基于solidworks的汽車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì),基于,solidworks,汽車,制動(dòng)器,設(shè)計(jì)
密 級(jí)
分類號(hào)
編 號(hào)
成 績(jī)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)
外 文 翻 譯
原 文 標(biāo) 題
The Introduction of Commonbraking
譯 文 標(biāo) 題
普通制動(dòng)的介紹
作者所在系別
機(jī)電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)
作者所在班級(jí)
作 者 姓 名
作 者 學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
完 成 時(shí) 間
2017
年
3
月
譯文標(biāo)題
普通制動(dòng)的介紹
原文標(biāo)題
The Introduction of Commonbraking
作 者
Thomas wilson
譯 名
托馬斯.威爾遜
國(guó) 籍
英國(guó)
原文出處
布拉德福德大學(xué)，論文
The braking system is the most important system in cars. If the brakes fail, the result can be disastrous. Brakes are actually energy conversion devices, which convert the kinetic energy (momentum) of the vehicle into thermal energy (heat).When stepping on the brakes, the driver commands a stopping force ten times as powerful as the force that puts the car in motion. The braking system can exert thousands of pounds of pressure on each of the four brakes.
Two complete independent braking systems are used on the car. They are the service brake and the parking brake.
The service brake acts to slow, stop, or hold the vehicle during normal driving. They are foot-operated by the driver depressing and releasing the brake pedal. The primary purpose of the brake is to hold the vehicle stationary while it is unattended. The parking brake is mechanically operated by when a separate parking brake foot pedal or hand lever is set.
The brake system is composed of the following basic components: the “master cylinder” which is located under the hood, and is directly connected to the brake pedal, converts driver foot’s mechanical pressure into hydraulic pressure. Steel “brake lines” and flexible “brake hoses” connect the master cylinder to the “slave cylinders” located at each wheel. Brake fluid, specially designed to work in extreme conditions, fills the system. “Shoes” and “pads” are pushed by the slave cylinders to contact the “drums” and “rotors” thus causing drag, which (hopefully) slows the car.The typical brake system consists of disk brakes in front and either disk or drum brakes in the rear connected by a system of tubes and hoses that link the brake at each wheel to the master cylinder (Figure).
Basically, all car brakes are friction brakes. When the driver applies the brake, the control device forces brake shoes, or pads, against the rotating brake drum or disks at wheel. Friction between the shoes or pads and the drums
or disks then slows or stops the wheel so that the car is braked.
In most modern brake systems , there is a fluid-filled cylinder, called master cylinder, which contains two separate sections, there is a piston in each section and both pistons are connected to a brake pedal in the driver’s compartment. When the brake is pushed down, brake fluid is sent from the master cylinder to the wheels.
At the wheels, the fluid pushes shoes, or pads, against revolving drums or disks. The friction between the stationary shoes, or pads, and the revolving drums or disks slows and stops them. This slows or stops the revolving wheels, which, in turn, slow or stop the car.
The brake fluid reservoir is on top of the master cylinder. Most cars today have a transparent r reservoir so that you can see the level without opening the cover. The brake fluid level will drop slightly as the brake pads wear. This is a normal condition and no cause for concern. If the level drops noticeably over ashort period of time or goes down to about two thirds full, have your brakes checked as soon as possible. Keep the reservoir covered except for the amount of time you need to fill it and never leave a cam of brake fluid uncovered. Brake fluid must maintain a very high boiling point. Exposure to air will cause the fluid to absorb moisture which will lower that boiling point.
The brake fluid travels from the master cylinder to the wheels through a series of steel tubes and reinforced rubber hoses. Rubber hoses are only used in places that require flexibility, such as at the front wheels, which move up and down as well as steer. The rest of the system uses non-corrosive seamless steel tubing with special fittings at all attachment points. If a steel line requires a repair, the best procedure is to replace the compete line. If this is not practical, a line can be repaired using special splice fittings that are made for brake system repair. You must never use copper tubing to repair a brake system. They are dangerous and illegal.
Drum brakes, it consists of the brake drum, an expander, pull back springs,
a stationary back plate, two shoes with friction linings, and anchor pins. The stationary back plate is secured to the flange of the axle housing or to the steering knuckle. The brake drum is mounted on the wheel hub. There is a clearance between the inner surface of the drum and the shoe lining. To apply brakes, the driver pushes pedal, the expander expands the shoes and presses them to the drum. Friction between the brake drum and the friction linings brakes the wheels and the vehicle stops. To release brakes, the driver release the pedal, the pull back spring retracts the shoes thus permitting free rotation of the wheels.
Disk brakes, it has a metal disk instead of a drum. A flat shoe, or disk-brake pad, is located on each side of the disk. The shoes squeeze the rotatin g disk to stop the car. Fluid from the master cylinder forces the pistons to move in, toward the disk. This action pushes the friction pads tightly against the disk. The friction between the shoes and disk slows and stops it. This provides the braking action. Pistons are made of either plastic or metal. There are three general types of disk brakes. They are the floating-caliper type, the fixed-caliper type, and the sliding-caliper type. Floating-caliper and sliding-caliper disk brakes use a single piston. Fixed-caliper disk brakes have either two or four pistons.
The brake system assemblies are actuated by mechanical, hydraulic or pneumatic devices. The mechanical leverage is used in the parking brakes fitted in all automobile. When the brake pedal is depressed, the rod pushes the piston of brake master cylinder which presses the fluid. The fluid flows through the pipelines to the power brake unit and then to the wheel cylinder. The fluid pressure expands the cylinder pistons thus pressing the shoes to the drum or disk. If the pedal is released, the piston returns to the initialposition, the pull back springs retract the shoes, the fluid is forced back to the master cylinder and braking ceases.
The primary purpose of the parking brake is to hold the vehicle stationary while it is unattended. The parking brake is mechanically operated by the
driver when a separate parking braking hand lever is set. The hand brake is normally used when the car has already stopped. A lever is pulled and the rear brakes are approached and locked in the “on” position. The car may now be left without fear of its rolling away. When the driver wants to move the car again, he must press a button before the lever can be released. The hand brake must also be able to stop the car in the event of the foot brake failing. For this reason, it is separate from the foot brake uses cable or rods instead of the hydraulic system.
Anti-lock brake systems make braking safer and more convenient, Anti-lock brake systems modulate brake system hydraulic pressure to prevent the brakes from locking and the tires from skidding on slippery pavement or during a panic stop.Anti-lock brake systems have been used on aircraft for years, and some domestic car were offered with an early form of anti-lock braking in late 1990’s. Recently, several automakers have introduced more sophisticated anti-lock system. Investigations in Europe, where anti-lock brakin g systems have been available for a decade, have led one manufacture to state that the number of traffic accidents could be reduced by seven and a half percent if all cars had anti-lock brakes. So some sources predict that all cars will offer anti-lock brakes to improve the safety of the car.
Anti-lock systems modulate brake application force several times per second to hold the tires at a controlled amount of slip; all systems accomplish this in basically the same way. One or more speed sensors generate alternating current signal whose frequency increases with the wheel rotational speed. An electronic control unit continuously monitors these signals and if the frequency of a signal drops too rapidly indicating that a wheel is about to lock, the control unit instructs a modulating device to reduce hydraulic pressure to the brake at the affected wheel. When sensor signals indicate the wheel is again rotating normally, the control unit allows increased hydraulic pressure to the brake. This release-apply cycle occurs several time per second to “pump” the brakes like a driver might but at a much faster rate.
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車中最重要的系統(tǒng)。 如果制動(dòng)失靈，結(jié)果可能是損失慘重的。制動(dòng)器實(shí)際就是能量轉(zhuǎn)換裝置，它將汽車的動(dòng)能（動(dòng)量）轉(zhuǎn)化成熱能（熱量）。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板，所產(chǎn)生的制動(dòng)力是汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)力的10倍。制動(dòng)系統(tǒng)能對(duì)四個(gè)剎車系統(tǒng)中的每個(gè)施加數(shù)千磅的力。
每輛汽車上使用兩個(gè)完全獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，即行車制動(dòng)器和駐車制動(dòng)器。行車制動(dòng)器起到減速、停車、或保持車輛正常行駛。制動(dòng)器是由司機(jī)松踩制動(dòng)器踏板來控制的。駐車制動(dòng)器的主要作用就是當(dāng)車內(nèi)無人的時(shí)候，汽車能夠保持靜止。當(dāng)獨(dú)立的駐車制動(dòng)器踏板或手桿被安裝時(shí)，駐車制動(dòng)器就會(huì)被機(jī)械地操作。
制動(dòng)系統(tǒng)是由下列基本的部件組成: 位于發(fā)動(dòng)機(jī)罩下方，直接地被連接到制動(dòng)踏板的制動(dòng)主缸把駕駛員腳的機(jī)械力轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤毫?。鋼制的制?dòng)管路和有柔性的制動(dòng)軟管把制動(dòng)主缸連接到每個(gè)輪子的制動(dòng)卡鉗上。制動(dòng)盤和襯塊是被制動(dòng)輪缸推動(dòng)接觸圓盤和回轉(zhuǎn)體如此引起緩慢的拖拉運(yùn)動(dòng),使汽車減慢速度。
典型的制動(dòng)系統(tǒng)布置有前后盤式，前盤后鼓式，各個(gè)車輪上的制動(dòng)器通過一套管路系統(tǒng)連接到制動(dòng)主缸上。基本上講，所有的汽車制動(dòng)器都是摩擦制動(dòng)器。當(dāng)司機(jī)剎車時(shí)，控制裝置會(huì)迫使制動(dòng)蹄或制動(dòng)襯片與車輪處的旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤接觸，接觸后產(chǎn)生的摩擦使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)減慢或停止，這就是汽車的制動(dòng)。
在最基本的制動(dòng)系統(tǒng)中，有一個(gè)制動(dòng)主缸，主缸內(nèi)部為制動(dòng)液，并包含兩個(gè)部分，每個(gè)部分里都有一個(gè)活塞，兩個(gè)活塞都連接駕駛室里的制動(dòng)踏板。當(dāng)制動(dòng)踏板被踩下時(shí)，制動(dòng)液會(huì)從制動(dòng)主缸流入輪缸。在輪缸中，制動(dòng)液推動(dòng)制動(dòng)蹄或制動(dòng)襯片與旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤接觸。靜止的制動(dòng)蹄或制動(dòng)襯片與旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤之間產(chǎn)生摩擦力使汽車的運(yùn)動(dòng)逐漸減緩或停止。
制動(dòng)儲(chǔ)液罐位于主缸的頂部。目前大多數(shù)的車都有一個(gè)容易看見的制動(dòng)儲(chǔ)液罐，為的是不用打開蓋子就可以看得見制動(dòng)液的液面。隨著制動(dòng)踏板的運(yùn)動(dòng)制動(dòng)液就會(huì)下降。正常情況下是這樣的，如果制動(dòng)液在短時(shí)間內(nèi)下降得很明顯或者下降了三分之二，那么就要盡快的檢查你的制動(dòng)系統(tǒng)了。制動(dòng)液必須保持很高的沸點(diǎn)。位于在空氣中的制動(dòng)液就會(huì)吸收空氣中的潮氣引起制動(dòng)液低于沸點(diǎn)。制動(dòng)液通過一系列的管路從主缸到達(dá)各車輪。橡膠軟管只用在需要彈力的地方，比如應(yīng)用在前輪。在車的行進(jìn)中上下來回運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)的其它部分在所有的連接點(diǎn)上都應(yīng)用了耐腐蝕性的鋼管。如果鋼管需要修理的話，最好的方法就是代替這條管路。如果這不符合實(shí)際，那么為了制動(dòng)系統(tǒng)可以用特殊的裝置修理它。你不可以用銅管來修理制動(dòng)系，它們是危險(xiǎn)也是不正確的。
鼓式制動(dòng)器包括制動(dòng)鼓，一個(gè)輪缸，回拉彈簧，一個(gè)制動(dòng)底版，兩個(gè)帶摩擦層的制動(dòng)蹄。制動(dòng)底版固定在輪軸外部的轉(zhuǎn)向節(jié)，制動(dòng)鼓固定在輪轂上。制動(dòng)鼓內(nèi)表面與制動(dòng)蹄的內(nèi)層之間有空隙，要使用制動(dòng)器時(shí)，司機(jī)踩下踏板，這時(shí)輪缸擴(kuò)大制動(dòng)片，對(duì)其施加壓力使制動(dòng)蹄觸碰制動(dòng)鼓。制動(dòng)鼓與摩擦片之間產(chǎn)生摩擦，從而使汽車停止。要釋放制動(dòng)器時(shí)，司機(jī)松開踏板，回拉彈簧拉回制動(dòng)片，這樣車輪會(huì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
盤式制動(dòng)器使用的是制動(dòng)盤而不是鼓，在它的兩面上各有一個(gè)薄的制動(dòng)片，叫盤式制動(dòng)器的制動(dòng)墊片。制動(dòng)墊片是靠擠壓住旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤來停住汽車。制動(dòng)主缸里流出的制動(dòng)液迫使活塞向里部的金屬盤移動(dòng)，這便使摩擦片緊緊地貼住制動(dòng)盤。這時(shí)制動(dòng)片與制動(dòng)盤產(chǎn)生的摩擦使汽車減速、停止，出現(xiàn)了制動(dòng)行為?；钊纸饘倩蛩芰稀１P式制動(dòng)器主要有三種即：浮動(dòng)卡鉗型、固定卡鉗型和滑動(dòng)卡鉗型。浮動(dòng)卡鉗型和滑動(dòng)卡鉗型盤式制動(dòng)器使用單活塞。固定卡鉗型盤式制動(dòng)器既可以使用兩個(gè)活塞，也有可以使用四個(gè)活塞的。
制動(dòng)系統(tǒng)是由機(jī)械能，液壓能或氣壓能裝置驅(qū)動(dòng)的。在機(jī)械杠桿適合所有的汽車的駐車制動(dòng)器中使用。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，杠桿就會(huì)推動(dòng)制動(dòng)器主缸的活塞給制動(dòng)液施加壓力，制動(dòng)液通過油管流入輪缸。制動(dòng)液的壓力施加到輪缸活塞以使制動(dòng)片被壓到制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤上。如果松開踏板，活塞回到原來的位置上，回拉彈簧拉回制動(dòng)片，制動(dòng)液返回制動(dòng)主缸，這樣制動(dòng)停止。
駐動(dòng)制動(dòng)器的主要作用是車內(nèi)無人時(shí)，使汽車靜止不動(dòng)。如果車內(nèi)安裝的是獨(dú)立的駐車制動(dòng)器，那么駐車制動(dòng)器是由司機(jī)手動(dòng)的控制。駐車制動(dòng)器正常是當(dāng)車已經(jīng)停止時(shí)使用的。向后拉手閘，并把手柄卡在正確的位置上?，F(xiàn)在，即使離開汽車也不用害怕它會(huì)自己滑走。如果司機(jī)要再次啟車時(shí)，他必須在松開手桿之前按下按鈕。在行車制動(dòng)器失靈的情況下，手閘必須能停住車。正因?yàn)檫@樣，手閘與腳閘分開，手閘使用的是繩索或杠桿而不是液力系統(tǒng)。
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是使汽車制動(dòng)更安全、更方便的制動(dòng)裝置，它既有調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力來防止車輪被完全抱死的功能，又有防止輪胎在滑的路面上行駛或緊急停車時(shí)的滑動(dòng)的功能。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)最早應(yīng)用在航空飛行器上，而且在二十世紀(jì) 90年代國(guó)內(nèi)一些汽車也安裝了這種系統(tǒng)。近來，幾個(gè)汽車制造商引進(jìn)了更為復(fù)雜的防抱死系統(tǒng)。歐洲使用這種系統(tǒng)已有幾十年的時(shí)間，通過對(duì)其的調(diào)查，一位汽車制造商坦言，如果所有的汽車都安裝上防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，那么交通事故的發(fā)生率會(huì)降低7.5%。同時(shí)，一些權(quán)威人士預(yù)測(cè)這種系統(tǒng)會(huì)提高汽車的安全性。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)可以在一秒鐘內(nèi)多次調(diào)節(jié)制動(dòng)時(shí)車輪上的受力，使車輪的滑移受到控制，而且所有的系統(tǒng)基本上都以相同的方式完成。每個(gè)車輪都會(huì)有一個(gè)傳感器，電子控制裝置能連續(xù)檢測(cè)來自車輪傳感器傳來的脈沖電信號(hào)，并將它們處理轉(zhuǎn)換成和輪速成正比的數(shù)值；如果其中一個(gè)傳感器的信號(hào)不斷下降，那么這就表明了相應(yīng)的輪胎趨于抱死，這時(shí)電子控制裝置向該車輪的制動(dòng)器發(fā)出降低壓力的指令。當(dāng)信號(hào)顯示車輪轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時(shí)，電子控制裝置會(huì)增加制動(dòng)器的液壓。這種循環(huán)像司機(jī)一樣調(diào)節(jié)制動(dòng)器，但它的速度更快，達(dá)到了每秒循環(huán)數(shù)次。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)除了上面基本操作，還有兩個(gè)特點(diǎn)。首先，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力上升到使輪胎抱死或即將抱死的時(shí)候，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)在正常情況下，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)停止運(yùn)作。其次，如果防抱死制動(dòng)系統(tǒng)有問題時(shí)，制動(dòng)器會(huì)獨(dú)立地繼續(xù)運(yùn)行。但控制板上的指示燈亮起提醒司機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)問題。
目前歐洲汽車生產(chǎn)商，如：寶馬、奔馳、寶時(shí)捷等廣泛使用的是波許（Bosch）防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基本組成包括車輪轉(zhuǎn)速傳感器，電子控制裝置和調(diào)節(jié)裝置。 每個(gè)有一個(gè)向電子控制裝置發(fā)出車輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況的信號(hào)的傳感器，它一般由磁感應(yīng)傳感頭和齒圈組成。前面的傳感器安在輪轂上，齒圈安在輪輞上，后面的傳感器安在后部的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，齒圈安在輪軸上。傳感器本身是纏繞電磁線圈，電磁線圈的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)齒圈的齒移動(dòng)到磁場(chǎng)時(shí)，就會(huì)改變線圈的電流。電子控制裝置會(huì)監(jiān)測(cè)這種變化，然后判斷車輪是否即將抱死。
電子控制裝置有三個(gè)作用，即：信號(hào)的處理，編輯和安全防護(hù)。信號(hào)的處理起到轉(zhuǎn)換器的作用，它是將接受的脈沖電信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成數(shù)值，為編輯做準(zhǔn)備。編輯就是分析這些數(shù)值，計(jì)算出需要制動(dòng)壓力。如果檢測(cè)出車輪即將抱死，電控裝置就會(huì)計(jì)算出數(shù)值向調(diào)節(jié)裝置發(fā)出指令。
當(dāng)接受到電子控制裝置的指令后，液壓執(zhí)行裝置會(huì)調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸的液壓的大小。調(diào)節(jié)裝置能保持或減小來自制動(dòng)主缸的液壓，而裝置本身是不能啟用制動(dòng)器的。這種裝置有三個(gè)高速率的電磁閥，兩個(gè)油液存儲(chǔ)器和一個(gè)帶有內(nèi)外檢測(cè)閥的傳動(dòng)泵。調(diào)節(jié)裝置中的電子連接器隱藏在塑料蓋下。每個(gè)電磁閥都是其獨(dú)立控制的，并作用于前輪。后部的制動(dòng)輪缸受到一個(gè)電磁閥控制，并進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電子 控制裝置會(huì)使電磁閥循環(huán)運(yùn)作，這樣既能收回又能釋放制動(dòng)器的壓力。當(dāng)壓力釋放時(shí)，它會(huì)釋放到液壓?jiǎn)卧Ｇ安康闹苿?dòng)器電路有一個(gè)低壓存儲(chǔ)器，它在低壓下存儲(chǔ)油液，直到回流泵打開，油液流經(jīng)制動(dòng)輪缸進(jìn)入制動(dòng)主缸
8
指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ)
外文翻譯成績(jī)：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
注：1. 指導(dǎo)教師對(duì)譯文進(jìn)行評(píng)閱時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①翻譯的外文文獻(xiàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻(xiàn)列入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)；②翻譯的外文文獻(xiàn)字?jǐn)?shù)是否達(dá)到規(guī)定數(shù)量（3 000字以上）；③譯文語(yǔ)言是否準(zhǔn)確、通順、具有參考價(jià)值。
2. 外文原文應(yīng)以附件的方式置于譯文之后。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
報(bào)告(論文)題目：基于solidworks的汽車盤
式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
作者所在系部：
作者所在專業(yè)：
作者所在班級(jí)：
作 者 姓 名 ：
作 者 學(xué) 號(hào) ：
指導(dǎo)教師姓名：
完 成 時(shí) 間 ：
摘要
本設(shè)計(jì)的標(biāo)題為基于solidworks的汽車盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。在充沛理解制動(dòng)器的構(gòu)造及工作原理的基礎(chǔ)上借助多方面的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、論證再選定相干參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算確定詳細(xì)參數(shù)如下：
制動(dòng)力分配；前軸制動(dòng)力Fu1=4486.3 N 后軸制動(dòng)力 Fu2=9405.2 N
同步附著系數(shù)；=0.7
制動(dòng)器效能因數(shù)；k=0.6
制動(dòng)力矩：制動(dòng)力矩是制動(dòng)器發(fā)生的，迫使汽車減速或停止的阻力矩，由該車所能遇到的最大附著系數(shù)；制動(dòng)強(qiáng)度q；車輪有效半徑；汽車滿載質(zhì)量G；汽車軸距L；經(jīng)過計(jì)算得出：前輪的制動(dòng)力矩為Mu1=1358.15 N·m 后輪制動(dòng)力矩Mu2=497.2 N·m
由以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算確定主要零部件尺寸和最后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)功能要求進(jìn)行校驗(yàn)，并用solidworks繪制出來制動(dòng)器零件的基本模型和制動(dòng)器的裝配總成
關(guān)鍵詞：制動(dòng)性能 solidworks 盤式制動(dòng)器
Abstract
The topic of this design for the design of the front wheel brake a intermediate car,this design selects the front disc brakedisc brake caliper disc is divided into fixed and floating caliper.On the basis of understanding the structure and working principle of the brake,with various materials to design,demonstrate the selected parameters and the calculation to determine the specific parameters are as follows:
The braking force distribution;front axle braking force Fu1=4486.3 Nthe rear axle braking force Fu2=9045.2 N.
The synchronous adhesion coefficient: =0.7
Brake effiency factor:k=0.6
Brake torque:Brake torque is generated by the brake, torque force car to slow down or stop,maximum adhesion coefficient can meet the vehicle ;severity of braking q；the effective radius re;The car loaded with quality G;the vehicle wheelbase L;calculation the front wheel brake toeque Mu1=1358.15 N·m,the rear wheel brake toeque Mu2=497.2 N·m
The design calculation of main parts size and material from the above parameters,the brake system performance requirements of applications,and use SolidWorks software to draw the parts of 3D model and the brake brake parts model.
Keywords： braking performance solidworks disc brake
目 錄
第一章 緒論 5
1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 5
1.2 制動(dòng)器的發(fā)展歷程 5
1.3 國(guó)內(nèi)汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用 6
第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則 8
2.1 汽車制動(dòng)系功用及分類 8
2.2 盤式制動(dòng)器的分類與介紹 8
2.3.1 制動(dòng)效能 10
2.3.2 制動(dòng)效能穩(wěn)定性 11
2.3.4 制動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量 11
2.3.5 噪音的減輕 11
第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì) 12
3.1設(shè)計(jì)參數(shù) 12
3.2 盤式制動(dòng)器主要元件 12
3.2.1 制動(dòng)盤 12
3.2.2 制動(dòng)塊 14
3.2.3 制動(dòng)鉗 15
3.2.4 襯塊報(bào)警裝置設(shè)計(jì) 16
3.2.5 摩擦材料 16
3.2.6 制動(dòng)器間隙及調(diào)整 16
3.3 制動(dòng)器制動(dòng)力分配分析 16
3.4 同步附著系數(shù)的選取 17
3．5 制動(dòng)器效能因數(shù) 18
3．6 制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算 18
3.7 制動(dòng)系統(tǒng)性能要求 19
3．7．2 制動(dòng)減速度j的要求 19
3．7．3 制動(dòng)距離S的要求 20
3．7．4 制動(dòng)力矩的要求 20
3．7．5 對(duì)車輪制動(dòng)器的比能量耗散率的要求 20
3．7．6 對(duì)比摩擦力的要求 20
3．7．7 對(duì)熱流密度的要求 20
3．7．8 對(duì)襯塊吸收功率的要求 20
3．7. 9 對(duì)平均摩擦力的要求 20
3．7．10 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性好 21
3．7．11 操縱輕便 21
3．7．12 緊急制動(dòng)時(shí)踏板力的計(jì)算 21
3．7．13 制動(dòng)踏板行程的計(jì)算 21
3．8 摩擦襯片的磨損特性 21
第四章 校核 24
4.1制動(dòng)器的熱容量和溫升的核算 24
結(jié)論 26
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
附錄 30
結(jié)論………………………………………………………………………………… 35
參考文獻(xiàn)…………...…………………………………………………………… 36
致謝……………………….……………………………………………………… 38
附錄：…………………………….………………………………………………...41
1、總裝配模型
2、各零件模型
3、總裝配模型爆炸視圖
第一章 緒論
1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義
汽車是現(xiàn)代交通工具中用的最多最廣泛也是最便利的交通運(yùn)輸工具。汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng)就是汽車制動(dòng)系，他是制約汽車運(yùn)動(dòng)的存在。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系統(tǒng)中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要裝置是汽車上最關(guān)鍵的安裝。汽車的制動(dòng)功能能間接影響汽車的行駛安全。隨著公路業(yè)的開展和車流密度的日益增大人們對(duì)安全性、牢靠性要求越來越高為保障人身和車輛平安、必須為汽車裝備非?？煽康膭x車系統(tǒng)。
經(jīng)過查閱相干的材料，應(yīng)用專業(yè)根底實(shí)踐和專業(yè)常識(shí)進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)使其完成以下要求：具備足夠的制動(dòng)效能以保障汽車的安全性；同時(shí)在材質(zhì)的使用上應(yīng)盡量應(yīng)用對(duì)環(huán)境無害的材料[1]。
1.2 制動(dòng)器的發(fā)展歷程
制動(dòng)器分車輪制動(dòng)器和中央制動(dòng)器兩種，后者制動(dòng)傳動(dòng)軸或變速器輸出軸。因?yàn)橹醒胫苿?dòng)器在應(yīng)急制動(dòng)時(shí)可能形成傳動(dòng)軸超載，如今大多數(shù)車在后輪制動(dòng)器上附加手動(dòng)機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使之兼起駐車制動(dòng)及應(yīng)急制動(dòng)時(shí)用[2]。
從耗散能量的形式分制動(dòng)器有摩擦式液力式電磁式及渦流式。
人們?cè)?jīng)把全息照相引入到制動(dòng)器的振動(dòng)和噪聲研討中并取得了大批的碩果。全息照相技術(shù)向人們展現(xiàn)了制動(dòng)過程中振動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，使得樹立與實(shí)踐相結(jié)合的振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型成為了現(xiàn)實(shí)。這些都對(duì)制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)和分析提供了基礎(chǔ)。
在對(duì)汽車進(jìn)行剖析、整合和檢測(cè)時(shí)須要給出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。此時(shí)理論系統(tǒng)應(yīng)該尚未實(shí)現(xiàn)，或許處于環(huán)保性、技術(shù)性等要素的顧慮沒法通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考證往往須要借助于系統(tǒng)仿真來完成這一研究。簡(jiǎn)而言之系統(tǒng)仿真是指使用計(jì)算機(jī)來運(yùn)轉(zhuǎn)仿真模型模擬實(shí)踐系統(tǒng)的運(yùn)行形態(tài)及隨時(shí)間變更的進(jìn)程并經(jīng)過對(duì)仿真運(yùn)行過程的查看和統(tǒng)計(jì)得出被仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果參數(shù)和總體特性以此來推斷和預(yù)計(jì)真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)和實(shí)際功能。
采用仿真方法研究汽車的各項(xiàng)性能時(shí)需對(duì)汽車作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化然后應(yīng)用簡(jiǎn)化模型展開設(shè)計(jì)剖析。伴著水平簡(jiǎn)化的變化一定會(huì)使設(shè)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)狀況之間存在一些程度的差距。汽車系統(tǒng)是很復(fù)雜的，對(duì)其整車、零部件以及各總成的數(shù)據(jù)模型和力學(xué)模型進(jìn)行分析模擬同時(shí)要確保一定的精確性，所需要的計(jì)算是很大的，這在很大程度上體現(xiàn)了計(jì)算和處理能力。
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力有了天翻地覆的提高和技術(shù)日新月異的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)普遍地用于汽車的研發(fā)和設(shè)計(jì)制造中。虛擬樣機(jī)技術(shù)為處理制動(dòng)器振動(dòng)的主要誘因的技術(shù)問題，迅速成為的一種方便、高效的方法[3]。
1.3 國(guó)內(nèi)汽車盤式制動(dòng)器的應(yīng)用
合資企業(yè)的引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)入汽車上采使用盤式制動(dòng)器配置逐漸在我國(guó)造成規(guī)模是隨著我國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的開展開始的。特別是轎車工業(yè)的開展，在改善乘車者的舒適性、完善整車性能、尊重人們不斷提高的生活物質(zhì)要求、保護(hù)安全、改善生活環(huán)境條件等方面都發(fā)揮了很大的功用。
(1) 在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面：在從經(jīng)濟(jì)與適用的角度考慮通常采用了混合的制動(dòng)方式即前車輪盤式制動(dòng)后車輪鼓式制動(dòng)。廠家為了減去成本采用了前輪盤式制動(dòng)后輪鼓式制動(dòng)的混合裝配方式是由于轎車在制動(dòng)過程中一般慣性的作用前輪的負(fù)荷通常占汽車全部重量的70%～80%導(dǎo)致前輪制動(dòng)壓力要比后輪大很多。這類前制動(dòng)器以液壓盤式制動(dòng)器為主，為采用液壓油作傳輸介質(zhì)，以液壓總泵為動(dòng)力源，后制動(dòng)器與液壓式雙泵雙作用缸制動(dòng)蹄相結(jié)合。采用前盤后鼓式混合制動(dòng)器這完全是出于成本上的考慮也是基于汽車在緊急制動(dòng)時(shí)軸荷前移對(duì)前輪制動(dòng)效能的要求比較苛刻。目前采用混合制動(dòng)器轎車(如夏利、吉利、南京依維柯、神龍富康、上海華普、捷達(dá)、長(zhǎng)安之星、江鈴、昌河、豐田海獅、天津華利、江鈴全順、東風(fēng)小霸王、瑞風(fēng))。2007年我國(guó)共產(chǎn)此類車計(jì)130萬(wàn)輛以上。前后輪都用盤式制動(dòng)器是大勢(shì)所趨，尤其是隨著高速公路等級(jí)的提高、乘車品質(zhì)的提高甚至是國(guó)家安全法規(guī)的強(qiáng)制施行。
(2) 在大型客車上：氣壓盤式制動(dòng)器技術(shù)規(guī)范的集成性、明顯可靠性、總體良好具備創(chuàng)新性和產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性。盤式制動(dòng)器用于大型公交車在歐美國(guó)度自上世紀(jì)90年代便已使用。盤式制動(dòng)器至2000年已經(jīng)成為歐美國(guó)家城市公交車的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)從1997年開始在客車和貨車上使用防抱死ABS系統(tǒng)及盤式制動(dòng)器。2004年7月1日交通部要求在7～12米高Ⅱ型客車上 應(yīng)該裝備后國(guó)產(chǎn)盤式制動(dòng)器所以開始普及。長(zhǎng)沙公交電車公司、深圳公交、廣州公交、武漢公交、上海公交等公司全部在應(yīng)用為客車裝配的氣壓盤式制動(dòng)器。宇通公司2004年自制底盤部份是由二汽在EQ153前后橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的每年有10000多套，盤式制動(dòng)器的客車的使用率已占一半多；宇通公司最大的氣壓盤式制動(dòng)器橋合作商二汽東風(fēng)車橋用EQ153.氣壓盤式制動(dòng)器的前后橋總成約生產(chǎn)6000套以上。一汽2004年供了2000多臺(tái)其中帶盤式制動(dòng)器占宇通公司每年客車底盤3000多臺(tái)一半以上。宇通公司市場(chǎng)前景較好利潤(rùn)附加值很高的車型如一汽客底使用4E前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置氣壓盤式制動(dòng)器前橋、11噸420后橋裝在6100高端客車上； 7噸盤式前橋與13噸435后橋配裝在6120豪華客車上等等。江蘇金龍客車的7-9米高Ⅱ型客車客車使用湖橋供帶盤式制動(dòng)器的車橋2004年大概在5500臺(tái)。國(guó)際有名的大型廠家比如廈門金龍客車10-12米高Ⅱ型客車以上客車、丹東黃?？蛙?0-12米高Ⅱ型客車、安徽凱斯鮑爾等等均已在批量制造帶盤式制動(dòng)器的豪華客車。
(3) 重型汽車方面：現(xiàn)作為重型汽車行業(yè)應(yīng)用型新技術(shù)擁有很多的運(yùn)用前景氣壓盤式制動(dòng)器的現(xiàn)已屬成熟產(chǎn)品。2004年3月完成了對(duì)氣壓盤式制動(dòng)器總成的開發(fā)的紅巖公司率先在國(guó)內(nèi)重卡行業(yè)中取得領(lǐng)先。2006年元月份將21.5英寸盤式制動(dòng)器成功安裝到了重卡車前橋上由中國(guó)重汽卡車事業(yè)部在改設(shè)計(jì)和改裝卡車底盤的過程中在橋箱事業(yè)部合作下成功達(dá)成。令整車廠及客戶困擾已久的先進(jìn)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)嘯叫、頻繁制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄片易磨損、雨天制動(dòng)效能降低等一系列難題氣壓盤式制動(dòng)器在重汽斯太爾卡車前橋上的成功連接解決了。
35
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第二章 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則
2.1 汽車制動(dòng)系功用及分類
功用
(1) 使汽車減速直至停止；
(2) 使汽車下坡時(shí)不至超過一定速度；
(3) 使汽車能可靠地停放在斜坡上。
盤式制動(dòng)器基本分為三類：
(1) 多片全盤式制動(dòng)器；
(2) 固定卡盤式制動(dòng)器；
(3) 浮動(dòng)卡盤式制動(dòng)器。
2.2 盤式制動(dòng)器的分類與介紹
按摩擦副中固定元件結(jié)構(gòu)盤式制動(dòng)器可分為鉗盤式和全盤式。按制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)形式分鉗盤式制動(dòng)器可分為固定鉗盤式和浮鉗盤式。固定鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。浮鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。
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車橋
活塞
制動(dòng)鉗
制動(dòng)盤
圖2.1 固定鉗盤式制動(dòng)器
車橋
活塞
制動(dòng)鉗
制動(dòng)盤
圖2.3 浮鉗盤式制動(dòng)器
2.3.1 制動(dòng)效能
制動(dòng)器在單位輸入壓力或力作用下所輸出的力或力矩稱為制動(dòng)器效能。常用一種稱為制動(dòng)器效能因素的無因次指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。制動(dòng)器效能因素定義為在制動(dòng)鼓或盤的作用半徑上所得到的摩擦力與輸入力之比。
就鉗盤式制動(dòng)器而言如圖2.6所示兩側(cè)制動(dòng)塊尺寸對(duì)制動(dòng)盤壓緊力F0制動(dòng)盤之間兩個(gè)作用半徑上所受摩擦力為此外f為制動(dòng)襯塊與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)。所以鉗盤式制動(dòng)器效能因素為：
(2.1)
式中k----制動(dòng)器效能因素
Mu---制動(dòng)力矩
F0----輸入力
顯然有n個(gè)旋轉(zhuǎn)制動(dòng)盤的多片全盤效能因數(shù)為
2.3.2 制動(dòng)效能穩(wěn)定性
制動(dòng)效能穩(wěn)定性取決于其效能因數(shù)k對(duì)摩擦系數(shù)f的敏感性（dk/df）。而f是一個(gè)不穩(wěn)定因數(shù)。影響摩擦系數(shù)的因數(shù)除摩擦副材料外主要是摩擦副表面溫度和水濕程度其中經(jīng)常起作用的是溫度因而制動(dòng)器熱穩(wěn)定性尤為重要。從上面分析可知盤式制動(dòng)器效能穩(wěn)定。
所以應(yīng)效能因數(shù)k對(duì)f敏感性低的制動(dòng)型式還要摩擦材料有好的抗衰退性和恢復(fù)性還應(yīng)使制動(dòng)盤（鼓）有足夠的熱容量及散熱能力。
2.3.4 制動(dòng)器的尺寸及質(zhì)量
隨著車速的提高行車穩(wěn)定性就很重要這就導(dǎo)致了輪胎尺寸要小為保證足夠制動(dòng)力矩往往制動(dòng)器難以以在輪轂內(nèi)安裝這就要求設(shè)計(jì)若在小型化輕量化的前提下通過精心設(shè)計(jì)達(dá)到所需制動(dòng)力矩。
F0
F0
Ff
圖2.6制動(dòng)塊受力分析
2.3.5 噪音的減輕
制動(dòng)噪聲大致分為兩種低頻（1 Hz以下）和高頻（1-11 kHz）。低頻主要是制動(dòng)盤或鼓共振所導(dǎo)致[25]。
摩擦材料的摩擦特征性是主要影響因素輸入壓力溫度也有影響。在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中可用某些結(jié)構(gòu)消除特別是低頻噪聲不過應(yīng)注意到這些措施有可能導(dǎo)致制動(dòng)力矩下降和踏板行程損失加大等副作用[26]。
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第三章 制動(dòng)器設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)參數(shù)
本次設(shè)計(jì)參數(shù)如下。
整車質(zhì)量： 空載：1650 kg
滿載：2025 kg
質(zhì)心位置： 空載：a=L1=1094.8 mm b=L2=1642.2 mm
滿載：a=L1=1231.65 mm b=L2=1505.35 mm
質(zhì)心高度： 空載：hg=600 mm
滿載：hg=550 mm
軸 距： L=2737 mm
輪 距： 輪 距 1585/1587 mm（前/后）
最高車速： 180 km/h
車輪工作半徑：390 mm
輪轂尺寸： R17 97V
輪轂直徑： 431.8 mm
輪缸直徑： 54 mm
輪 胎： 225/55
3.2 盤式制動(dòng)器主要元件
3.2.1 制動(dòng)盤
盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有兩個(gè)主要部分：輪轂和制動(dòng)表面。輪轂是安裝車輪的部位內(nèi)裝有軸承。制動(dòng)表面是制動(dòng)盤兩側(cè)的加工表面。它被加工得很仔細(xì)為制動(dòng)摩擦塊提供摩擦接觸面。整個(gè)制動(dòng)盤一般由鑄鐵鑄成。鑄鐵能提供優(yōu)良的摩擦面。制動(dòng)盤裝車輪的一側(cè)稱為外側(cè)另一側(cè)朝向車輪中心稱為內(nèi)側(cè)。
按輪轂結(jié)構(gòu)分類制動(dòng)盤有兩種常用型式。帶轂的制動(dòng)盤有個(gè)整體式轂。在這種結(jié)構(gòu)中輪轂與制動(dòng)盤的其余部分鑄成單體件。
另一種型式輪轂與盤側(cè)制成兩個(gè)獨(dú)立件。輪轂用軸承裝到車軸上。車輪凸耳螺栓通過輪轂再通過制動(dòng)盤轂法蘭配裝。這種型式制動(dòng)盤稱為無轂制動(dòng)盤。這種型式的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)盤便宜些。制動(dòng)面磨損超過加工極限時(shí)能很容易更換。本設(shè)計(jì)采用的是第二種型式。
制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，鉗盤式制動(dòng)器用禮帽形結(jié)構(gòu)其圓柱部分長(zhǎng)度取決與布置尺寸為了改善冷卻有的鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤可大大增加散熱面積但盤的整體厚度較大由于此次設(shè)計(jì)的車型屬于中級(jí)轎車所以設(shè)計(jì)時(shí)選擇帶有通風(fēng)口制動(dòng)盤式設(shè)計(jì)方案。
制動(dòng)盤用添加CrNi等的合金鑄鐵制成。制動(dòng)盤在工作時(shí)不僅承受著制動(dòng)塊作用的法向力和切向力而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤這樣可大大地增加散熱面積降低溫升約20％～30％但盤的整體厚度較厚。而一般不帶通風(fēng)槽的轎車制動(dòng)盤其厚度約在l0 mm～13 mm之間。本次設(shè)計(jì)采用的材料為HT250。
(1) 制動(dòng)盤直徑D
制動(dòng)盤直徑D希望盡量大些這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑得以增大就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤直徑D受輪毅直徑的限制通常制動(dòng)盤的直徑D選擇為輪毅直徑的70%～79%，總質(zhì)量大于2 t的車輛應(yīng)取其上限。通常制造商在保持有效的制動(dòng)性能的情況下盡可能將零件做的小些輕些。輪輞直徑為17英寸又因?yàn)镸=2025 kg。
在本設(shè)計(jì)中，制動(dòng)盤直徑為：D =70%～79%Dr=0.79 17 20.2=301～341.122 mm
取D=340 mm根據(jù)尺寸所作三維圖如圖3.1所示。
圖3.1 制動(dòng)盤
(2) 制動(dòng)盤厚度h
為使質(zhì)量不致太大制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些;為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升制動(dòng)盤厚度又不宜過小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的而為了通風(fēng)散熱可以在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通風(fēng)的制動(dòng)盤在兩個(gè)制動(dòng)表面之間鑄有冷卻葉片。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)盤內(nèi)扇形葉片的選擇了空氣循環(huán)有效的冷卻制動(dòng)。通常實(shí)心制動(dòng)盤厚度為l0 mm～ 20 mm具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤厚度取為20 mm～50 mm但多采用20mm～30mm。
在本設(shè)計(jì)中選用通風(fēng)制動(dòng)盤式制動(dòng)盤h取22 mm。
圖形如如圖3.2所示
圖3.2 制動(dòng)盤
(3) 摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1
推薦摩擦襯塊外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值不大于1.5。
在本設(shè)計(jì)中取外半徑為R2=165 mm ，則內(nèi)半徑R1=110 mm。
(4) 內(nèi)通軸直徑
初選為65 mm
(5) 摩擦襯塊工作面積A
摩擦襯塊單位面積占有的車輛質(zhì)量在1.6 kg/～3.5 kg/，選取工作面積為72.32
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