微型客车车架制动器设计说明书毕业论文

车辆与动力工程学院毕业设计说明书1目 录前 言1第一章 汽车整体设计与底盘布置1.1 汽车整车与各部件概述21.2 汽车型式的选择 71.3 汽车主要尺寸和参数的选择 81.4 汽车的底盘各部件布置11第二章 动力性、经济性计算2.1 汽车主要技术参数 212.2 动力性计算222.3 燃油经济性的计算 32第三章 制动器的设计3.1 制动系概述343.2 制动器的结构参数 35总结39致谢40参考文献 41英文翻译 42车辆与动力工程学院毕业设计说明书1前 言从最初的三轮车辆、T 型车、如今的流线型、概念型的大功率车辆，汽车工业的发展已经历了百余年历史。横观当今世界，除了瑞士这个国家是以制表业著名，其他发达国家无一例外，全都把汽车产业作为本国的支柱产业。这是因为汽车产业综合性大，牵涉到材料、冶金、化工、电子等各个行业。汽车产业的发达往往能带动整个国家工业的快速发展，给国家和社会带来无穷收益。汽车产业能够得到如此快速的发展与其实用性分不开。汽车的应用价值不仅仅局限于传统的行车代步，而是像书籍一样成为人们生活中不可或缺的一部分。人类社会及人们生活的汽车化，大大扩大了人们的活动范围，加速了国家，地区间的交往，成倍提高了人们的办事效率，极大地加快了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步。有了汽车，人们的活动才能最大限度的摆脱天气状况的限制。当前，汽车已进入人类社会的各个领域，人们已不满足仅仅把它当作代步工具，汽车已经成为一种文化。好的动力，好的外形，魅力的品牌都成为车友津津乐道的话题。在我国，随着经济的飞速发展，汽车工业开始了前所未有的发展。从原来的单一性、低档次向现在的多类型、高档次发展，特别是本世纪初，我国的汽车工业，尤其是民族品牌都经历了跨越式的发展。随着我国加入世贸组织后的市场格局变幻，我国将成为全球最大的汽车生产基地，而十几亿的人口和目前与日俱增的经济态势，也将使我国成为全球最大的销售市场。这些现象我们完全可以预见，长远之计我们应大力发展汽车核心技术，只有掌握了技术，我们的汽车产业才能完全不受制于人。随着生活水平的进一步提高和思想观念的进步，具有轿车舒适性兼顾越野性，适合长途旅行和载货的多功能微型客车越来越会被人们所接受。现代人们高节奏的生活与工作，各种设计思维和理念应运而生。生活高品质，追求完美，结合工作的成就和休闲的乐趣，有张有弛，符合现代人的思想。第一章 汽车整体设计与底盘布置车辆与动力工程学院毕业设计说明书21.1 概述汽车整体设计和汽车底盘设计是汽车设计工作中十分重要的环节。汽车的使用性能、外廓尺寸、重量、外形和生产成本与整体和底盘都有着密切的关系。众所周知，汽车是由许多零部件有机组合的整体，汽车性能的好坏不仅取决于各部件性能如何，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总布置。如果各部件的型式和参数选择不当或布置不好，则即使各部件性能很好，整车性能却不一定理想。因此，整体设计还要从整车的技术合理性和全局出发很好地协调部件与整车、底盘之间的关系。汽车底盘包括离合器、变速器、传动轴、前后桥、前后悬架、转向系、制动系、车架、备胎、油箱等部件与系统。离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡是将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系个零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬破、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。驱动桥位于动力传动系的末端，其基本功能是增大有传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把悬架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的震动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，是汽车获得高速行驶能力。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证车辆与动力工程学院毕业设计说明书3各转向轮有协调的转角关系。机械式转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向机构使转向轮偏转。制动系的功用是使汽车以适当的减速度减速行驶直至停止，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡道上行驶时保证第二项功能，而后者则用来保证第三项功能。底盘的作用是接受发动机的动力，使车轮转动，并保证汽车按驾驶员的操纵正常行驶。底盘包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统这四大部分，通常，这四大系统也简称为传动系、行驶系、转向系和制动系。传动系我们应该不会感到陌生。大家都知道离合器和变速器吧，它们就是传动系里面的重要部件，驾驶员和它们打的交道都是相当多的(仅次于方向盘了)，一趟车跑下来，谁能记得自己到底踩了多少下离合、换了多少次挡?从动力的传输过程来看，传动系是连接发动机和车轮的纽带，包括离合器、变速器、传动轴、驱动桥等。汽车传动系按照结构和传动介质可以分为机械式、液力机械式、静液式、电力式等四种型式，对于绝大部分汽车来说，目的最常见的是机械式和液力机械式这两种。传动系有多种布置方式，轿车常用 FF 方式(即发动机前置、前轮驱动)；载货车、大部分客车和少部分豪华轿车常用 FR 方式(即发动机前置、后轮驱动 )；豪华客车一般采用 RR 方式(即发机机后置、后轮驱动) ；越野车多用 NWD 分式( 即全轮驱劝，n 表示车轮数量 )；而赛车一般是采用MR 方式( 即发动机中置、后轮驱动) 。此外，发动机是采取横置还是纵置也都会影响到传动系的布置。传动系的首要任务就是与发动机协调工作，以保证汽车能在不问的使用条件下正常行驶。并具有良好的动力性和燃油经济性。出此，无论是什么型式的传动系，至少都应该具备以卜四种基本功能：1.减速和变速我们知道，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车方能起步和正常行驶。传动系中主减速器起着减速增扭的作用。汽车的使用条件( 比如实际装载质量、道路坡度、路面状况，以及道路的宽度和曲率，交通状况所允许的车速等等)由于很多因素的影响而不断变化，这就要求汽车的牵引力和速度要有相当大的变化范围。另一方面，由于发动机在整个转速范围内扭矩变化不大，功率和燃油消耗曲线变化却相当大，这就使得发动机保持高功率低油车辆与动力工程学院毕业设计说明书4耗的转速范围(我们可以称之为有利转速范围) 是很窄的、为了使发动机能保持在有利的转速范围内工作，传动系的传动比就需要在一定范围内变化。所以，从这个角度来说，传动系还必须具备受速作用，变速器也就应运而生。2.实现汽车倒驶如果汽车连这个功能都不具备的话，很难想象人们怎样进出停东场、车库等，当然在那些狭窄的路而上想倒车也是不可能的了。也许你会说让发动机反着转，不要说目前没有这样的发动机，就是在未来相当长的一段时间内。我们都不可能看到这样的发动机、所以，传动系能够在保持发动机旋转方向不变的情况下使汽车实现反向行驶，这个功能就是通过变速器的例挡来实现的。3.必要时中断传动有过驾驶经验的人都知道。发动机必须是在踩下离合器以后才能启动(踩下离合器就使得发动机不会承受地面的阻力，也就是说让发动机空载，这和汽车空载可是两码事) ，启动后的发动机也必须保持在最低稳定转速以上才能保证不熄火。除了汽车起步的时候，中断发动机对驱动轮的动力输出也是常有的事，比如换挡、减速停车、遇红灯时等等，所有这些都要求传动系能够在必要的时候切断动力输出，而离合器和变速器的空挡就承担了这个任务。4.差速作用汽车转弯是最平常不过的事，但是大家有没有注意到汽车转弯时车轮是怎样运动的呢? 也许你从没注意过这些芝麻蒜皮的小事，那么你到大街上随便找个弯道仔细看一看就会发现：转弯时，汽车的左右车轮转速不一样，弯内侧的车轮比外侧的车轮转得慢些。这个现象并不难理解，因为左右车轮在转弯时通过的距离是不同的。请不要小看这样一个简单的现象，对于非驱动轮来说，这根本就不是问题，可对驱动轮来说就不一样了，如果左右驱动轮在转向时转速一样，必然会使车轮产生相对于地面滑动的现象，这不仅会造成转向困难，还会增加汽车的动力消耗，加速轮胎和传动系零部件磨损，为了避免这些问题的发生，我们就使用了差速器。行驶系的功用是接受由发动机经传动系传来的扭矩，并通过驱动轮与路面的附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证汽车正常行驶；传递并承受路面作用于车轮上的各向反作用力及其所形成的力矩；此外，它应尽可能地缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺，并且与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的控制，以保证汽车的操纵稳定性。车辆与动力工程学院毕业设计说明书5行驶系包括车架、车桥、车轮、悬架等，有的车还包括桥壳(比如载货车、客车、越野车等等)。车架可以说是汽车的骨架，它的作用是支撑并连接汽车的各个总成和零部件，并承受来自车内外的各种载荷。车桥也称为车轴、它通过悬架和车架(或车身 )相连，两端安装车轮，其功用也就是传递车架( 或车身)与车轮之间各个方向的作用力，承受车架和车身的重量。桥壳和车桥样，都能承受车架和车身重量，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，除此以外。还能保护主减速器、差速器、驱动轴等部件。车轮与轮胎是行驶系中的重要部件，它们的作用很多：支撑整车的重量；缓和由路面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着力来产生驱动力和制动力等等。悬架是车架(或车身)与车桥( 或伞轮)之间的传力连接装置的总称，它的功用是把路面作用于车轮上的支撑力、牵引力、制动力和侧向力以及这些作用力所造成的力矩传递到车架(或车身)上，以保证汽车的正常行驶。方向盘应该足每一位驾驶员最熟悉的部件了(用“密切”这个词来形容驾驶员与方向盘的关系丝毫不为过)，而它就是我们下面要提到的转向系的组成部分。汽车在行驶过程中需要经常改变行驶方向(也就是转向)，除此以外，在汽车直线行驶时，由于车轮受到路面侧向干扰力的作用，就会偏离行驶方向。这样，我们又需要通过方向盘不断地修正偏离的方向以保持正确的行驶方向。所以，转向系的作用就是保证汽车能够按照驾驶员选择的方向行驶。按照转向能源的不同，转向系可以分为机械转向系和动力转向系这两大类。机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有的传力部件都是机械的，机械式转向系由转向操纵机构(方向盘) 、转向器和转向传动机构三大部分组成。由于它完全是以人的体力作为转向能源，容易使驾驶员感到疲劳。为了解决这个问题，动力转向系出现了，它是以驾驶员的体力和发动机动力作为转向能源的。在正常情况下，汽车转向所需的能量只有一小部分由驾驶员提供，而人部分是由发动机通过转向助力装置提供的，但当转向助力装置失效时，还必须保证能由驾驶员自己独立完成汽车转向的任务。因此，动力转向系也就是在机械式转向系的基础上加设了一套转向助力装置。为丁充分减轻驾驶员的负担，现代轿车一般都有动力转向系统。尽可能提高汽车行驶速度，是提高运输生产率的主要技术措施之一，但这必须是以保证汽车行驶安全为前提。因此，在宽阔平坦、车流和人流较小的情况下，汽车可以用高速行驶，而在更多的时候，比如即将转向、行经不平路面、两车交车辆与动力工程学院毕业设计说明书6会、遇到障碍物等等，我们都需要降低车速、甚至停车。如果不具备制动这一性能，汽车根本不能按驾驶员的意图减速或停车，就更别汽车的行驶安全了。说到这里，制动系也就不难理解了。它的作用也就是使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停住。每一辆汽车的制动系至少应该具备两套系统，即行车制动系和驻车制动系。行车制动系(可以理解为我们平时所说的脚刹) 的作用也就是在汽本行驶过程中降低速度和停车，驻车制动系(可以理解为我们平时所说的手刹)的作用是使已经停驶的汽车驻留原地不动。除了这两套基本的制动系统外，许多国家还规定了汽车必须具备第二制动系，其作用是保证行车制动系失效后能够实现正常减速和停车。制动系由供能装置、控制装置、传动装置和制动器这四部分组成。以上就是汽车底盘的四大组成部分。汽车底盘设计的主要任务是：1、从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、重量和主要尺寸，提出整车设想（整体设计方案） ，为各部件设计提供整车参数和设计要求。2、对各部件进行合理布置和运动校核，使汽车不仅有足够的转载容量，而且能够做到尺寸紧凑、具有实用性、空间布置合理、相互工作不干涉、重量轻、重心低、安全可靠、操作轻便、造型美观、视野良好、维修方便、运动协调。3、对汽车性能进行精确计算和控制，保证汽车主要性能指标实现。4、正确处理整车与部件、部件与部件之间以及设计、使用与制造之间的矛盾，使产品符合好用、好修、好造和好看的原则，在综合指标方面赶上和超过世界先进水平。1.2 汽车型式的选择汽车的型式是指汽车的轴数、驱动型式、布置型式以及车身型式而言。这些都是汽车选型阶段首先要确定的。汽车的型式对汽车的使用性能、外形尺寸、重量、轴荷分配和制造成本等方面影响很大，故在选择这些型式时应综合考虑上述车辆与动力工程学院毕业设计说明书7因素。1.2.1 汽车的轴数和驱动型式汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力。本次设计为微型客车，车的满载质量在 1680kg 左右，所以选用两轴即可。驱动型式选择 42，这种型式的汽车结构简单，自重较轻，制造成本低，油耗也小。1.2.2 汽车布置型式的选择汽车的布置型式是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点而言。轿车常用的布置型式有以下三种：1、发动机前置前轮驱动 这种布置型式的动力总成连在一起，结构紧凑，车内地板凸包高度可以降低（此时地板凸包只用来容纳排气管） ，有利于提高乘坐舒适性；由于前轴负荷较大，一般都有明显转向不足性能，这就使汽车高速行驶时更安全；在转弯且加速时行驶稳定性较好，因而减少了汽车侧滑的可能性；易于变型成客货两用车和救护车；汽车消耗的材料明显减少，是整备质量明显减少。其缺点是：前轮驱动并转向需要采用等速万向节，其结构和制造工艺均复杂；前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；上坡行驶时因驱动轮上附着力减少，汽车爬坡能力降低；一旦发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。2、发动机前置后轮驱动 其主要优点是：轴荷分配较合理，有利于提高轮胎的使用寿命及操纵稳定性、行驶平顺性；操纵机构简单；发动机冷却条件好；爬坡能力强；拆装维修容易。其缺点是：地板上有凸包，并使后排座椅中部座垫的厚度减薄，影响了乘坐的舒适性；汽车的总长较长，整车整备质量增大，同时影响到汽车的燃油经济性和动力性。3、发动机后置后轮驱动 这种布置型式，除去动力总成，包括发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体，使结构紧凑以外，还有如下优点：汽车前部降低，改善了驾驶员视野性；整车整备质量小；没有传动轴，乘坐舒适性大大提高；爬坡能力提高；发动机布置在轴距外时，汽车轴距短，机动性能好。其主要缺点是：后桥负荷重，汽车具有过多转向的倾向；前轮附着力小，高速行驶时车辆与动力工程学院毕业设计说明书8转向不稳定；行李箱在前部，空间不可能太大；动力总成在后部，操纵机构复杂；改装为客货两用或救护车困难。结合本次车型，综合考虑其使用条件，然后参考同类车型，选用前置后驱较合适。1.3 汽车主要尺寸和参数的选择1.3.1 汽车主要尺寸的确定汽车主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬等。一、外廓尺寸汽车外廓尺寸限界应按照 GB158989 的规定选定。轿车总长 La 是轴距 L、前悬 LF 和后悬 LR 的总和。它和轴距 L 有如下关系： La=L/C。式中，C 为比例常数，其值在 0.520.66 之间。发动机后置后轮驱动汽车的 C 值约为0.520.56。轿车宽度尺寸一方面由乘员必需的室内宽度和车门厚度来决定，另一方面应保证能布置下发动机、车架、悬架、转向系和车轮等。影响轿车总高的因素有轴间底部离地高，地板及下部零件高，室内高和车顶造型高度等。任务书上初定整车的外廓尺寸为：327014751920mm。最后设计完成后其外廓尺寸为：327015141900mm。二、轴距轴距 L 对整备质量、汽车总长、最小转弯半径、传动轴总长、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述指标减少。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。本次设计参考同类车型的参数，选择轴距为 2210mm。三轮距增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。