家用轿车鼓式制动器设计开题报告及文献综述

一、选题依据1、研究领域汽车部件设计2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值鼓式制动器是利用摩擦力实现驻车或使行驶中的汽车减速、停车的装置,由于制动效能高、结构简单、价格便宜,在汽车上得到广泛的使用。虽然制动器结构简单,但是其工作环境复杂,制动过程中伴随摩擦接触和机械振动,涉及多体动力学、摩擦学和接触力学等多种理论。基于以上原因,对鼓式制动器制动过程的研究,尤其是如何提高制动性能的研究,有很好的应用价值。3、目前研究的概况和发展趋势汽车制动系统是车辆系统中的重要组成部分，从汽车诞生起，就一直是人们关注和不断完善的结构。鼓式制动器因其结构紧凑、性能可靠，制动功率大且便于安装驻车装置等优点，目前广泛应用于中、重型载货汽车和客车的前、后轮以及轿车后轮的制动。相对于国外对于制动器的研究来讲，我们国家的研究起步较晚，而随着国家的不断重视和加大投入，国内对于制动器的研究也正在逐渐开始向着结构改进和热分析方向过渡。为了发挥鼓式制动器的优势，克服其主要缺点，研究工作和技术改进一直都在进行中，特别是对鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究。这些研究工作的重点是制动器结构和实际使用因素等对制动器的制动效能及其稳定性等的影响，研究取得了一些重要的成果，一定程度上提高了制动器的性能，使得现代鼓式制动器应用有着极好的前景。10二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题本毕设对捷达轿车鼓式制动器结构进行设计，进行必要的强度校核，并利用计算机绘制相关零部件的图形。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）制定出轿车鼓式制动器的总体设计方案，并对该方案进行评价；（2）对轿车鼓式制动器方案中具体部件进行理论计算和校核；（3）根据计算和校核结果对轿车鼓式制动器进行结构设计并绘图；3.本论文（设计）预期取得的成果通过本次设计，将对汽车的结构具有更深入的认识，掌握汽车零部件设计过程， 并能熟练应用计算机辅助软件进行设计，不仅能够将所学专业理论知识应用于实际， 更为今后的工作积累更多的理论知识和提高解决实际问题的能力。预期提交以下成果：（1）捷达轿车鼓式制动器的详细结构设计；绘制两张 A0 的设计图纸，并用三维软件绘制三维图；（2）书写设计说明书；（3）翻译一篇与轿车鼓式制动器相关的外文文献，不少于 2000 字。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；（1）首先翻阅各种资料，了解本设计的意义，研究概况和发展趋势；（2）完成开题报告；（3）鼓式制动器结构形式选择；（4）鼓式制动器的设计及参数的确定（5）利用三维软件绘图；（6）撰写论文2.论文（设计）进度计划第 1 周：明确设计主要任务和内容第 2 周：查阅相关资料第 3 周：撰写开题报告第 4 周：完成毕设开题报告第 5 周：拟定轿车鼓式制动器结构方案设计第 6 周：轿车鼓式制动器结构设计第 7 周：轿车鼓式制动器结构设计第 8 周：轿车鼓式制动器主要部件校核第 9 周：轿车鼓式制动器图纸绘制第 10 周：轿车鼓式制动器图纸绘制第 11 周：轿车鼓式制动器装配图绘制第 12 周：与轿车鼓式制动器设计相关的外文文献翻译第 13 周：撰写毕业论文第 14 周：撰写毕业论文，整理毕业设计资料第 15 周：毕业设计答辩四、需要阅读的参考文献1王吉忠，郭非，丁春雷. 某型鼓式制动器底板有限元结构分析J. 制造业自动化. 2015(05): 59-61.2 李强. 鼓式制动器的热固耦合分析J. 机械设计与制造. 2015(03): 129-131.3 崔功军，卢磊，吴娟. 鼓式制动器摩擦副热力耦合分析J. 矿山机械. 2015(04): 51-55.4 韩永印. 基于差分进化的粒子群算法的鼓式制动器多目标优化设计J. 计算机应用研究. 2015(06): 1663-1666.5 范久臣，孙雪梅，李洪洲，等. 多次紧急制动工况下的鼓式制动器热-结构耦合分析J. 北华大学学报(自然科学版). 2015(03): 410-416.6 孙雪梅，范久臣，李洪洲，等. 基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析J. 北华大学学报(自然科学版). 2015(03): 417-420.7 包圳，苏小平，张桃沙. 汽车鼓式制动器热结构耦合分析与仿真J. 机械设计与制造. 2015(08): 189-192.8 张方宇，桂良进，范子杰. 鼓式制动器热-应力-磨损耦合行为的研究J. 汽车工程. 2016(04): 466-472.9韩文明，吕振华.关于鼓式制动器效能因数变化特性的新探讨J公路交通科技， 2014,21(5):128-131,140.10宁晓斌，张文明.矿用汽车鼓式制动器制动效能因数的仿真分析J.有色金属， 2010,57(2):120-124.11 尹淼晶，李金洪，马陆娟，等. 基于 FEM 的鼓式制动器性能评估手段J. 汽车技术. 2016(08): 23-26.12 刘燕斌，黄超杰，杜. 鼓式制动器热衰退的抑制J. 科技风. 2016(18):18-19. 13Aleksander Yevtushenko，Michal Kuciej. Temperature and thermal stresses in a pad/disc during brakingJ.Applied Thermal Engineering, 2010, (30):354-359.14 C. Hohmann, K. Schiffner, K. Oerter, H. Reese. Contact analysis for drum brakes anddisk brakes using ADINAJ.Computers and Structures,2012,72:185-198.15 J. M. Lee, S. W. Yoo, J. H. Kim, C. G. Ahn. A study on the squeal of a drum brake whichhas shoes of non-uniform cross-section J. Journal of Sound and vibra-tion,2014,240(5):789-808.附：文献综述文献综述汽车制动系统是车辆系统中的重要组成部分，从汽车诞生起，就一直是人们关注和不断完善的结构。传统汽车制动系统的结构形式主要有：机械式、气动式、液压式、气液综合式，且基本都是采用摩擦制动，以达到车辆停止或减速的目的，因此，均可称为摩擦制动器。摩擦制动器一般可分为鼓式制动器和盘式制动器两种，都是由固定元件和旋转元件组成，只是两种元件的外形不同，鼓式制动器因其结构紧凑、性能可靠，制动功率大且便于安装驻车装置等优点，广泛应用于中、重型载货汽车和客车的前、后轮以及轿车后轮的制动。鼓式制动器有内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆柱面为工作表面，在汽车上应用广泛；后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面，目前只有极少数汽车用作驻车制动器。内张型鼓式制动器都采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一端承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠到制动鼓内圆面上，产生摩擦力矩。以液压制动轮赶作为制动蹄促动装置的制动器称为轮紅式制动器，以凸轮作为制动蹄促动装置的制动器称为凸轮制动器， 以楔作为制动蹄促动装置的制动器称为模形制动器。外张方向与制动鼓转向相同的制动蹄称为领蹄，张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反的制动蹄称为从蹄。按制动蹄分类，鼓式制动器可分为领从蹄制动器、单向双领蹄制动蹄和双向双领蹄制动器、双从蹄制动器、单向自增力式制动器、双向自增力式制动器等。鼓式制动器虽然结构简单，但由于其工作环境复杂、制动过程中伴随摩擦接触和机械振动，结构应力分布复杂。因此对制鼓式动器的研究涉及多体系统动力学、摩擦学、材料学等。国内研究现状：国内鼓式制动器从的 50 年代到 80 年代在国内无重大发展,一直使用内涨鼓式制动器内涨鼓式制动器这种制动器由一个制动鼓、两块弧形摩擦片、工作油缸(空气制动中用凸轮)及弹簧等组成.摩擦面是制动鼓的内表面.它被广泛的应用在国产的各种车辆上,是 80 年代以前国产汽车使用的主要制动器,有多种形式如:双向单领蹄、单向双领蹄、双向双领蹄等。制动中起主导作用能提高制动效率的制动蹄称领蹄,它与车轮的转向有关。正常行驶中的领蹄倒车中变为从蹄,所以单向双领蹄的结构不能用作后轮制动器。虽然这种制动器结构简单,也能满足需要,但由于构造原因,散热问题一直解决不好;而且它的输出力是非线性的,有增力作用;这就使刹车的平顺性解决不了。所以盘式制动器已成了鼓式制动器的换代产品。我国只在 80 年代后期引进的车型上有应用,如桑塔那、奥迪等.而且还需要整套进口,我们国内还不能生产。80 年代中期以后，汽车工业向高速度、高效率、节能、轻量化方向发展，制动系统也得到了不断的完善。汽车普遍采用前盘后鼓式制动器，在车辆中鼓式制动器得到了更广泛的应用。普遍旳鼓式制动器仍然存在着制动效能不稳定、摩擦副压力分布不均勻等缺点， 因此现在国难日研究方向针对于易于发生热衰退、水衰退和机械衰退等问题。对制动效能的深入研究，对提高制动器性能有重要意义。宁晓斌等应用仿真软件，建立了汽车鼓式制动器仿真模型，并计算出制动器效能因数。针对摩擦衬片压力分布不均勾的问题，吕振华等分析其变化特性，采用新的评价指标，评价各种型式的鼓式制动器， 并提出制动蹄分为两部分的结构型式可显著提高制动效能。所以，为了发挥鼓式制动器的优势，克服其主要缺点，研究工作和技术改进一直都在进行中。国外研究现状：在过去的100 年间,国外汽车鼓式制动器的发展大体经历了以下过程:从原始的机械装置过渡到拉索鼓式制动器和杆件鼓式制动器,从最初是将制动器安装在后轮发展到全轮使用制动器,继而又出现了采用液压系统和带真空加力器的制动器以及带有电控的鼓式制动器。早期的机械制动界时代最早的制动器,很有可能是安装在动力传动系统中。1902 年的“奥兹莫比尔”R 型车装有外接触的带式制动器。一些早期的轿车装有控制后轮的机械啮合制动器。福特公司 1908 一 1927 年间制造的 T 型车、1903 年的 A 型车装用过一种动力传动系统制动器。、但随着车辆的功率、重量、最高车速及道路安全间题的增多,复式、半圆形及内张鼓式制动器这样一些更为先进的机械式车轮制动器问世。鼓式制动器最初被用于后车轮,后逐渐普及到四轮。福特公司 1928 年 A 型车的四轮均装有机械鼓式制动器。通用汽车公司 1924 一 1925 年间生产的各型车均采用四轮机械鼓式制动器。机械鼓式制动器的另一重要发展是自增力双自紧制动蹄片技术方案的出现。但这种产品结构复杂,且成本高。随着汽车自重的增加,助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。1932 年生产的重量为 286Okg 的凯迪拉克 V16 车四轮均采用直径 419,1mm 的鼓式制动器,并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于 1932 年推出 V12 轿车,该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。液压制动霖时代液压制动器是继机械制动器后的又一重大革新。DuesenbergEight 车率先使用了轿车液压制动器。以“克莱斯勒”为商标的四轮液压制动器于 1924 年问世。通用和福特分别于 1934 年和 1939 年采用了液压制动技术。但直到 50 一 60 年代,液压助力制动器才成为现实。盘式制动界盘式制动器的出现使美国汽车在制动性能方面有了量的飞跃。与鼓式制动器相比,盘式制动器具有如下特点:良好的停车性能; 扭矩输出高,且结构紧凑、质量较小;较高的抗热衰退性;较佳的抗湿性(可自动擦干); 自动调节间隙功能(无需定期进行机械间隙调整)。1965 年,批量生产的福特雷鸟与林肯大陆两车均采用了 Kelsey 一 Hayes 前轮盘式制动器。雪佛莱克尔维特车使用了 4 轮盘式制动器。此后,盘式制动器开始流行。而鼓式制动器已从早期的运动学、动力学和摩擦学分析阶段逐步过渡到热学和热弹耦合阶段。早在 1954 年，H.Hasselgruber 在忽略物体热变形的影响的假设前提下，对制动器热应力问题进行了研究，粗略的估算了热应力的分布规律。美国赛耶工程学院 Kennedy、Ling 在 1974 年第一次将热弹有限元方法应用在制动器的磨损、摩擦仿真模拟中。此后又有 Watson Daniel Pantusoa、JM. LEE、D. Severin、D. C. Barton 等都利用有限元分析模型对制动器的磨损、噪音和热弹性耦合等问题进行了深入的研究，这些研究使得提高鼓式制动器性能有了可行性。发展趋势为了发挥鼓式制动器的优势，克服其主要缺点，研究工作和技术改进一直都在进行中，特别是对鼓式制动器工作过程和性能计算分析方法的研究。这些研究工作的重点是制动器结构和实际使用因素等对制动器的制动效能及其稳定性等的影响，研究取得了一些重要的成果，也得到了一些比较可行、有效的改进措施，一定程度上提高了制动器的性能。现由本科所学知识，对鼓式制动器进行简单的设计。