基于有限元比亞迪F3制動器的設計【鼓式制動器】【說明書+CAD+PROE】
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畢業(yè)設計(論文)開題報告設計(論文)題目:基于有限元比亞迪F3制動器的設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-2班 學 生 姓 名: 盧鴻磊 導 師 姓 名: 王永梅 開 題 時 間: 指導委員會審查意見: 簽字: 年 月 日SY-025-BY-3畢業(yè)設計開題報告學生姓名盧鴻磊院系汽車與交通工程學院專業(yè)、班級車輛工程 B07-2班指導教師姓名王永梅職稱講師從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱基于有限元比亞迪F3制動器的設計一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義1、研究現(xiàn)狀 雖然在汽車制動器領域,盤式制動器將逐步取代鼓式制動器是必然的趨勢,但在現(xiàn)階段,鼓式制動器依然占據(jù)著很重要的位置。相對盤式制動器結構復雜,對制動鉗、管路系統(tǒng)要求高,造價高等缺點,鼓式制動器不僅結構較簡單、成本低,而且符合傳統(tǒng)設計,所以在輕、重型載貨汽車上,鼓式制動器還是在大量使用的。 鼓式相對盤式,其制動效能和散熱性要差許多。鼓式制動器的制動力穩(wěn)定性差,在不同路面上,制動力變化很大,不易于掌控。而由于散熱性能差,在制動過程中會聚集大量的熱量,制動蹄和制動鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復雜的變形,容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象,引起制動效率下降。另外,鼓式制動器在使用一段時間后,要定期調(diào)校剎車蹄的空隙。針對以上缺點,現(xiàn)在鼓式制動器則采取一些改進措施: 1)合理確定制動鼓的直徑 2)合理確定摩擦襯片寬度 3)合理確定輪轂散熱結構 4)合理選擇輪胎和輪輞5)加裝氣門嘴固定卡6)采用目前較先進的技術,以防車輪過熱,如采用制動間隙自動調(diào)整臂、使用緩速器。設計中采用的是領從蹄式制動器,兼顧了制動器效能因數(shù)和制動器效能的穩(wěn)定性。它的工作原理是利用與車身(或車架)相連的非旋轉(zhuǎn)元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢,亦即由制動踏板的踏板力通過推桿和主缸活塞,使主缸油液在一定壓力下流入輪缸,并通過兩輪缸活塞推使制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動,上端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內(nèi)圓面上。不轉(zhuǎn)的制動蹄對旋轉(zhuǎn)制動鼓產(chǎn)生摩擦力矩,從而產(chǎn)生制動力,使車輪減速直至停車。鼓式制動器是早期設計的制動系統(tǒng),其剎車鼓的設計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)廣泛應用。四輪轎車在制動過程中,由于慣性的作用,前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%-80%,前輪制動力要比后輪大,后輪起輔助制動作用,因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本,就采用前盤后鼓的制動方式。目前使用計算機輔助設計已經(jīng)成為如今研究現(xiàn)狀,也必將成為以后的發(fā)展趨勢,計算機輔助設計的使用可降低工程設計成本的13%30%,減少產(chǎn)品設計到投產(chǎn)的時間30%60%,增加分析問題的深度和廣度335倍,提高作業(yè)生產(chǎn)率40%70%,提高設備利用率23倍,減少加工過程30%60%,降低人工成本5%20%。以PTC公司的Pro/Engineer為代表的基于特征的參數(shù)化設計系統(tǒng)的問市給機械設計自動化奠定了堅實的現(xiàn)實基礎,使得它變得其實可行。近年來在計算機技術和數(shù)值分析方法支持下發(fā)展起來的有限元分析(FEA,F(xiàn)inite Element Analysis)方法則為解決這些復雜的工程分析計算問題提供了有效的途徑。我國在九五計劃期間大力推廣CAD技術,機械行業(yè)大中型企業(yè)CAD的普及率從八五末的20%提高到目前的70%。隨著企業(yè)CAD應用的普及,工程技術人員已逐步甩掉圖板,而將主要精力投身如何優(yōu)化設計,提高工程和產(chǎn)品質(zhì)量,計算機輔助工程分析(CAE,Computer Aided Engineering)方法和軟件將成為關鍵的技術要素。在工程實踐中,有限元分析軟件與CAD系統(tǒng)的集成應用使設計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:增加設計功能,減少設計成本;縮短設計和分析的循環(huán)周期; 增加產(chǎn)品和工程的可靠性; 采用優(yōu)化設計,降低材料的消耗或成本; 在產(chǎn)品制造或工程施工前預先發(fā)現(xiàn)潛在的問題; 模擬各種試驗方案,減少試驗時間和經(jīng)費; 進行機械事故分析,查找事故原因。 在大力推廣CAD技術的今天,從自行車到航天飛機,所有的設計制造都離不開有限元分析計算,F(xiàn)EA在工程設計和分析中將得到越來越廣泛的重視。汽車的任何零部件都可以根據(jù)其所要求的性能對其進行有限元分析,尋找最優(yōu)的設計方案, 以做到既能降低生產(chǎn)成本, 又能提高其性能, 達到最優(yōu)的結合。例如,美國的ANSYS 公司已經(jīng)利用有限元分析軟件ANSYS 進行了鋼板彈簧精確設計; 上海匯眾汽車制造有限公司利用有限元分析軟件ANSYS 進行油門踏板桿材料的斷裂優(yōu)化分析以解決國產(chǎn)化材料的替代等等。汽車工業(yè)代表著一個國家制造業(yè)發(fā)展的水平,世界經(jīng)濟大國的經(jīng)濟發(fā)展無一不與汽車工業(yè)有著極為密切的關系;作為世界經(jīng)濟大國的美國的汽車就一直處于汽車行業(yè)領頭地位。作為制造業(yè)的中堅,汽車工業(yè)一直是以有限元為主的CAE技術應用的先鋒。既然汽車的發(fā)展與有限元技術的應用有如此密切的聯(lián)系,故必須要加大對此項技術的投入;不但要加大資金的投入,而且一定要加大人力資源的投入,培養(yǎng)一批熟練掌握并能更進一步開發(fā)此項技術的人才。2、依據(jù)、目的和意義汽車制動性能是確保車輛行駛的主、被動安全性和提升車輛行駛的動力性決定因素之一。汽車作為陸地上的現(xiàn)代重要交通工具,由許多保證其性能的大部件,即所謂“總成”組成,制動系就是其中一個重要的總成,它直接影響汽車的安全性。隨著高速公路的快速發(fā)展和車流密度的日益增大,交通事故也不斷增加。據(jù)有關資料介紹,在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中,制動系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%??梢姡苿酉到y(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。此外,制動系統(tǒng)的好壞還直接影響車輛的平均車速和車輛的運輸效率,也就是保證運輸經(jīng)濟效益的重要因素。制動系既可以使行駛中的汽車減速,又可保證停車后的汽車能駐留原地不動。由此可見,汽車制動系對于汽車行駛的安全性,停車的可靠性和運輸經(jīng)濟效益起著重要的保證作用。當今,隨著高速公路網(wǎng)的不斷擴展、汽車車速的提高以及車流密度的增大,對汽車制動系的工作可靠性要求顯得日益重要。只有制動性能良好和制動系工作可靠的汽車才能充分發(fā)揮出其高速行駛的動力性能并保證行駛的安全性。由此可見,制動系是汽車非常重要的組成部分,從而對汽車制動系的機構分析與設計計算也就顯得非常重要了。鼓式制動器是應用非常廣泛的一種制動器,有其優(yōu)良的制動效果及簡單的結構形式。應用Pro/E 軟件建立鼓式制動器主要零件的實體模型, 并完成虛擬裝配,然后利用Ansys軟件對制動器摩擦襯片有限元分析,為鼓式制動器的設計與研究提供了一種方法,,可縮短鼓式制動器的研發(fā)周期, 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本, 并為以后進一步的結構優(yōu)化設計、制造及運動分析奠定了基礎。對于我來說,車輛工程本科畢業(yè)能做好這樣一個設計,對今后的工作是非常寶貴的一次設計經(jīng)驗,能為我以后的工作奠定基礎,作為本科時代一個完美的結束,我會盡力做好制動器的設計,完美完成這一項意義非凡的設計。二、設計的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題1、基本內(nèi)容(1)基本參數(shù):軸距2600mm;車輪滾動直徑:615mm;輪距前/后:1480/1460;整備質(zhì)量:1200kg;空載是前軸分配負荷 60%;空載是質(zhì)心高度:600mm;最高車速:180km/h;最大爬坡度:21%(12度左右);最小轉(zhuǎn)向直徑:10.2m;最大功率/轉(zhuǎn)速:78/6000 kw/rpm 最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速:134/4500 n*m/rpm ;輪胎型號:195/60R15(2)研究目的意義、技術現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢(3)總體結構設計(4)確定鼓式制動器的各個參數(shù)并進行校核(5)運用pro/e軟件進行實體建摸(6)對鼓式制動器的摩擦襯片進行有限元分析(7)總結設計過程,完成設計說明書2、擬解決的主要問題(1)鼓式制動器的結構參數(shù)的確定(2)鼓式制動器關鍵部件的計算與校核(2)鼓式制動器的AutoCAD圖紙的繪制(3)鼓式制動器的三維模型的建立(4)有限元對摩擦襯片的應力分析三、技術路線(研究方法)調(diào)研并查閱相關資料確定總體設計方案參數(shù)設計鼓式制動器的結構設計摩擦襯片的強度校核和分析輪缸、領蹄、制動鼓等三維建模運用ANSYS進行分析完成畢業(yè)設計和設計說明書四、論文進度安排(1)調(diào)研、查閱相關資料、完成開題報告 第12周(2月28日3月13日) (2)確定總體設計方案 第34周(3月14日3月27日) (3)對制動器參數(shù)進行設計第57周(3月28日4月17日) (4)繪制制動器的AutoCAD裝配圖、零件圖及三維裝配模型、零件模型 第89周(4月18 日5月1日) (5)Ansys軟件對制動器摩擦襯片有限元分析第1012周(5月2日5月22日) (5)書寫設計說明書第1314周(5月23日6月5日) (6)設計審核、修改 第1516周(6月6日6月19日) (7)畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周(6月20日6月26日) 五、參考文獻1 張健,雷雨成,衛(wèi)修敬. 領從蹄式鼓式制動器制動力矩計算方法研究J. 長沙交通學院學報 , 2001,(03) . 2 中南林學院學報, Journal of Central South Forestry Universith, 編輯部郵箱 2000年 04期3 羅慶生,韓寶玲,李偉楷. 汽車鼓式制動器裝配動畫的計算機擬實制作J. 交通與計算機 , 2001,(02) .4 毛智東,王學林,胡于進,李成剛. 鼓式制動器接觸分析J. 華中科技大學學報(自然科學版) , 2002,(07) .5 蔣崇賢,何明輝專用汽車設計 武漢工業(yè)大學出版社6 龔曙光.ANSYS在應力分析設計中的應用.CAD/CAM計算機輔助設計與制造.2001,(7):70-807 工程中的有限元方法(第3版)機械工業(yè)出版社,20048 孫桓主編.機械設計.機械工業(yè)出版社出版,20079 余志生汽車理論M,機械工業(yè)出版社,200710 陳家瑞主編.汽車構造.人民交通出版社出版,200511 吳鎮(zhèn)著.理論力學.上海:上海交通大學出版社,200712 呂慧瑛.機械設計基礎.北京:清華大學出版社,2002E. 13 龔洪. 影響制動器性能因數(shù)及設計方法探討 J. 汽車科技, 2003.0514 吳迎學. 汽車鼓式制動器的模糊優(yōu)化設計J. 中南林學院學報 , 2000,(04) 15 五十鈴制動器總成 J. 機電新產(chǎn)品導報, 2004.(S1)16 宋建桐; 朱春紅; 黎蘭豪崎;自適應制動系統(tǒng)原理與功能淺析J. 輕型汽車技術 2010,(z4)17 AMikkolaUsing the Simulation Model for Identification of the Fatigue Parameters of Hydraulically Drive Log CraneJJournal of Mechanical Design,2001,123(5):12513118 AMikkola,HHandroos,ENiemiUsing Ansyssimulation for Predicting Dynamic Force Hi stories for the Fatigue Analysis of a Log CraneRFinland:Lappeenranta University of Technology,2003六、備注指導教師意見:簽字: 年 月 日
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