(jì)算。
（4） 制動(dòng)盤直徑及制動(dòng)襯塊部分參數(shù)的計(jì)算。
（5） 制動(dòng)效能因數(shù)的分析計(jì)算。
（6） 摩擦襯片（襯塊）得磨損特性的計(jì)算。
（7） 液壓缸及液壓主缸直徑計(jì)算。
三、技術(shù)路線（研究方法）
研究方法主要有：對(duì)比法（對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)零部件各種性質(zhì)進(jìn)行擇優(yōu)選?。徊殚喎ǎ▽?duì)設(shè)計(jì)參數(shù)查閱）
查閱文獻(xiàn)，路寶汽車相關(guān)資料
初步選擇設(shè)計(jì)方案
盤式制動(dòng)器（前）
液壓
鼓式制動(dòng)器（后）
液壓
盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的選擇和確定
盤式制動(dòng)器主要幾何尺寸的計(jì)算
強(qiáng)度校核
鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的選擇和確定
鼓式制動(dòng)器主要幾何尺寸的計(jì)算
強(qiáng)度校核
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和說明書，利用AUTOCAD進(jìn)行繪圖
四、進(jìn)度安排
（1） 調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告。 第4周（3月24日～3月30日）
（2） 分析并制動(dòng)系統(tǒng)各部分的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零
部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按
照有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
計(jì)算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對(duì)給定的設(shè)計(jì)參
數(shù)優(yōu)選制動(dòng)系統(tǒng)的總體方案。 第5周（3月31日～4月8日）
（4） 進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第6、7周（4月9日～4月22日）
（5） 完成部分設(shè)計(jì)圖紙及說明書初稿。 第8、9周（4月23日～5月8日）
（7） 完成制動(dòng)系統(tǒng)裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計(jì)說明書 第10、14周（5月9日～6月6日）
（8） 設(shè)計(jì)及說明書初稿提交。 第14周（6月7日）
（9） 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)審核、修改。 第15、16周（6月9日～6月22日）
（10）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月23日～6月 29日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日