毕业设计（论文）-宝骏E100电动汽车制动器设计

学士学位论文摘要车辆是人们衣食住行的一个主要重要环节，近些年随着汽车的普及，车辆已经成为了一种代步的工具，人们对汽车的追求已经不再是仅仅好看、大气以及奢饰，而是更加追求内在的性能、安全、舒适等。特别是目前随着车辆的增加、速度的提高等，都使得人民对汽车的安全性能不断地重视起来，对车辆的制动、安全等性能提出了更高的要求。在目前环保、能源的压力下，电动汽车的应用也不断推广，本次毕业设计研究的就是小型电动汽车E100的盘式制动，由于是小型车，所以对制动性能以及制动的过程等要求更高。以确保车轮在速度变化、停放的时候制动系统能够稳定的工作。在本次毕业设计中，首先明确了本次毕业设计的目的和意义。然后分析了制动器的发展历史以及常见的形式，同时针对制动器的特点以及本次设计所选择车型的特点，选择合适的制动器。在制动器的设计中，根据基本的参数对制动器的主要参数进行了设计计算，对主要的零部件进行了计算选择。最后还对制动器的关键性能进行了计算校核，以确定所设计制动器能够满足使用要求。最后对本次设计编写了设计说明书，并绘制了CAD图纸。关键词：小型车；盘式制动；设计计算AbstractVehicleisanimportantpartofpeople'sclothing,food,housingandtransportation.Inrecentyears,withthepopularityofautomobiles,vehicleshavebecomeasubstitutetool.People'spursuitofautomobilesisnolongerjustgood-looking,atmosphericandluxury,butmorepursuitofintrinsicperformance,safety,comfortandsoon.Especiallyatpresent,withtheincreaseofvehiclesandtheincreaseofspeed,peoplepaymoreattentiontothesafetyperformanceofautomobiles,andputforwardhigherrequirementsforthebrakingandsafetyperformanceofautomobiles.Underthepressuresofenvironmentalprotectionandenergysources,theapplicationofelectricvehiclesisalsoconstantlypromoted.ThisgraduationprojectistostudythediscbrakeofsmallelectricvehiclesE100.Becauseitisasmallvehicle,therequirementsofbrakingperformanceandbrakingprocessarehigher.Toensurethatthebrakingsystemcanworksteadilywhenthespeedofthewheelchangesandparks.Inthisgraduationproject,firstofall,thepurposeandsignificanceofthisgraduationprojectareclarified.Thenitanalysesthedevelopmenthistoryandcommonformsofthebrake,andchoosestheappropriatebrakeaccordingtothecharacteristicsofthebrakeandthecharacteristicsofthevehicleselectedinthisdesign.Inthedesignofthebrake,themainparametersofthebrakearecalculatedaccordingtothebasicparameters,andthemainpartsarecalculatedandselected.Finally,thekeyperformanceofthebrakeiscalculatedandcheckedtoensurethatthedesignedbrakecanmeettherequirementsofuse.Finally,thedesigninstructionsarecompiledandtheCADdrawingsaredrawn.Keywords:smallcar,discbrake,designandcalculation目录TOC\o"1-3"\h\u15452摘要 绪论1.1研究的目的和意义目前汽车行业在我国处于飞速发展的状态，年汽车销售量以及汽车保有量都呈现大幅度的增长。同时由于我国高速公路网的不断扩大，形成了八纵八横的高速网络。在这种汽车流量和速度下，汽车的制动系统显得非常重要。汽车的制动系统能够确保汽车在形式过程中的制动减速甚至停止。同时在具有坡度的地方能够保持静止不溜车。所以对于行驶速度较快的轿车来说，需要良好的制动性能确保行车的安全。对于本次毕业设计的小型车宝骏E100汽车制动中，由于整体车重较小，同时在汽车运行前进的过程中，速度的控制一般都是依靠档位，通过离合器以及换挡机构等进行配合，所以在这中间的速度控制就仍然需要制动系统进行操作，这就要求汽车的制动系统更加的灵敏、翻译快捷、迅速，同时在制动的时候为了确保驾乘的舒适性，要求制动过程中产生尽可能小的冲击力。根据我国汽车行业的统计，随着我国汽车保有量和高速路行驶量汽车的不断增加，每年的汽车事故率也在不断的升高。在所引起的汽车事故中，大约三成左右都是由于制动系统故障或者相关故障所引起的。所以制动系统在车辆中的稳定性以及合理性对汽车的安全性能非常重要，他的性能的优劣会直接影响整个汽车行驶的速度，这也就彰显了整个制动系统在汽车中的重要性。而小型车汽车作为目前比较热门的车型，其制动系统在结构、性能和各种参数上都需要满足普通汽车的要求，不能因其功率低、动力相对较弱就降低标准。所以在设计的时候仍然是参考常见汽车的标准进行设计计算的。本次毕业设计就是在这种背景下提出了课题，并加以研究学习。同时希望通过对制动系统的研究，能够有机的结构大学期间所学习到的专业知识，通过设计进行有效的串联，提高自己的综合能力。不但重新温习了专业知识，而且能够更加明白如何去运用专业知识，以及专业知识如何去贯穿到实际的设计生产中。希望能够从更高层次去完成毕业设计，通过对制动系统全面、系统的研究，提高自己的专业知识素养。提高自己的设计能力，增强自己发现问题、理解问题以及解决问题的能力1.2国内外发展现状制动系统是伴随着汽车而发展出来的，自从汽车出现以来，制动系统也在不断的发展和演变。汽车的制动系统最早是带式制动，当时由于汽车的速度和功率都比较慢，带式完全能够满足要求，但是随着汽车性能的不断改变，带式制动一般远远不能满足使用要求。开始不断演变出和创新出新的制动形式。之后随着液压系统的不断发展，以及制动材料的不断突破，逐渐形成了鼓式制动和盘式制动两种结构。其汽车发展的历程中，制动器一直是伴随在其左右的，在汽车的安全方面起到了重要的作用，并且随着汽车工业的发展，逐渐形成了一系列稳定、高效的制动特点。制动器的类型和结构也是经历了一段稳定的时期，在不断的发展中逐渐形成了鼓式和盘式两种大的结构类型。同时在驱动系统中也逐渐形成了机械结构、气压和液压等度欧中形式，并且每一种形式都有自己的应用范围，这些制动器以及附属配件的发展就是制动器整个发展的历史，并逐渐完成成为成型的产品。在目前车辆的制动设计中，为了安全性能以及功能的需要，至少都会有两套相对单独使用的制动系统，结构和形式则可能不一样，一般都是分别用于行车制动以及停车制动两种方式。行车制动则顾名思义就是在汽车行驶的过程中起作用，一般都是用来对车辆的减速以及停止行驶等，同时在车辆下坡的时候，为了控制速度，也需要行车制动起到作用。根据制动系统的要求以及安全性的要求，行车制动的驱动回路一般都是采用双回路。这种结构的回路形式简单，但是稳定性高，及时出现故障，也会有一般的制动性能能够起到作用，所以能够起到双重作用的效果。驻车制动则就是我们常用的手刹制动，他的作用就是车轮驻车的时候起到作用的制动，利用手刹制动，能够保证车辆在斜坡或者不行驶的时候能够稳定的静止，同时在一些斜坡起步的时候也会利用他来起辅助作用。在目前的结构设计中，驻车制动一般都是作用在后轮，在结构中既有盘式制动的形式也有鼓式制动的形式。在结构上，停车制动一般都是采用纯机械式的操作，这是因为机械操作能够直接传动，避开传动系统，安全性较高，故障率较低。制动结构一般栋宿舍有两部分组成的，分别是执行装置和驱动部分，其中执行装置就是我们常见的和车轮安装在一起的盘式或者鼓式制动，驱动机构主要是我们常见的刹车踏板以及附属真空助力器等装置。对于驻车自动来说，则是直接利用手柄操作来实现的，一般作用的都是后轮。两个系统相对独立。对于现在设计汽车的理念来说，由于车速较高，同时高速公路多，高速行驶时间长，所以对制动性能的要求更加高，所以目前乘用车所选择的制动一般都是利用后轮同时作为行车制动的一部分和驻车制动，利用双重作用，增加安全保障。根据不同的车轮类型，其在制动的时候所产生的制动惯性矩也不同，动力输出也不同，比如货车由于整体重量较大，所以在设计的时候需要针对不同车辆考虑其稳定性和安全性能。在本次毕业设计中所选择的车型是小型电动汽车，一般都是选择盘式制动，因为盘式制动的制动效果好、制动反应时间段，稳定性高。而对于目前市场上应用较多的轿车来说，由于转动惯性矩比较大，所以对制动的性能要求更加严格，所以在设计的时候，参考轿车的制动设计，一般都取消了中央制动系统，采用后轮制动当做双重作用。在节省了安装控件的时候提高了制动的性能。目前在制动系统中，人们不但追求制动的性能，还对制动过程中汽车的稳定性等进行考虑。最主要的代表就是研制出了ABS防抱死制动系统，目前这种制动配置已经成为汽车的标配。在制动的时候，他采用了最新的电控、机械、阻尼等综合技术，能够确保车轮在制动的时候，不出现抱死或者四个车轮所承受的制动力不同的现象，这样就能够确保汽车制动时候的整体稳定性，但是这种制动方式会适当的增加制动距离。随着人们对制动器性能的研究，对其性价比的分析，目前盘式制动器的经济性以及成本已经相对家底，但是对比鼓式制动器仍然没有价格优势。但是盘式制动虽然整体价格较高，其摩擦片使用的时间长，对整体的维修周期以及维修成本来说也较低，拉长来看和鼓式制动器成本想平均。对于盘式制动器来说，其摩擦材料的选择以及耐磨性等对其结构和性能有很大的影响，目前材料逐渐转向了有机材料或者合成材料，使得制动器的摩擦面耐磨性和稳定性都足够的高，热聚集性低，在制动的时候，能够快速的散热，降低摩擦材料的热狙击行。但是对于鼓式制动器来说，其摩擦面对高温聚集的时候，制动性能下降很快，所以对于鼓式制动器来说，由于其各方面参数的限制，其性能已经达到了定点，只能做有限的优化，而很难产生突破了。所以未来对于汽车的制动器来说，重点的方向是钳盘式制动器。目前根据不同的汽车、类型主要的钳盘式制动器是通风盘式制动，散热性能好，制动力矩大。同时对一些商用车来说，未来增加制动力，设计了一种双盘式制动器，利用气压的作用来驱动制动提高制动力，这是未来一个发展的方向。对于后轮制动来说，一般采用的都是鼓式制动，这样方便设计驻车制动，是一种发展的趋势。但是目前随着BBW技术的不断完善，后轮利用盘式制动设计，同时兼顾驻车制动也已经成型并在轿车中开始推广应用，在BBW技术中，盘式电动制动器也是代表了未来盘式制动发展的方向。在盘式制动器的材料选择中，最早采用的是石棉树脂材料，这是当时能够应用到摩擦制动的最好材料，但是随后人们逐渐发现在制动的时候由于摩擦所产生的石棉粉尘被吸入人体后，对肺部会产生严重的影响，同时对环境也产生了很大的影响。同时作为制动材料来说，在制动的时候一旦产生热量的集聚，则失眠材料的摩擦系数、耐磨性能等都会产生影响。所以如何改进或者替换这种制动摩擦材料是势必要进行的趋势。在国外，从上个世纪六七十年代开始就禁止石棉材料作为制动器。我国则在1999年国家标准规定总明确表示，制动摩擦衬片不得使用含有石棉的材料。目前的制动材料主要玻璃纤维或者陶瓷等材料。这些复合材料不论是高温还是低温都能够确保制动的稳定性，同时耐磨性较高，制动盘的使用时间长。同时还出现了一些利用合金材料制成的摩擦片。随着更多新材料的开发利用以及人工合成材料的不断出现，制动摩擦材料也会不断的出现新的产品类型。目前字国内的应用中，摩擦材料一般都是半金属纤维增强复合摩擦材料，这是应用最多的材料。同时一些企业和科研单位，也在不断的研究最新的产品。比如河北高校研究的一种利用海泡石纤维制作的摩擦片，基本能够取代传统的石棉摩擦片，效果稳定，取得了初步的成功。还有西安某大学，研制出来的一种增强纤维作为制动摩擦片，根据国家实验，这种摩擦片的性能、行动、摩擦参数等都能够达到国家标准，稳定性高、使用寿命长、成本低等特点，具有很好的推广应用特点，而在一些高校以及科研单位中，不断的都有一些新工艺和新材料被研究出来，并且都有各自的特点，但是不论如何研究，未来制动器摩擦片发展的方向必然是更加环保、安全性更高、成本低、质量轻的方向。同时随着计算机技术以及微电子技术的发展，现代汽车正朝向着电子控制的方向发展，特别是针对一些电动汽车来说，其电控系统更加发达，更多的使用一些集成电路对整个汽车的系统进行控制。而且由于超规模集成电路的应用，使得电子控制元件所占用的空间越来越少。同时汽车电子控制系统讲和汽车的悬架、稳定、控制导航甚至物联网系统形成一个巨大的控制ECU单元，并且大有取代传动的控制系统的趋势，使得车辆更加自动化和智能化。这是未来汽车发展的方向，并且目前已经在电动汽车中得到了逐渐的应用。同时受限于人们对汽车控制安全的考虑，并不会把汽车完全的自动化控制，所以这种技术在未来需要进行一个突破才能形成一个完整的市场。未来汽车将包含电子、生物、信息等物联网中所有的元素，并逐渐形成新的技术和装备进入到汽车设计中。2方案的选择确定2.1设计基本参数本次毕业设计参数参考宝骏汽车E100基本参数进行设计，其基本参数如下表2.1所示。图2.1宝骏汽车E100基本参数\t"/3145/_blank"车长(mm)：2488\t"/3145/_blank"车宽(mm)：1506\t"/3145/_blank"车高(mm)：1670\t"/3145/_blank"轴距(mm)：1600空载\t"/3145/_blank"车重(kg)：830满载车重1100\t"/3145/_blank"最小离地间隙(mm)：130\t"/3145/_blank"前轮距(mm)：1310\t"/3145/_blank"后轮距(mm)：1320\t"/3145/_blank"前制动器类型：通风盘式\t"/3145/_blank"后制动器类型：盘式驻车制动类型：手刹\t"/3145/_blank"前轮胎规格：145/70R12\t"/3145/_blank"后轮胎规格：145/70R122.2制动方案的选择汽车的制动性能能够直接体现一个车轮的基本功能，因为制动性能直接决定了汽车的安全性能，制动性能的工作状态、稳定性等都是车轮运行的一个保障。同时近些年来，随着我国高速公路网的形成，汽车的消费量和保有量已经多年稳居第一，导致交通事故频发。而制动系统是一个重要的因素，如何通过对制动系统进行优化和改进达到一个最佳的工作状态，降低事故率对制动系统来说是是一个非常艰难的考验。对于制动系统来说，最核心的部位就是制动执行部件，也就是制动器，其他还包括了驱动系统、制动管路以及和车轮的配合等，最主要的是对于制动系统来说，其已经形成了国家标准，所有的设计都需要在满足国家标准的前提下进行，这也是车辆在设计过程中所必须遵循的。对于本次毕业设计所研究的小型汽车来说，虽然是电动的结构，但是其制动系统一般仍然会使用普通汽车的制动结构，通过一定的介质进行驱动，然后通过制动系统的控制完成制动以及放松等工作，对于目前的小型汽车来说，一般都是采用液压驱动，所以需要综合考虑整个系统怎么能够实现，从整个系统的观点来设计盘式制动器。但是在方案的选择上，还是需要尽可能的简单、稳定，在满足制动要求的前提下，设计出最符合制动性能特点的制动器。在前文中已经明确了制动系统分为行车制动以及驻车制动两部分，首先制动系统要保证的是车轮在合理运行速度范围内能够在规定的时间下停止运动或者降低速度。而另一方面在下坡的时候能够通过制动来控制速度。而对于驻车制动来说最基本的要求就是在车辆停止的时候，不论是平地还是带有坡度的道路，都需要能够稳定的停止。所以未来制动的安全性能，一般都是最少设计两套相互独立的制动系统。在制动系统的设计中，需要满足以下要求：所有的参数选择和设计计算都需要遵循设计指导手册的规定或者推荐。所设计出来的盘式制动器首先必须符合国家标准、合法、合规。所设计的制动器要求具有足够的制动效能，能够满足基本的制动要求。制动器在一些特殊情况比如雨天、温度高、风沙大等异物或者外在因素容易影响制动的时候，要确保制动器的性能稳定。制动器要求稳定性、可靠性都比较高。一个制动系统中至少要有两套独立的制动方案，当一个失效的时候，另一套方案能够仍然保持着所需要的至少一半的制动力，仍然能够确保制动。所设计的盘式制动器，要求在规定的速度下，车辆的制动系统具有稳定性和可操作性，能够在高速行驶的时候而不出现功能性的不稳定。整体结构运行的时候噪音和震动都要求在规定的范围内，不会产生不适。同时要求制动系系统总体成本低、使用时间长等特点。2.2.1制动器的选择目前常见的制动器是鼓式制动器和盘式制动器两种，应用范围最为广泛。下面分别介绍，并根据其优缺点以及结合本次设计的车型进行选择合适的制动形式。鼓式制动器是最早的一种制动器形式，是现代制动器的鼻祖。并且后来随着制动器的发展，鼓式制动器发展成了很多种结构形式以及工作类型，但是其基本的工作与原理一直都是利用带有摩擦片的制动蹄和制动鼓进行摩擦，从而形成制动工作。对于鼓式制动来说，其主要的分类方式就是根据制动蹄的运动、驱动力、驱动形式等进行的。但是随着众多鼓式制动形式的发展以及实际应用，各种效率低、制动效果查、发热大的逐渐被淘汰。目前鼓式制动一般都是指内张型鼓式制动。鼓式制动目前主要应用在大型汽车上，同时他最大的好处就是作为后制动的时候，行车制动和驻车制动能够很方便的融合在一起，形成一个整体。对于鼓式制动的制动形式和结构来说，驻车制动通过机械传动的方式，不论是正向还是反向，都具有很高的制动效果。盘式制动时后来发展形成的制动器，根据结构分为浮钳盘制动器和定钳盘制动器。定钳盘顾名思义就是在制动的时候制动钳是不动的，在制动的时候只有活塞以及制动块滑动，这种结构刚度较好，能够适应的范围广。浮动盘式制动器是最常用的一种结构形式，在结构上他的制动钳体是浮动的，故此得名。在制动的时候，浮钳盘制动器的结构是制动的钳体是浮动的，浮动的形式则可以是平行的进行滑动或者绕着一个支撑轴进行的摆动，其中滑动的范围较广。整个制动的过程中好，油管是单侧的结构。对于这种浮钳盘制动器，要求在使用的过程中，摩擦片的磨损达到一定程度之后就需要立即更换。整个结构的制动器整体结构比较平衡，轴向尺寸非常小，制动器能够和轮毂相靠近。同时由于整个管道的或者油道的冷却效果好，所以一般对于制动液来说气化或者渗漏的可能性较小，就确保了制动的基础的稳定性。根据前面章节对制动器主要的另种类型鼓式制动器和盘式制动器进行了分析比较，在结合同类小型车宝骏E100汽车的类似车型的制动系统进行选择。在鼓式制动器和盘式制动器的选择中，对于轿车来说盘式制动器的优点是非常多的，应用范围也是最为广泛的。但是盘式制动器的不足之处就是对加工工艺要求非常高，摩擦片的工作磨损较大，有效工作面积小，所以需要制动的压力较高，需要安装辅助装置。鼓式制动器来说成本相对较低，制动有效工作面积大灯有点。在轿车的制动系统中，由于制动时惯性的作用，前轮的制动符合通常都是汽车全部负荷的七八成，所以前轮的制动力要求更大。在目前的制动系统中，随着人们对安全问题的重视以及对汽车性能的重视，为了确保制动性能的稳定性以及综合考虑各种制动器结构的性能，一般都是选择盘式制动器。本次毕业设计的小型车宝骏E100汽车制动系统也是选择了盘式制动器。汽车制动器从工作原理来说，就是利用制动接触面的摩擦作用，将动能或者机械能转变为热能，从而形成汽车动能的逐渐转换进而停止。所以对于制动器来说散热是一个非常重要的工作。如果制动器的温度一直处于较高的水平那么就会减弱制动过程中能力的转化，从而导致制动性能的下降。由于车辆速度越快其动能就越大，所以越是快速的车辆制动的时候所产生的热量就越大。所以如何更好的解决热量的散热问题是提高车辆制动性能的一个关键因素。目前盘式制动器的钳盘主要有两种，一种是实心盘，一种是通风盘。实心盘式钳盘是普通的实心钳盘。通风盘则顾名思义就是钳盘内是空心的或者有风道，能够实现通风降温的作用。特别是在汽车行驶过程中，能够利用空气的流动实现快速的降温。这种结构的钳盘采用的是一种特殊的加工工艺，在圆盘的圆周上会有许多空心的远东，实现空气的流通以及快速的散热。根据前面的分析。在本次毕业设计所研究的小型车宝骏E100汽车的制动系统设计中，选择实心盘式浮钳盘制动器。2.2.2制动能源的选择目前车辆的制动能力的主要方式是液压制动以及气压制动。气压制动时利用真空伺服系统进行驱动只能，他的主要应用范围是轻型或者中型载货汽车中，在制动的时候压力能够达到0.07MPa，但是这种方式在轿车上应用较少。液压制动时应用范围较广的一种制动方式，制动压力高能够达到20MPa，制动反应敏捷。同时由于制动的轮缸尺寸结构较小，所以能够很方便的和制动器结构想配合，整体质量较小，安装维护方便。不足之处就是时间长了以后再驱动管路中可能会形成气泡，会降低制动耗能。目前液压制动主要应用到轿车以及载货汽车中，应用范围非常广泛。2.2.3制动管路分析对于轿车的制动系统，一般制动管路采用的都是交叉型回路。这种结构的设计，能够确保前后制动都有自己独立的回路系统，并且前后相对侧的制动器都属于同一个回路。整个管路结构的特点就是布置比较简单，在正常工作的时候，任何一个系统出现失效的情况，剩下的制动系统仍然能够保持一般的制动力，确保汽车行驶的安全性能。所以本次设计也是选择常见的交叉型制动回路。2.3主要零部件结构、材料的选择2.3.1制动盘材料的选择制动盘的材料一般都是采用珠光体铸铁加工而成，有时候为了提高性能会增加Ni或者Cr等合金元素。制动盘在工作的时候承受的载荷比较复杂，需要同时承受法向力和切向力，并且制动的过程中会产生大量的热。所以会在其中涉及通风槽，能够提高散热的面积和效果。制动盘的表面一般要求光洁度较好，在设计和制造的时候时应严格控制表面的跳动量，两侧表面的平行度（厚度差）及制动盘的不平衡量。根据有关文献规定：制动盘两侧表面不平行度不应大于0.008mm,盘的表面摆差不应大于0.1mm；制动盘表面粗糙度不应大于0.06mm。在本次毕业设计中，选择制动盘材料为合金铸铁实心盘结构。2.3.2制动钳制动钳一般都是可锻铸铁或者球墨铸铁组成，在一些应用场合也有用铝合金加工的。在结构上有整体的也有分开的。制动钳要求具有足够的强度和刚度。制动钳的安装位置一般在汽车车轴的前方或者后方，能够有效的避开车辆在行走过程所带来的泥活其他异物。同时能够降低制动的时候，对轮毂轴承的合成作用。在本次设计中制动器采用的是整体式结构，选择可锻铸铁渡铬处理。2.3.3制动块制动块是由两部分组成的，分别是背板和摩擦衬块，在结构中，二者通过嵌压、铆接或者粘结等方式连接在一起。在结构上衬块最常见的就是扇形结构，部分也有原型或者方向等其他结构。在制动的时候，活塞和制动块之间应当尽可能的接触，以防止摩擦制动的时候出现尖叫声。在制动的时候由于制动衬块的承受压力高，温度高，所以磨损较快，在设计的时候都会尽可能往大厚度设计。2.3.4摩擦材料制动器的摩擦材料是非常关键的部分，要求摩擦材料具有较高稳定性的摩擦系数，并且对热衰减性能要求好。材料的耐磨性能好，吸水率比较低。同时又较高的抗冲击能力。在制动的时候不产生很大的噪音以及异味，特别是尽可能的不选择对环境或者人体有害的摩擦材料。在摩擦材料中，常见的有石棉纤维材料、聚合树脂材料、金属丝编制材料等。不同的材料都具有自己的优点以及不足之处，本次毕业设计综合各方面的特点以及同类车型，选择的材料为半金属材料，这种材质的性能更加优越，环保性能也好，所选择材料的摩擦系数为f=0.35。2.3.5制动轮缸制动轮缸的缸体主要是由灰铸铁加工而成，部分缸筒等需要经过镗磨工艺进行加工。活塞采用的是铝合金材质，能够方便散热加工等。3制动器基本参数的选择和计算3.1制动器主要参数的确定3.1.1同步附着系数的计算在汽车制动的时候，如果忽略车辆和路面之间的滚动阻力和汽车车轮锁产生的回转力矩，则对于车辆来说有以下平衡方程：式中：—制动过程中制动器对车轮所产生的力矩，他的方向是和车辆行驶方向相反的，单位是N.m。―地面和轮胎之间通过摩擦所产生的制动力，也叫作地面制动力他的方向和汽车行驶方向也是相反的，单位是N。―车轮有效半径，单位是m。通过上面公式之间的推导和转换可以看到，公式计算之后得到的是制动器所需要的制动力，也就是制动时候用来克服制动器所产生摩擦力矩所需要的力。在计算的时候。其制动力的计算相关联的因素比较多，比如道路的条件、形式的环境等。而在理论中，最理想的制动情况就是制动的时候四个轮胎同时出现了完全制动的情况。在道路附着系数为0.85的路上同时抱死条件为：式中：G——汽车重力。载货汽车的满载重量位1100kg。—前制动器制动力。单位是N。—后制动器制动力。单位是N。—质心到前轴的距离。长度是1000mm。—质心到后轴的距离。长度是600mm。Hg—质心高度，取值为320mm带入上面两个公式计算得：=6079N，=4921N对于制动的分配比例一般采用分配系数β来表示：在汽车制动系统中，对于汽车前后制动力的分配需要合理的比例，因为他将直接影响汽车制动的性能。需要根据附着系数来确定分配系数。在实际的制动过程中，一般都会希望是前轮先完全制动。在本次设计中，根据《汽车设计》制动系数选择0.75较为合适。根据公式尽心该计算带入数据得：3.1.2制动器最大制动力矩确定汽车汽车的制动过程中所产生的力矩，需要通过合理的计算、确定、分配，才能保证汽车在制动的时候达到最接近理想效果的效能。对于乘用汽车来说，在理想的前后轮都产生抱死的时候所产生的制动力矩计算如下：根据国家标准以及《汽车设计》，所计算的值符合制动器中的规定要求。在车辆制动的时候，所产生的最大制动力矩，是在汽车的附着质量完全都被利用的时候产生的，制动力和车轮与地面基础的地方所产生的法向力呈现正比的关系，计算公式如下：式中：—该车所能遇到的最大附着系数0.8；—车轮有效半径。轮胎为145/70R12，则半径为254mm；带入计算公式得：3.2盘式制动主要参数的计算选择3.2.1制动盘直径计算在理论上，对于制动盘来说越大越好，直径越大工作的时候摩擦面积就约到，制动工作半径也就越大，能够利用较小的制动力、较低的温度来实现较为理想的制动。但是在实际的设计中，如果制动盘尺寸过大的话，对整个制动系统，汽车轮毂、安装控件等都会产生影响，所以需要选择一个最优化的直径。在汽车的前轮浮钳盘制动器直径的计算选择中，需要综合考虑工作中所产生的热量、力矩等。所以需要从制动盘的直径、内部结构以及厚度等进行选择。在前面的章节中，已经选定了采用通风盘式的结构。根据《汽车设计》中的规定，制动盘和轮毂的关系如下：D=0.70～0.79Dr根据规定，对于总质量不大的车辆，系数取值可以适当取小值。本次所设计的比亚迪新能源汽车重量为1100kg，轮胎规格为145/70R12可得：则制动盘的最大直径为：根据计算的值可以取整数，制动盘直径为230mm。3.2.2制动盘厚度制动盘的厚度对转动惯性以及制动时候的温度都会产生影响，所以厚度也不能太大，但是为了散热的性能，所以也不能太小，根据常见车型综合考虑，取值制动器厚度为12mm。3.2.3摩擦衬块外半径和内半径摩擦衬片的尺寸的选择最基本的一个原则就是外半径和内半径的比值不能超过1.5，根据制动盘的尺寸以及同类型结构，内外半径分别选择为：，。平均半径为：=92.5有效半径为=94.5根据上面计算可以看到，计算的比值为1.46，符合国家规定的要求，所以尺寸选择合理。3.2.4摩擦衬块工作面积摩擦衬块工作的面积，根据《汽车设计》推荐根据汽车质量的1.6kg/～3.5kg/范围内进行选择。在本设计中取衬块的夹角为70°。摩擦衬块的工作面积A：mm2，A取176㎝²3.2.5衬块报警装置设计摩擦衬片在工作中需要依靠衬片和制动盘通过摩擦产生制动力，所以肯定会出现磨损的情况，当磨损量超过一定程度之后，制动效果就会急剧下降，这时候就需要进行更换了，在结构设计中就需要一个检测的信号进行传递和报警。根据《汽车设计》，类似车型的最大磨损量为5mm，一旦磨损量大于这个数值，系统就会产生报警信号。本次设计选择的是单触点报警系统。3.2.6制动器间隙及调整在汽车行驶不需要制动的时候，车辆的制动盘和摩擦片之间需要保持一定的间隙，能够确保制动盘自由转动。但是这个间隙不能太大，不然在制动的时候会有一个延长，需要确保在制动的时候能够很快接触摩擦。根据《汽车设计》一般间隙的值设定为0.1mm到0.3mm之间，同时还需要考虑机械变形和热变形。所以本次设计取间隙值为0.2mm。4盘式制动器参数校核4.1制动器的热容量和温升的核算对于盘式制动器来说，工作过程中会产生大量的热，所以需要对制动器的热容量进行校核，已确认所选择的制动器尺寸能够满足要求，计算公式如下：式中：—制动盘的总质量。根据前面所设计的尺寸初选=15kg。——与制动盘能产生热传导的零部件质量。初步选择18kg。——制动盘材料的比热容。根据所选择的铝合金材质，c=880J／(kg·K)；=482J/(kg·K)——与制动盘相接触能的材料的比热容。==482J/(kg·K)。 ——制动盘一次从20m/s到完全停车的温度升高度数。带入参数计算可得：JL——满载汽车制动时由动能转变的热能因制动过程迅速可以认为制动生成的热能全部为前、后制动器所吸收并按前、后轴制动力的分配比率分配给前、后制动器[9]即式中——满载汽车总质量。根据给定车型参数=1100kg。—汽车制动时的初速度。根据汽车的特点取va=15m/s。—汽车制动器制动力分配系数。前面已经选择=0.7。=J根据计算可以看到所选择的制动盘能够满足热容量和升温要求。4.2制动衬片的耐磨性计算摩擦片在工作中肯定会产生磨损，磨损量会和制动的作用力，工作温度、摩擦系数等都有关系，所以很难利用公式进行精准计算。所以在实际对于制动衬片的耐磨性校核的时候，一般都是根据比能量耗散率进行计算表示，它是一种能够表达摩擦片在一定的时间内所产生的能力消耗。对于本次制动器的比能量耗散率计算公式如下：上述公式中：δ——汽车回转质量换算系数。根据车型取值1。ma——汽车总质量。v1、v2汽车制动时的最初速度和静止的时候，最初速度取值为15m/s。——制动的时候的减速度。计算时取=0.6g。t——制动时间按下式计算A1——制动衬片的摩擦面积；β——制动分配系数。则=0.34根据相关的参数规定，盘式制动器的比能量耗散率一般都需要小于6.0。所以本次设计符合要求。5制动器驱动机构设计计算制动器驱动机构是实现驾驶员到制动器制动过程中动力的传递。在前面的章节中已经选定了制动器的采用液压驱动，分路系统采用X交叉分路。在制动器驱动机构的设计中，主要是对其制动的轮缸、主缸以及踏板行程进行设计计算。5.1制动轮缸直径d的确定在计算中，制动轮缸对制动块所施加的作用力和轮缸的直径以及制动管路都有一定的关系，公式表达为：d=上述公式中，F0表示在制动的时候，制动轮岗对制动块的作用力，单位是N，P表示制动管路中的压力，选择6MPa。对于一般都轿车，在制动的时候，管路的压力一般都会小于6MPa，所需要的压力越高则会导致轮缸的直径变小，但是压力过高，会导致管道以及接头都要求更加严格。在国家标准里，对轮缸的尺寸有一个系列化的标准规定。轮缸直径的计算公式如下d=12.5mm根据相关的国家标准，去直径为15mm。5.2制动主缸直径的确定5.2.1直径的计算第i个轮缸的工作容积为其中：—第i个轮缸活塞的直径，mm；n—轮缸中的活塞数目，mm；—第i个轮缸活塞在完全制动时的行程，前轮盘式：d=12.5mm，n=1，得=EQ\F(π,4)×1×152=176.6mm3全部轮缸的总工作容积:V=2V1=353.2mm3所有轮缸的工作容积是轮缸数量的综合，总纲可以去一个系数1.1。V0=1.1V=388.5mm3V2=V0-V1=388.5-176.6=211.9在实际的制动过程中，管道通过传递的压力，会对整个线路产生一个变量的影响，会出现压力损失等现象，所以一般都会选择比轮缸大1.1倍来确保安全实用系数。所以两个制动腔的容积计算公式分别如下：式中——分别为主缸第一活塞、第二活塞的有效形行程，由上面两个公式得：制动踏板的工作行程计算公式为；式中：——制动踏板机构的传动比，取。——主缸活塞推杆顶端与第一活塞的轴向间隙，一般取。、——主缸第一活塞与第二活塞的空行程，一般。根据有关规定，制动踏板行程应不大于100——150；这里我们取=100。由上面公式得：由上面公式得：把代入公式得：参照相关标准我们取：由我们取：5.2.2回弹力的确定在主缸进行工作的时候，为了确保工作完成之后就要能够及时的复位，确保下一次的动作。这就要求主缸具有一定的回弹力，表示如下：当第一活塞处于初始工作状态时，其回位弹簧力一般取值为：当第一活塞达到最大有效工作行程时，要求其回位弹簧的作用力为：。同理，第二活塞回位弹簧的作用力，一般要求；根据相关的国家标准，活塞的回弹力不能超过222N，同时活塞复位的时候应该在0.3s到0.5s之间。5.2.3主缸的结构设计主缸中的首先需要选择的就是皮碗、皮圈等零部件，一般都是选择橡胶材质，在尺寸上，他们的唇口一般都比主缸的直径大1.5mm左右。主缸的缸体一般选择的材质是灰铸铁，精度要求达到H9级别，表面粗糙度为0.4μm。在整体结构中，主缸和缸体以及活塞上，根据作用以及工作要求等，会设计油孔。本次设计选择了1.7mm的油孔，总共需要设计六个。通过他们相互之间的配合关系，形成一个制动液压管理。制动主缸基本结构如下图4-1所示。1—空心螺栓；2—进油管接头；3—主缸缸体；4—后缸密封圈；5—挡圈；6—后缸活塞；7—后活塞皮碗；8—后缸弹簧；9—出油阀；10—回油阀；11—限位螺钉；12—前活塞皮碗；13—前缸弹簧图5-1串联双腔制动主缸结论在本次毕业设计中，主要研究的是小型汽车的制动器，在设计中首先明确了本次毕业设计的目的和意义，然后根据相关的资料了解了汽车制动的发展历程、发展现状以及未来发展的趋势，然后根据本次毕业设计的基本参数，对所设计制动器的基本形式畸形了选择。明确了选择浮钳盘式实心制动器。然后对其主要的参数进行了选择，对其主要的尺寸进行了设计计算，随后并对所选择的参数和型号进行了校核，已确定设计能够满足使用要求。在设计中，主要参考的资料是《汽车设计》，根据资料中所给定的盘式制动器的形式、结构、取值范围等进行了参考。同时对于本次设计所选择的盘式制动器来说，对其驱动机构以及驱动管路的布置也进行了初步的选择，但是由于并不是重点部分且水平有限，所以并没有进行计算。对所设计的盘式制动器的驱动部分进行了设计计算，对其主缸、轮缸等基本参数进行了计算选择，确定了基本的结构形式。通过本次毕业设计，不但开阔了我的知识范围，更提高了我对大学期间所学习的专业知识有了重新的认识，通过原来的理论结合现在的实际，从掌握基本知识到应用基本知识，这是一次从量变到质变的过程。通过不断的学习以及提高，会融会贯通以及理论联系实际。通过本次毕业设计提高了我发现问题、理解问题和解决问题的能力，对自己的专业知识也是一次巩固的过程。致谢本次毕业设计是在知道老师的细心指导下完成的。本次毕业设计从开始设计之初，就由于经验不足而无从下手，老师耐心的辅导，剥丝抽茧板的分析，使得我思路豁然开朗。在设计的过程中，老师更是不厌其烦的指出其中的细节问题，对我自身的知识和能力的提高都有很大的帮助。所以我最感谢的就是我的老师。我要感谢我的指导老师，他不但让我的专业知识得到了升华和提高，同时也让我感受到了知识从理论变成实际的快乐。老师带来的不仅是知识的成长，更是精神的提高和升华。同时我也要感谢大学期间的老师，正式他们一点一滴的基础课程，才形成了系统性的设计，从基础数学到专业知识，经过了理论的学校和本次实践的结构，使得我对老师们的教学有了更深层次的体会，老师之前课堂上的教诲都是句句真言。参考文献[1]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2000[2]陈家瑞.汽车构造[M].机械工业出版社.2004[3]刘惟信.机械最优化设计[M].清华大学出版社.1994[4]张静双,吴永梅,巍义等.汽车制动器设计专家系统的研究与开发[J].中国学术期刊.2004,26(5):20-24[5]吴永海.汽车液压制动系设计计算系统的设计[J].机床与液压,2007.35（12）:15-18[6]谷曼.汽车制动器综合制动性能实验台的设计[J].机械制造,2008,46（528）:14-17[7]董士琦.基于ANSYS的汽车制动盘模态分析[J].科技风,2010,8[8]陈燕.汽车制动器底板拉延成型工艺的改进[J].磨具工业,1989,6[9]刘延安.大型矿用汽车制动器的发展[J].国外金属矿采矿,1981,10[10]赖源生,戴雄杰.汽车制动器摩擦副材料选择性配对问题的研究[J].机械开发1987,3[11]邓兆详,杨善臣.汽车制动器三维参数化的设计技术分析[J].重庆大学学报,2003,26（5）[12]张元涛,谢昭力,冯引安.汽车制动器试验制动管压伺服系统建模与仿真[J].现代制造工程,2006,11[13]宁晓斌,孟彬,王磊.重型汽车制动器虚拟样机的建模与应用[J].系统仿真学报,2006,18（8）[14]李紫辉,董欣,房长江.基于CAPP的汽车制动器支架加工仿真设计[J].农机化研究,2007,07[15]杨丽英,李旗号,谢锋.汽车制动器试验台飞轮组及其装卸系统设计[J].组合机床与自动化加工技术,2008,10[16]杜家熙,沈宏,张万琴.汽车制动器试验台的计算机建模及其仿真分析[J].组合机床与自动化加工技术,2010,06[17]赵凯辉,魏朗,余强等.发动机制动工况下汽车制动器摩擦性能分析[J].汽车技术,2010,01[18]姚冠新,夏园,魏龙庆.多纤维增强汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损特性研究[J].润滑与密封,2010,35（05）[19]陈立东,李树珍,张立山等.载货汽车制动器自动水冷系统的设计[J].河北科技师范学院学报,2009,23（03）[20]王红侠,姚冠新.纤维混杂增强汽车制动器摩擦材料的研究[J].非金属矿,2009，32（03）:73-75[21]付百学.汽车试验技术[M].北京理工大学出版社.2007[22]陈效华,昌庆龄,制动器参数化设计系统概念设计[J].南京理工大学学报,2001,8[23]D.V.Tretyak,V.G.Ivanov\t