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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
劉池
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
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)
汽車運用工程
是否外聘
□是否
題目名稱
路寶汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1.課題研究現(xiàn)狀：
從汽車誕生時起，車輛制動系統(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)汽車制動性能的研究中傾注了大量的心血。目前關(guān)于汽車制動的研究主要集中在制動控制方面，包括制動控制的理論和方法，以及采用新的技術(shù)。
汽車制動系是用以強(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，汽車制動系的工作可靠性顯得日益重要。也只有制動性能良好、制動系統(tǒng)工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮其動力性能作為制動系重要組成部分之一的制動器在我國發(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器，20%的乘用車采用前盤后鼓式制動器，商用車主要采用全鼓式制動器，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器和全盤式制動器。隨著對汽車制動性能的提高，越來越多的先進(jìn)電子制動技術(shù)得到采用。
制動器作為制動系中直接作用制約汽車運動的一個關(guān)健裝置，車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用，而中央制動器則僅用于駐車制動，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動的作用。汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動系的某軸上。制動器是將汽車的動能以摩擦方式轉(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器。為確保制動穩(wěn)定性可靠，熱穩(wěn)定性好，壽命長，造價低，現(xiàn)今的制動器產(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器的發(fā)展方向。制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動器雖有作用滯后性好、易于連接而且街頭可靠等優(yōu)點，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器或緩速器；液力式制動器一般只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。在國內(nèi)主要從事鼓式制動器總成的企業(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器的發(fā)展，液壓鼓式制動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)慧聰汽車市場研究所最新的統(tǒng)計表明，2008年1～7月，我國乘用車中剎車制動器用鼓式制動器只占20%，并且鼓式制動器目前已經(jīng)徹底退出前輪制動。自2000年以來，我國盤式制動器市場需求增長速度發(fā)展非常快。從中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的情況來看，2000年我國盤式制動器的產(chǎn)量只有57.58萬套，到2004年迅速增長到468.72萬套，增長7倍多，年平均增長率高達(dá)68.9%，2007年增長至1000萬套。過去5年里，我國盤式制動器應(yīng)用的增長非常迅速。
汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器，前者是安裝在車輪處，后者則安裝在傳動系的某軸上，例如變速器第二軸的后端或傳動軸的前端。摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀又可分為鼓式和盤式兩大類。
鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器。內(nèi)張型鼓式制動器的固定摩擦元件是一對帶有摩擦蹄片的制動蹄，后者又安裝在制動底板上，而制動底板則又緊固于前梁或后橋殼的突緣上(對車輪制動器)或變速器殼或與其相固定的支架上(對中央制動器)；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鼓，并利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶；其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面和制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作某些汽車的中央制動器，現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器，而且在汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，而通常所說的鼓式制動器即是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。
盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。當(dāng)制動盤被兩側(cè)的制動塊夾緊時，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩。盤式制動器常用作轎車的車輪制動器，也可用作各種汽車的中央制動器。車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用；而中央制動器則僅用于駐車制動，當(dāng)然也可起應(yīng)急制動的作用。
隨著我國汽車工業(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)，國外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入，汽車上采用盤式制動器配置正逐步在我國形成規(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)計未來幾年，隨著我國公路交通條件的改善，高等級公路的發(fā)展，新法則要求的實施，車輛性能的不斷提高，盤式制動器作為新型的能提高汽車主動安全性的產(chǎn)品將會得到快速的推廣和應(yīng)用，有著廣闊市場前景?，F(xiàn)在汽車盤式制動器的研究和開發(fā)應(yīng)注重的問題主要是：提高制動器的制動效能、防止塵污和銹蝕、減輕重量、簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、向電子報警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展，以及實用性更強(qiáng)與壽命更長等。隨著計算機(jī)軟硬件日新月異的發(fā)展，使得對一些系統(tǒng)級的大規(guī)模計算成為了可能，從而制動器的設(shè)計及研究有了很多科學(xué)的方法。目前可由于制動器設(shè)計用途的計算和分析軟件主要用于解決設(shè)計中的各種數(shù)值和分析。包括：①數(shù)學(xué)計算軟件，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)計軟件，如IBM公司的ODL、我國的OPB－2等。對制動器的仿真優(yōu)化設(shè)計方法如CAE軟件對制動器殼體進(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，建立以制動溫升最低和制動力矩最大為目標(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輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng),它是制約汽車運動的裝置。汽車的制動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系統(tǒng)。
雖然近幾年從德國大眾、法國雷諾、美國通用等國外汽車引進(jìn)了轎車，不少零配件的國產(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)國家相比差距還是很大。近年來我國出版過很多汽車制動方面的著作，但是從數(shù)量上還是不能滿足汽車工業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車制動器的開發(fā)和設(shè)計方面與發(fā)達(dá)國家相差很大，許多尖端技術(shù)還不能了解。所以對于研究設(shè)計制動器來說，在我國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)計開發(fā)的一款兩廂五門轎車,其特點:車身小巧、內(nèi)飾外觀精美、安全性能高、動力強(qiáng)勁、油耗低，排放根據(jù)需求可分別達(dá)到歐洲Ⅱ號與歐洲Ⅲ號標(biāo)準(zhǔn)。路寶汽車制動器是前輪盤式制動器，后輪鼓式制動器，相比四輪都采用盤式制動器，這種設(shè)計方式初衷是使其更經(jīng)濟(jì)。因為對路寶汽車的消費人群來說，選路寶本身就因為其優(yōu)秀的性價比，所以不會對車本身的配置級別產(chǎn)生多高的要求。
整個制動系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)對汽車安全性有直接影響.因此,制動器型式選擇、設(shè)計參數(shù)選擇及設(shè)計計算對汽車的整車設(shè)計極其重要。通過制動系統(tǒng)設(shè)計熟悉汽車總成和零件設(shè)計。
通過路寶汽車制動系統(tǒng)設(shè)計掌握制動器設(shè)計的方法，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，提高對汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計、工程材料、工程繪圖等。
二、設(shè)計（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)型制動器設(shè)計主要參數(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：3618mm
（1） 制動系統(tǒng)的制動器及驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式選擇(本設(shè)計選用液壓式前輪盤式制動器和液壓式后輪鼓式制動器)
（2） 根據(jù)路寶汽車的整車參數(shù)，并按照參數(shù)確定制動器的基本參數(shù)
（3） 計算制動盤及制動鼓直徑、制動襯塊（襯片）參數(shù)、液壓缸及制動主缸參數(shù)等
（4） 并校核該制動器的制動性能
（5） 用CAD畫裝配圖、零件圖.
（6） 編寫設(shè)計說明書.
2、技術(shù)要求（研究方法）
（1） 通過文獻(xiàn)資料收集，熟悉汽車制動系統(tǒng)設(shè)計和CAD的有關(guān)理論知識，國內(nèi)外制動器設(shè)計方法和汽車計算機(jī)輔助設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r。
（2） 實地到汽車廠等部門實習(xí)調(diào)查，了解汽車制動器設(shè)計方法。
（3） 編寫課題研究大綱和開題報告。
（4） 確定路寶車各項參數(shù)，計算確定各總成參數(shù)和尺寸，完成有關(guān)CAD圖紙。
（5） 按進(jìn)度要求獨立完成畢業(yè)設(shè)計，服從指導(dǎo)教師安排；完成的畢業(yè)設(shè)計格式規(guī)范； 方案選擇合理，具有可行性、經(jīng)濟(jì)性、適用性，設(shè)計思路清晰，符合實際，圖紙正確符合制圖標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容完整。設(shè)計和汽車計算機(jī)輔助設(shè)計的發(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，與查閱圖書館豐富的設(shè)計資料及其他相關(guān)資料書籍，認(rèn)真完成所做課題。
（1） 制動器力矩的分析計算。
（2） 制動鼓直徑及制動蹄片的部分參數(shù)的計算。
（3） 制動蹄上的張開力計算。
（4） 制動盤直徑及制動襯塊部分參數(shù)的計算。
（5） 制動效能因數(shù)的分析計算。
（6） 摩擦襯片（襯塊）得磨損特性的計算。
（7） 液壓缸及液壓主缸直徑計算。
三、技術(shù)路線（研究方法）
研究方法主要有：對比法（對制動系統(tǒng)零部件各種性質(zhì)進(jìn)行擇優(yōu)選取）；查閱法（對設(shè)計參數(shù)查閱）
查閱文獻(xiàn)，路寶汽車相關(guān)資料
初步選擇設(shè)計方案
盤式制動器（前）
液壓
鼓式制動器（后）
液壓
盤式制動器主要參數(shù)的選擇和確定
盤式制動器主要幾何尺寸的計算
強(qiáng)度校核
鼓式制動器主要參數(shù)的選擇和確定
鼓式制動器主要幾何尺寸的計算
強(qiáng)度校核
完成畢業(yè)設(shè)計和說明書，利用AUTOCAD進(jìn)行繪圖
四、進(jìn)度安排
（1） 調(diào)研、資料收集，完成開題報告。 第4周（3月24日～3月30日）
（2） 分析并制動系統(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)計參數(shù)，按
照有關(guān)的設(shè)計要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)
計算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對給定的設(shè)計參
數(shù)優(yōu)選制動系統(tǒng)的總體方案。 第5周（3月31日～4月8日）
（4） 進(jìn)行制動系統(tǒng)各零部件的設(shè)計計算。 第6、7周（4月9日～4月22日）
（5） 完成部分設(shè)計圖紙及說明書初稿。 第8、9周（4月23日～5月8日）
（7） 完成制動系統(tǒng)裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計說明書 第10、14周（5月9日～6月6日）
（8） 設(shè)計及說明書初稿提交。 第14周（6月7日）
（9） 畢業(yè)設(shè)計(論文)審核、修改。 第15、16周（6月9日～6月22日）
（10）畢業(yè)設(shè)計答辯。 第17周（6月23日～6月 29日）
五、參考文獻(xiàn)
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[4] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊.制造篇.北京:工業(yè)出版社,2000.
[5] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊.設(shè)計篇.北京:人民交通出版社,2001.
[6] 余志生.汽車?yán)碚?第三版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日