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某轿车制动器的设计分析,指导老师： 答辩人：,论 文 摘 要,汽车制动系统与行车安全和停车安全息息相关，是汽车底盘的重要组成部分。尤其是盘式制动器，在现在的轿车上应用越来越广泛，以前受制于制造成本，影响了盘式制动器的广泛应用，随着轿车需求量的大幅增加，盘式制动器的需求量更大，所以本文的选题及设计与市场实际相结合，并结合工程实际，这对于设计轿车盘式制动器非常重要。这次毕业设计是以轿车的盘式制动器为研究对象，概括了轿车制动器的国内外现状，指出了研究的目的和意义。本文设计的是浮动钳盘式制动器。然后，对盘式制动器的主要参数进行了优选，最后对制动器进行了校核计算。,制动系统,盘式制动器,制动效能,制动力,The car brake system is related to the safety of driving and parking, is an important part of the car chassis. In particular, disc brakes, in the current application of the car more and more widely, previously subject to manufacturing costs, affecting the wide range of disc brakes, with a substantial increase in the demand for cars, disc brakes greater demand, This is an urgent need for disc brakes better design and optimization design, so this topic and design combined with the actual market, combined with engineering needs, how to design a good car disc brake is very important.,目 录,制动系的作用是使汽车在行驶过程中停车，并使停止的汽车在原地不会随便移动。这是驻车制动器发挥的作用。为了保证行驶安全，汽车上必须装有制动系，驾驶员根据实际路况和自身情况，对汽车进行必要的制动。 每辆车都有一个行车制动系统和一个驻车制动系统，前者用于汽车行驶，减速或停止，通常称为脚踏制动器。后者应用于停止的汽车上使其保持静止，是通常意义上所说的手刹。,制动系有盘式和鼓式之分，盘式制动的制造成本更高，鼓式制动要相对便宜，从使用寿命来看，盘式制动寿命要长一些。维护和保养方便。 在制动的过程中，由于摩擦生热，会产生很高的温度，随着新材料的制造技术发展，在制动系上可以采用一些新材料，盘式制动器可以采用这些材料提高工作过程中的散热性能，而鼓式制动器由于不容易散热，发展受到了一定的限制。,1. 汽车使用越来越广泛，对制动性能要求也越来越高，其中汽车在行驶时和停止时的制动是我们考虑的重点，然后依据制动器的制动形式介绍了电磁式，液力式以及最常用的摩擦式制动器 2. 由于盘式制动器的优点多，而且随着生产力水平的提升，以及成本的降低，盘式制动器愈来愈多的运用到汽车的生产之中，而盘式之中又以钳盘式制动器运用的最为广泛，因此本文决定设计钳盘式制动器。,2.1 制动系统的基本概念,图1.1 汽车制动系组成1-制动助力器； 2-制动灯开关； 3-驻车制动与行车制动警示灯； 4-驻车制动接触装置；5-后轮制动器； 6-制动灯； 7-驻车制动踏板； 8-制动踏板；9制动主缸；10-制动钳；11-发动机进气管； 12-低压管； 13-制动盘,2.2 鼓式制动器结构形式,鼓式制动器出现要比盘式制动器要早很多。现在很多轿车、货车、客车依然采用鼓式制动器，有内张型和外束型之分，外束型制动器曾经应用在中央制动器，现在的汽车大多没有中央制动器，应用很少，这里不再介绍。所以通常意义的鼓式制动器指的是内张型,2.3 浮动钳盘式制动器,浮动钳盘式制动器主要由制动钳体、制动钳支架、摩擦制动块总成、制动盘组成,制动时，如图所示能够表示出盘式制动器的工作原理，从工作原理可以分析出制动器的工作过程。驾驶员踩下制动踏板，通过杠杆的作用，第一次扩大制动踏板力，液压油在制动踏板力作用下，推动活塞腔中液压油，由于液压油不可压缩，从较大容积流入到较小容积内部，促使制动力第二次放大制动力。促使制动盘紧紧夹住制动盘。目前来说，盘式制动器的应用越来越广泛，在家用车领域基本已经代替鼓式制动器成为标准配置。,图中为某中级轿车盘式制动器的工作原理图1.制动盘 2.制动钳体 3.制动块总成 4.带磨损报警装置的制动器总成5.活塞 6.制动钳支架 7.导向销,2.4该轿车制动器结构的最终选择,盘式制动器具有以下优点： （1）制动过程稳定。盘式制动器制动时，其制动效能变化稳定，对摩擦系数要求较低，而且其制动盘相对于鼓式制动器散热性能好，温度、水的敏感性不高。有利于高速制动或者长时间制动时制动性能的稳定。（2）盘式制动器相对于鼓式制动器尺寸小、质量小、散热良好。（3）盘式制动器的制动力矩稳定，而鼓式制动器则平衡性能不好。（4）盘式制动器因其制动盘散热面积大，并且带有散热孔，故长时间制动时热稳定性能较鼓式制动器而言比较好，所需的制动力也小于鼓式。（5）制动力和车速没有明显的关系。,综上所述，该轿车最终选择盘式制动器。,3.1 制动过程受力分析,整车平面力学分析,对后轮接地点取力矩：,对前轮接地点取力矩：,由于前后轴所产生的重力对汽车前轮以及后轮的反向作用力集中作用在轮胎上，对应的关系为,不同制动强度下的前后轴荷分配,根据以上受力分析可以得出轿车前后轮轴荷分配比为 后轮占45%同时前轮为55%,4.1制动盘选择,制动盘可采用的制造材料较多，比如铸铁或者是陶瓷材料。一般用铸铁材料，添加Ni，Cr合金可提高制动盘的刚度和强度。制动盘在制动的时候，由于制动时汽车行驶速度不同，速度较大时，承受的制动载荷更大，速度较低时，承受的制动载荷较小。这些载荷可以分解为水平方向和垂直方向的作用力。制动盘表面粗糙度要求很低，加工精度要高。,本文选用的材料为合金铸铁，前通风盘，后实心盘。,4.2制动盘选择,使用的原料选择时，常常使用质地较高的材质，以确保其的相对可靠性。,4.3 制动钳的选择,1.为了削减传递到制动液的热量，在杯形多活塞的开口端设计的靠近制动衬块背板。 有些开口端为阶梯形的活塞，在两个相对较小的圆面形成在同一平面上活塞铸造铝合金或钢制造。2. 为了提高耐磨损性能，活塞的工作表面进行镀铬处理。当卡钳体由铝合金制成的,4.4摩擦材料选用,1.制动的摩擦材料应该具备高而且稳定的摩擦系数，良好的散热能力，不会因温度的上升而出现剧烈的下降，而是稳定在一个定值左右，与此同时其还应具备有耐磨性好， 吸水率低，挤压和耐冲击性等能力。 2.因此选定棉纤维和树脂基粘合剂，再添加有其他的有助于摩擦性能调节（如由无机粉末和橡胶，聚合物树脂与石成）的材料。,论文总结,这次毕业设计是以轿车的盘式制动器为研究对象，概括了轿车制动器的国内外现状，指出了研究的目的和意义。首先,对盘式制动器和鼓式制动器的结构特点进行了分析比较。本文的设计是浮动钳盘式制动器。其次设计了盘式制动器的主要参数，包括制动盘的直径、厚度、摩擦衬块的面积、内径以及外径，以及制动过程中同步附着系数。然后进行了制动器的设计和计算,包括摩擦衬片磨损程度以及磨损特性的计算、制动器的热容量和温升以及盘式制动器的制动力矩的校核与计算，最后对制动器的主要零部件进行了设计与校核。 这次毕业设计的过程中，学习到了很多制动系统的知识，包括制动系统的结构、类型、制动的工作原理和工作过程、制动器的设计计算方法以及优化设计过程。但是在设计过程中，遇到了一些困难和挫折，通过询问和请教周围的同学，请教指导老师，解决了制动器设计计算过程中的种种问题，在使用画图软件的过程中，不知道如何更好的画图，如何合理的设计零部件的结构等，通过不断的摸索和请教学习，在设计思想和设计方法上有了大幅度的提高，在以后的设计制动器过程中采用不同的设计软件以及优化软件来对比分析，提高设计和优化的准确性以及稳定可靠性。,致 谢,在这次设计完成之时，四年紧张而又充实的大学生活就要画上句号了。大学的时光对我而言是一个非常美好的回忆，在这四年中，我学会了很多东西，我相信通过这四年的洗礼，我在以后的工作和生活中可以走得更远更好! 首先，感谢我的毕业设计指导赵利华老师。从毕业设计的选题、提纲的议定、研究方法、篇章结构、理论指导、修改直至最后的各个环节都给予了极大的支持和帮助。其次，在做设计的过程中，要感谢和我一起做毕业设计的同学。同学之间的相互学习和相互帮助最终克服了许多困难，我才能顺利的完成此次毕业设计。 最后，感谢所有课程的授课老师。在四年的学习中，是他们的悉心教导才使我对专业的认识不断加深，并最终完成我的大学四年求学生涯。在此，对所有老师表达最由衷的感谢。,感谢各位专家耐心聆听,指导老师：赵利华 答辩人：张学超,中北大学信息商务学院,
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