毕业设计（论文）-现代朗动盘式制动器设计.docx

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1、现代朗动盘式制动器设计摘要本设计是针对盘式制动器进行的优化设计。通过摩擦片的中心圆半径，摩擦片直径，活塞直径，制动盘厚度，油缸内的油压，制动盘的直径等数值对盘式制动器的影响来进行优化设计。通过以上设计变量对制动器的性能及结构安排的合理性，以及制动时间、制动盘的厚度为优化设计的目标，来限定约束条件。通过以上优化设计可以得出盘式制动器较合理的尺寸。关键词：盘式制动器、优化设计AbstractThis design is a optimized plan for disc brake .It optimizes the design though theinfluence of the radius

2、 of center circle of friction sheet, the diameter of friction sheet,the diameter of piston, the deep of dish brake, the oil pressure in oil jar, the diameterof disc drake and so on .It limits the condition of restrain by the design variableinfluent the function of disc brake, reasonable of the plan

3、of structure, and the time oflimitation, the deep of disc brake as the aim of optimized plan. We can conclude thereasonable dimension of disc brake though the optimized design of the about.Keyboard： disc brake optimum design汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。伴随着计算机水平的飞速发展，计算机已经逐渐成为汽车设

4、计的最有力的工具，无论是从汽车的燃料经济性考虑，还是从其外观性，空间布置等等，无一不渗透着计算机的使用。随着科技的进步，汽车工业在中国的大地也迅速蓬勃发展起来。但是，我国本身的汽车设计、生产水平与外国相比还有着一段差距。所以出现了目前的许多中外合作汽车公司，以引进技术、资金为目的，大大提高了中国的汽车产量与质量，预计到2010年，我国汽车的保有量将增加到2600多万辆。众所周知，我国是一个人口大国，人口占世界的1/5,所以2600多万对于我们来说还只是一个小数字。若按一个三口之家每家一辆来计算，中国到2010年汽车保有量至少应达到2-3亿辆。要达到这个目标，就必须提高我国现有的汽车生产、设计水

5、平，就好像当年的福特汽车公司一样，是汽车的售价降到普通老百姓所能够接受的水准。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能.长寿命的制动系统。制动器安其耗散汽车能量的方式区分，有摩擦式.电池式.惯性式.挡板式等。电池式制动器滞后作用小，易于连接且街头可靠，但价格高，主要用在部分重型车及汽车列车上;惯性式制动其主要用于小型挂车,其特点是牵引车和挂车之间不许任何管路连接。目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式.盘式和带式三种。盘式制动器首先出现在欧洲的竞赛车和小轿

6、车上。它与鼓式制动器相比有以下优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动器沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现自动调整，其他保养修理作业也较简便。在世界各国，特别是西欧各国，盘式制动器已广泛用于小轿车的前轮上。但盘式制动器也有不足之处：效能较低，故用于也压制动系时所需制动促动管路压力高，一般要用伺服装置；兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复

7、杂，因而在后轮上的应用受到限制。我们进行汽车盘时制动器的优化设计，就是为了避免其不足，发扬其优点。在这里，以小轿车为例，并且前后轮都使用盘时制动器为前提条件的。优化设计是现代化设计方法的重要内容之一。它以数学规划为理论基础，以电子计算机为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下，寻求满足预定目标的最佳设计。优化设计能比较好地把现代设计理论和经过长期实践验证的设计内容结合起来。一般的工程设计都有许多种可行的设计方案。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高，更加需要高性能.长寿命的制动系统。制动器安其耗散汽车能

8、量的方式区分，有摩擦式,电池式.惯性式.挡板式等。电池式制动器滞后作用小，易于连接且街头可靠，但价格高，主要用在部分重型车及汽车列车上；惯性式制动其主要用于小型挂车，其特点是牵引车和挂车之间不许任何管路连接。这种传统设计方法的设计过程可概括为“设计一一分析一一再设计”的过程,即首先根据设计任务及要求进行调查,研究和收集有关资料，参照相同或类似任务现有的已完成的较为成熟的设计方案，凭借设计者的经验，辅以必要的分析计算，确定一个合适的设计方案，并通过计算，初步确定有关参数，然后对初定方案进行必要的分析及较核计算；如果某些设计要求得不到满足，这可进行设计方案的修改，设计参数的调整，并再次进行分析及较

9、核计算，如此多次反复，直到获得满意的设计方案为止。显然，这个设计过程是人工试凑与类比分析的过程，不仅需要花费较多的设计时间，增长设计周期，而且只限于在少数几个候选方案中进行分析比较。我国开始从事这方面的研究与应用较晚。值得注意的是，虽然在机械设计中采用最优化技术的历史很短，但其进展的速度却是十分的惊人的。无论在机构综合、通用机械零部件设计，还是在各种专业机械和工艺装备的设计都由于采用了最优化技术而取得了显著成果。汽车工业的新技术不断引进和采用，特别是汽车CAD、CAE、CAM一体化技术的进步，为我国汽车工业形成独立自主开发能力创造了良好的条件，也大大提高了工程技术人员素质和水平，其中汽车优化设

10、计理论与方法，得到了推广和普及。本次毕业设计的课题也就是“钳盘式制动器的优化设计”，力求利用制动器使用的普遍性环境因数，通过数学建模，选定一种优化方法，得到一个适用范围广的专门针对钳盘式制动器设计的通用优化程序。通过这个程序输入不同的使用设计参数，能针对性地得出一个适用于某一特定车型的制动器主要构件尺寸来。这对于那些面临着要进行多型号小批量生产并且客户的要求在不断地改变的企业来说，有一个这样能根据不同需求设计出产品的程序将大大减少设计的工作量并节省从客户发单到开始生产的时间，从而增强企业的竞争力。要做好一个这样的优化设计的程序来，首先必须了解制动系和汽车对制动系的要求并由此深入到对制动器的认识

11、，包括制动器的主要性能参数和盘式制动器的结构型式分析等等；接着要了解优化和其所使用的方法，什么是优化设计、优化设计的作用和优化设计的数学模型的建立等等都需要知道；再下来就是进行钳盘式制动器的实际的优化设计过程了，通过对前面的制动器的分析和优化的了解，对钳盘式制动器进行数学建模、确定约束条件并选用一定的优化方法进行优化设计，得出优化设计程序；最后，通过程序的运行得到优化值并进行CAD绘图,对此进行分析以验证设计的正误和缺陷。通过这次的毕业设计工作，我将学会怎样进行一项工业产品的设计，尽管还不怎样成熟。毕业设计是一个原来所学课程的知识的综合运用并要进行一定的课外知识自学的过程，通过这一过程将极大地

12、培养实际工作能力。经过这次锻炼，我们都获益匪浅。但是由于本人是初次进行这样的综合性较强的独立设计工作，经验和水平都很有限，文中不免有纸漏和错误之处，殷切希望得到老师们的批评指正。3第一章设计任务与总体方案的确定11.1 设计任务11.2 总体方案选择与论证11.2. 1汽车制动系功用及组成11.2. 2制动器设计的一般原则11.2. 3制动器发展过程21.2. 4盘式制动器31.3制动系统性能要求4第二章制动器设计72.1.同步附着系数的选取72. 2制动器效能因数92. 3制动器受力分析与力矩计算92. 3. 1制动受力分析92. 3. 2制动力矩的计算102. 4制动器主要元件112. 5

13、制动器性能132. 5. 1摩擦衬块的摩擦特性132. 5. 2制动器设计具体评价指标15第四章总结19致谢2021参考文献第一章设计任务与总体方案的确定1.1 设计任务本设计任务要求为一轻型轿车(总重1.5T)设计前轮盘式制动器。设计思路是：先初步熟悉设计内容，要求；然后到图书管，实验室及老师处查找关于制动系，盘式制动器的资料；并借助实验室解剖车上固定钳等多方面的资料基础上进行总体方案选择，论证，并进行优化计算及校核，最后性能校核。1.2 总体方案选择与论证1. 2.1汽车制动系功用及组成汽车制动系是制约汽车运动的装置，有三种基本方法:1 .使汽车减速直至停止；2 .使汽车下坡时不至超过一定

14、速度；3 .使汽车能可靠地停放在斜坡上。1. 2. 2制动器设计的一般原则为了使汽车制动性能更好的符合使用要求，设计制动器时应全面考虑以下问题。(-)制动性能制动器在单位输入压力或力作用下所输出的力或力矩称为制动器效能。常用一种称为制动器效能因素的无因次指标进行评价。制动器效能因素定义为，在制动鼓或盘的作用半径上所得到的摩擦力与输入力之比。Mu/R Ff即 k=Mu/(F()R), I I ,用_ini_k 制动器效能因素Fo,I Fo IMu-制动力矩 Fo输入力就钳盘式制动器而言，上图，两侧制动块尺寸对制动盘压紧力Fo制动盘之间两个作用半径上所受摩擦力为2Ff=2fFo此外f为制动衬块与制

15、动盘之间的摩擦系数。所以钳盘式制动器效能因素为：k = 2Ff/Fo=2fFo=2f显然，有n个旋转制动盘的多片全盘效能因数为k=2nf（-）制动效能稳定性制动效能稳定性取决于其效能因数k对摩擦系数f的敏感性（dk/df）o而f是一个不稳定因数。影响摩擦系数的因数除摩擦副材料外，主要是摩擦副表面温度和水湿程度，其中经常起作用的是温度，因而制动器热稳定性尤为重要。从上面分析可知，盘式制动器效能稳定。所以应效能因数k对f敏感性低的制动型式，还要摩擦材料有好的抗衰退性和恢复性，还应使制动盘（鼓）有足够的热容量及散热能力。（三）制动间隙调整简便性制动间隙调整是汽车保养中较频繁的作业之一，所以选择调整装置的结构形式和安装位置须简便，所以最好用制动调整装置。（四）制动器的尺寸及质量随着车速的提高，行车稳定性就很重要，这就导致了轮胎尺寸要小，为保证足够制动力矩，往往制动器难以以在轮毂内安装，这就要求设计若在小型话，轻量话的前提下通过精心设计达到所需制动力矩。