轎車滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
轎車滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì),轎車,滑動(dòng),鉗盤式,制動(dòng)器,設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：轎車滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
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1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
當(dāng)今社會(huì)，汽車在人們的生活中起著越來越重要的作用，同時(shí)，汽車的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)涉及到許多領(lǐng)域，以其獨(dú)特的安全性，經(jīng)濟(jì)性，舒適性等眾多指標(biāo)，也對(duì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車行駛的一個(gè)重要主動(dòng)性能的好壞對(duì)汽車的行駛安全有著重要影響。隨著汽車的形式速度和路面情況復(fù)雜程度的提高，更加需要高性能，長壽命的的制動(dòng)系統(tǒng)。該性能的好壞對(duì)汽車的行駛和安全有著重要的影響。[7]目前，轎車的制動(dòng)器主要是盤式制動(dòng)器。而轎車絕大部分盤式制動(dòng)器采用的是滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器?；瑒?dòng)鉗盤式制動(dòng)器是指僅在制動(dòng)盤一側(cè)設(shè)有加壓機(jī)構(gòu)的制動(dòng)鉗，制動(dòng)鉗可相對(duì)于制動(dòng)盤軸向滑動(dòng)，并借其本身的浮動(dòng)，而在制動(dòng)盤的另一側(cè)產(chǎn)生壓緊力的鉗盤式制動(dòng)器。
滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器只在制動(dòng)盤的一側(cè)裝油缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于布置，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，可將制動(dòng)器進(jìn)一步移進(jìn)輪轂，同一組制動(dòng)塊可兼用于行車和駐車制動(dòng)器。浮動(dòng)鉗由于沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，減少了受熱機(jī)會(huì)，單側(cè)油缸又位于盤的內(nèi)側(cè)，受車輪隱蔽較少使冷卻條件較好。另外，單側(cè)油缸的活塞比兩側(cè)油缸的活塞要長，也增大了油缸的散熱面積，因此制動(dòng)液溫度比固定鉗式低30至50度，氣化的可能性比較小。但是由于鉗體是浮動(dòng)的，必須設(shè)法減少滑動(dòng)處的磨損和噪聲。[17]本次設(shè)計(jì)的轎車盤式制動(dòng)器為滑動(dòng)鉗盤式。由于在此制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，對(duì)主要零件進(jìn)行了一下設(shè)計(jì)：滑動(dòng)鉗體及其支架都選用了可鍛鑄鐵，以保證其有高的強(qiáng)度和剛度；鉗體中沒有加工出制動(dòng)油缸，而將單獨(dú)的油缸裝嵌入鉗體中；活塞選用45號(hào)鋼，并做成杯形，降低噪聲和提高耐磨性；制動(dòng)鉗中有橡膠密封圈以實(shí)現(xiàn)間隙的自動(dòng)調(diào)整；摩擦制動(dòng)塊，其大部分面積要被活塞壓住，以免卷角引起尖叫聲。因此，所設(shè)計(jì)出滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器具有良好的制動(dòng)性能和效能，較少的磨損和噪聲。這將大大提高轎車制動(dòng)系統(tǒng)的性能，從而提高轎車行駛的安全性，最大限度的避免因制動(dòng)器發(fā)生故障而發(fā)生車禍。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
在國內(nèi)外的研究中，轎車的滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器早期則側(cè)重于試驗(yàn)其摩擦特性，隨著用戶對(duì)其制動(dòng)性能和使用壽命要求的不斷提高，有關(guān)其基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方面的研究也在深入進(jìn)行中，如摩擦機(jī)理的研究和制動(dòng)力噪聲的分析，制動(dòng)噪聲的分析。另外，對(duì)目前轎車的滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器的研究和開發(fā)應(yīng)注重的問題主要是提高制動(dòng)器的制動(dòng)效能，防止塵污和銹蝕，減輕重量，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，電子報(bào)警和智能化系統(tǒng)的發(fā)展，使其實(shí)用性更強(qiáng)與壽命更強(qiáng)。
摩擦機(jī)理的研究：馬保吉等的研究表面，摩擦力的產(chǎn)生機(jī)理直接決定了摩擦熱的產(chǎn)生機(jī)理。制動(dòng)開始時(shí)，摩擦制動(dòng)片在制動(dòng)系統(tǒng)管路壓力的作用下夾緊制動(dòng)盤，使盤片界面之間產(chǎn)生摩擦力。如果忽略擦料磨損的影響，可認(rèn)為制動(dòng)器吸收的制動(dòng)能量全部轉(zhuǎn)換為熱量。研究摩擦了產(chǎn)生機(jī)理的目的在于，在分析制動(dòng)副表面溫度場(chǎng)時(shí)，能夠?qū)δΣ两缑娴臒崃鬟吔鐥l件提出合理的假設(shè)。摩擦制動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量主要由兩部分組成：一部分是摩擦表面的微凸體與接觸界面的粘結(jié)和斷裂及接觸區(qū)域和周圍材料的塑性變形產(chǎn)生的熱量；另一部分是摩擦材料在一定溫度下的熱降解產(chǎn)生的熱量。第一部分中摩擦界面粘的形成和斷裂、接觸區(qū)域的塑性變形及界面第三體的塑性變形等對(duì)摩擦能影響很大。研究表明，消耗在亞表層材料的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消耗于接觸面上的能量，占摩擦熱的絕大部分，且絕大部分轉(zhuǎn)化為熱量。樹脂基復(fù)合摩擦材料子一定溫度下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而降解，降解產(chǎn)物包括固體、液體和氣體。在大氣環(huán)境下，熱降解過程是一種放熱過程，因而成為摩擦制動(dòng)中產(chǎn)生熱量的一部分。因此，摩擦制動(dòng)過程中摩擦熱主要產(chǎn)生在接觸區(qū)域具有一定厚度的界面而不是在接觸表面，在溫度場(chǎng)分析中，摩擦熱應(yīng)作為體積熱而不應(yīng)作為表面熱流從接觸表面輸入，同時(shí)接觸界面存在一定的接觸熱阻，界面的熱特性不同與摩擦材料基體的熱特性。[11]
制動(dòng)噪聲的研究：早期對(duì)制動(dòng)尖叫現(xiàn)象一般簡(jiǎn)單地歸結(jié)為當(dāng)靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)或動(dòng)摩擦系數(shù)隨相對(duì)滑動(dòng)速度的變化率小于零時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)的自激振動(dòng)問題。1980年，F(xiàn)elske用純?cè)囼?yàn)方法研究了鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)尖叫，通過增加底板剛度，制動(dòng)尖叫被成功抑制。進(jìn)入20世紀(jì)80年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步從簡(jiǎn)化模型進(jìn)入對(duì)實(shí)際制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的研究，定量的解釋制動(dòng)器噪聲的各類現(xiàn)象。關(guān)于制動(dòng)器噪聲的研究大多集中在盤制動(dòng)器，其研究較成熟，有有限元、模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)閉環(huán)耦合模式等研究方法。將東鷹等借助有限元和模態(tài)綜合技術(shù)建立了盤式制動(dòng)器制動(dòng)尖叫摩擦耦合模型，通過復(fù)特征分析，得到對(duì)應(yīng)于每階段振動(dòng)模態(tài)的阻尼與頻率，模態(tài)阻尼值揭示了哪些模態(tài)不穩(wěn)定并可能產(chǎn)生尖叫，最后運(yùn)用耦合模型研究了摩擦系數(shù)和子結(jié)構(gòu)模態(tài)對(duì)制動(dòng)尖叫的影響。管迪華等從饋入能量的角度探討了制動(dòng)尖叫噪聲分析方法，在制動(dòng)摩擦閉環(huán)耦合模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了系統(tǒng)尖叫模態(tài)的饋入能量計(jì)算方法。通過基于饋入能量的分析，可直觀的看出一些結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)噪聲的影響，如摩擦系數(shù)、制動(dòng)塊形狀、剛度及有重要影響的子結(jié)構(gòu)模態(tài)振型，并有助于分析抑制噪聲的結(jié)構(gòu)修改方案。該方法對(duì)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)制動(dòng)噪聲的分析具有指導(dǎo)意義。
預(yù)計(jì)未來幾年，轎車的滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器主要還是會(huì)從如何提高制動(dòng)盤摩擦效率，降低制動(dòng)噪聲方面發(fā)展。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本課題主要研究內(nèi)容
①、對(duì)制動(dòng)性能的分析，包括制動(dòng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；制動(dòng)效能；制動(dòng)效能的恒定性；制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。
②、滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器參數(shù)的確定；制動(dòng)器的計(jì)算；襯塊磨損特性計(jì)算；制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
③、制動(dòng)器零件的設(shè)計(jì)，包括滑動(dòng)鉗體；固定支架；制動(dòng)盤；制動(dòng)塊；活塞；制動(dòng)系統(tǒng)中的密封問題。
2.2研究方案
滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器在研究時(shí)如果對(duì)滑動(dòng)鉗式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器按其浮動(dòng)型式細(xì)分,又可分為滑動(dòng)銷式與槽式等幾種。
⑴對(duì)于滑動(dòng)銷式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器,滑動(dòng)位置的布置對(duì)制動(dòng)鉗的滑動(dòng)效果影響較大。如果滑動(dòng)銷的位置布置不當(dāng),則有可能出現(xiàn)制動(dòng)鉗的滑動(dòng)效果不佳,產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象,或制動(dòng)鉗不能回位。所以在設(shè)計(jì)滑動(dòng)銷式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器時(shí),要盡量使滑動(dòng)銷的位置靠近制動(dòng)壓力中心,以保證其浮動(dòng)的可靠性。這種浮動(dòng)型式的浮動(dòng)位置布置范圍廣,并能靈活布置。其工藝性也較好。
⑵對(duì)于槽式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器,視其所采取槽的型式是直槽還是燕尾槽。如果采用燕尾槽,則由于其燕尾槽的導(dǎo)向性好,而且,燕尾槽一般又布置在制動(dòng)壓力中心附近,所以制動(dòng)鉗的浮動(dòng)能容易保證。但與其它浮動(dòng)型式相比較,燕尾槽的工藝復(fù)雜,加工困難。另外,燕尾槽式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器在維修方面也不及其它浮動(dòng)型式方便。如果采用直槽,其導(dǎo)向性比燕尾槽差些,但工藝性則比燕尾槽好。
所以采用滑動(dòng)銷式浮動(dòng)鉗盤制動(dòng)器設(shè)計(jì)，維修方便，工藝簡(jiǎn)單。
2.3研究方法或措施
①參考《汽車工程手冊(cè)》《制動(dòng)器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》等，并在圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料。
②通過所查得的資料對(duì)滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器的工作原理，背景、現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)有所了解。
③通過所查閱的參考文獻(xiàn)及自己所學(xué)到的理論知識(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書和老師的指導(dǎo)對(duì)滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的研究和規(guī)劃，初步確定制動(dòng)器的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步的計(jì)算。
④對(duì)初步取的制動(dòng)器參數(shù)及初步進(jìn)行的計(jì)算結(jié)果結(jié)合相關(guān)的參考文獻(xiàn)和實(shí)際，進(jìn)行校核和評(píng)估，以確定最終的制動(dòng)器相關(guān)參數(shù)。然后，開始設(shè)計(jì)滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器。
本課題的重點(diǎn)是：滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器裝置結(jié)構(gòu)的零件圖及裝配圖。各個(gè)零件參數(shù)的計(jì)算。
難點(diǎn)是：要求精度高，對(duì)裝置要求的可實(shí)用性高
前期已開展工作：查閱滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器裝置結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料，了解滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器裝置的組成及裝配關(guān)系；并為進(jìn)一步周密的設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
第1-3周：查閱相關(guān)資料，了解工作原理及特點(diǎn)，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累并撰寫開題報(bào)告；
第4-6周：方案論證，深化方案具體實(shí)施步驟；
第7-10周：滑動(dòng)鉗盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的方案的具體方案設(shè)計(jì)，圖紙繪制，準(zhǔn)備中期答辯；
第11-15周：撰寫畢業(yè)論文，論文修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
5 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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