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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：普通轎車前盤制動(dòng)器設(shè)計(jì)及三維建模
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年12月26日
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述
1. 題目背景
制動(dòng)器在車輛安全性方面起著相當(dāng)重要的作用，直接影響到車輛的正常行駛，因而制動(dòng)器及其零部件的安全可靠性倍受關(guān)注[1]。本課題根據(jù)別克君威轎車的主要行駛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)要求，對(duì)前輪制動(dòng)器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后在三維軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)器虛擬模型的建立，最終實(shí)現(xiàn)汽車良好的制動(dòng)性能，保證其安全性和操控性。
2. 研究意義
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。制動(dòng)器是車輛的關(guān)鍵部件之一,其性能的好壞直接影響整車性能的優(yōu)劣,因此,制動(dòng)器的設(shè)計(jì)在整車設(shè)計(jì)中顯得相當(dāng)重要[2]。近年來(lái)，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(lái)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)的研究在制動(dòng)器方面取得了較大成果，包括制動(dòng)控制的理論和方法，以及采用新的技術(shù)[3]。
3．國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
3.1制動(dòng)系統(tǒng)的功用
制動(dòng)系統(tǒng)的功用實(shí)施汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度行駛至停車；在下坡行駛時(shí)，是汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定的車速；是汽車可靠的停在原地或坡道上[4]。
3.2制動(dòng)器的分類
目前，汽車所用的制動(dòng)器幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式和盤式兩大類。具體見圖1，圖2。
圖1 鼓式制動(dòng)器示意圖 圖2 盤式制動(dòng)器
鼓式制動(dòng)器根據(jù)其結(jié)構(gòu)都不同，又分為雙向自增力蹄式制動(dòng)器、雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器、領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器、雙從蹄式制動(dòng)器[5.6]。
盤式制動(dòng)器根據(jù)摩擦副中的固定摩擦元件的結(jié)構(gòu)來(lái)分，分為鉗盤式制動(dòng)器和全盤式制動(dòng)器兩大類。
3.3鼓式制動(dòng)器
鼓式制動(dòng)是早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，其剎車鼓的設(shè)計(jì)1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器的主流是內(nèi)張式，它的制動(dòng)塊(剎車蹄)位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)，在剎車的時(shí)候制動(dòng)塊向外張開，摩擦制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到剎車的目的。
鼓式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是制動(dòng)鼓，固定元件是制動(dòng)蹄。制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄在促動(dòng)裝置作用下向外旋轉(zhuǎn)，外表面的摩擦片壓靠到制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上，對(duì)鼓產(chǎn)生制動(dòng)摩擦力矩[7.8]。
鼓式制動(dòng)器因其具有制動(dòng)力矩大,制動(dòng)性能好,有較好的密封性等優(yōu)點(diǎn)。但也存在不少缺點(diǎn):蹄式制動(dòng)器都在不同程度上利用了磨擦增勢(shì)作用來(lái)保證一定的制動(dòng)效能,而在使用中,因磨擦系數(shù)并不穩(wěn)定,所以制動(dòng)效能的穩(wěn)定性較差[9]。
3.4盤式制動(dòng)器
盤式制動(dòng)器又稱為碟式制動(dòng)器，顧名思義是取其形狀而得名。主要零部件有制動(dòng)盤、分泵、制動(dòng)鉗、油管等。盤式制動(dòng)器是由摩擦襯塊從兩側(cè)夾緊與車輪共同旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)的。
浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗體可作軸向平行滑動(dòng)，油缸設(shè)置在制動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)制動(dòng)塊分裝在制動(dòng)盤的內(nèi)外側(cè)，制動(dòng)塊是由鍛壓成形的金屬背板和摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌、鉚接或粘接在一起。制動(dòng)時(shí)高壓油從制動(dòng)鉗上的進(jìn)油孔進(jìn)入油缸后，在油液壓力作用下，推動(dòng)活塞前進(jìn)使其內(nèi)側(cè)的摩擦襯塊壓在制動(dòng)盤上，而反作用力則推動(dòng)制動(dòng)鉗體連同固定于其上的外側(cè)制動(dòng)塊向與活塞前進(jìn)方向的反方向滑動(dòng)并壓向制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩側(cè)的制動(dòng)塊受力均等為止，在很短的時(shí)間內(nèi)制動(dòng)力矩便使制動(dòng)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使汽車停下來(lái)[10]。
盤式制動(dòng)器散熱快、重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動(dòng)效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，能在冬季和惡劣路況下行車。很多轎車采用的盤式制動(dòng)器有平面式制動(dòng)盤、打孔式制動(dòng)盤以及劃線式制動(dòng)盤，其中劃線式制動(dòng)盤的制動(dòng)效果和通風(fēng)散熱能力均比較好。盤式制動(dòng)器沿制動(dòng)盤軸向施力，制動(dòng)軸不受彎矩，徑向尺寸小，制動(dòng)性能穩(wěn)定[11]。
相比較而言鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)聚集大量的熱量。制動(dòng)塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降[12.13.14。]
盤式制動(dòng)器一般無(wú)摩擦助勢(shì)作用，因而制動(dòng)器效能受摩擦系數(shù)的影響較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動(dòng)即可恢復(fù)正常；在輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較??；制動(dòng)盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會(huì)象制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使制動(dòng)器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動(dòng)踏板行程過(guò)大；較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡(jiǎn)便[15]。
根據(jù)我們汽車制動(dòng)器的技術(shù)條件和市場(chǎng)情況，對(duì)于兩種制動(dòng)形式的比較，得出結(jié)論，本轎車前輪應(yīng)采用盤式制動(dòng)，以達(dá)到良好的制動(dòng)性能和操控性能。
3.5制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展展望
歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家已把盤式制動(dòng)器作為標(biāo)準(zhǔn)件裝備在多級(jí)別的轎車、客車、中型、重型汽車上。我國(guó)的轎車、微型車已廣泛應(yīng)用液壓盤式制動(dòng)器,開發(fā)應(yīng)用盤式制動(dòng)器是現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢(shì)之一[16]?，F(xiàn)代汽車盤式制動(dòng)器的研究和開發(fā)應(yīng)注重的問(wèn)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, 電子報(bào)警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展, 實(shí)用性更強(qiáng)與壽命更長(zhǎng)[17]。
液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù),隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步,一些提高制動(dòng)性能的技術(shù)如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序等已經(jīng)融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中,這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度。制動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能全面,可靠性高。因此電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。目前制動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,都不同程度地實(shí)現(xiàn)了電子化。
綜上所述，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。全電制動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)[18]。
二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1. 主要內(nèi)容
1.1 制動(dòng)器簡(jiǎn)介
1.2 制動(dòng)器的方案分析及確定
1.2.1 盤式制動(dòng)器
1.2.2 鼓式制動(dòng)器
1.3 盤式制動(dòng)器零部件結(jié)構(gòu)方案分析
1.3.1 固定鉗式
1.3.2 浮動(dòng)鉗式
1.4 制動(dòng)器主要參數(shù)確定
1.4.1制動(dòng)盤制定
1.4.2制動(dòng)盤厚度
1.4.3摩擦襯塊外半徑與內(nèi)半徑
1.4.4制動(dòng)襯塊工作面積A
1.5 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.5.1 制動(dòng)器制動(dòng)力矩計(jì)算
1.5.2 制動(dòng)盤設(shè)計(jì)
1.5.3 制動(dòng)鉗設(shè)計(jì)
1.6 制動(dòng)操縱系統(tǒng)的選型
1.6.1制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型
1.6.2分路系統(tǒng)的選型
1.7液壓制動(dòng)操縱系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)
1.7.1液壓操縱系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)
1.7.2制動(dòng)主缸設(shè)計(jì)
1.7.3真空助力器的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.7.4踏板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.8制動(dòng)性能的校核
1.8.1制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度
1.8.2同步附著系數(shù)
1.8.3最大駐坡度
2.采用的研究方案、研究方法或措施
2.1研究方案
（1）了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r、詳細(xì)構(gòu)造和工作原理；
（2）根據(jù)別克君威GS2.0T轎車的主要參數(shù)，對(duì)其前輪制動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)汽車的制功能并滿足操控性能；
（3）運(yùn)用AutoCAD軟件繪制制動(dòng)器總裝配圖以及主要部件的零部件；
（4）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)制動(dòng)器的主要部件進(jìn)行三維建模與裝配。
2.2本次設(shè)計(jì)別克君威GS2.0T轎車的基本參數(shù)見表1.1
表1.1
基本參數(shù)
排量
2.0
整備質(zhì)量
1650 kg
最高車速
180 km/h
軸距
2737 mm
前輪輪距
1585 mm
后輪輪距
1587 mm
最大功率
162 kw
最大功率轉(zhuǎn)速
5300 r/min
最大扭矩
350 N·m
最大扭矩轉(zhuǎn)速
2000-4000 r/min
三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
1．重點(diǎn)及難點(diǎn)
（1）重點(diǎn)掌握制動(dòng)器的動(dòng)力傳遞路線及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（2）了解制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)的功能與要求、構(gòu)造形式及操縱原理；
（3）制動(dòng)器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
（4）運(yùn)用三維軟件建立制動(dòng)器的三維模型并進(jìn)行裝配。
2. 前期已開展工作
在撰寫開題報(bào)告之前已在圖書館等查閱了大量關(guān)于汽車制動(dòng)器方面的書籍、期刊和手冊(cè)，并且在互聯(lián)網(wǎng)上搜索了一些汽車制動(dòng)器及其零部件的視頻、圖片和文字等信息，通過(guò)進(jìn)行了這些前期工作，我對(duì)汽車制動(dòng)器的功用、結(jié)構(gòu)和工作原理都有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，相信能成功地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
第1-3周：消化課題題目，搜集資料，明確設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求，撰寫開題報(bào)告；
第4周：熟悉AutoCAD軟件和確定設(shè)計(jì)方案；
第5-8周：設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器的主要零部件，熟悉三維建模軟件；
第9-11周：應(yīng)用AutoCAD軟件繪制制動(dòng)器總裝配圖以及主要部件的零件圖；
第11-13周：運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)制動(dòng)器主要部件進(jìn)行三維建模與裝配；
第14-15周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，并作好答辯的準(zhǔn)備。
5 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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