汽车制动系统的设计及仿真

汽车制动系统的设计及仿真 摘要：汽车的制动系是汽车行车安全的保证，许多制动法规对制动系提出了许多详细而具体的要求，这是我们设计的出发点。 从制动器的功用及设计的要求出发，依据给定的设计参数，进行了方案论证。对各种形式的制动器的优缺点进行了比较后，选择了浮动钳盘的形式。这样，制动系有较高的制动效能和较高的效能因素稳定性。随后，对盘式制动器的具体结构的设计过程进行了详尽的阐述。 选择了简单液压驱动机构和双管路系统，选用了间隙自动调节装置。 在设计计算部分，选择了几个结构参数，计算了制动系的主要参数，盘式制动器相关零件的设计计算。 关键词: 制动器，同步附着系数，制动盘，制动钳 Automobile brake system design and simulation Abstracts：The braking system in a vehicle guaranteed the safety of driving .Many rules and regulations have been made for the braking system in detail, which is the starting of our design. Firstly, I demonstrate the project on the base of the function of the brake, And analysis their strong point and shortcomings .I choose the form of front-disked. In this way, the braking system have higher braking efficiency and high stability of the performance factors. Subsequently, the specific structure of the disc brake design was elaborated in detail. I designed the hydraulic drive system and two-pipe system and selected clearance automatic adjusting device. In the calculate part .I chosen several structural parameters, calculated the main parameters of the braking system drive mechanism. Key words：disc brakes，synchronous attachment coefficient，brake disc，brake caliper 目 录 1 绪论1 1.1 课题研究的目的及意义1 1.2制动系统研究现状1 1.3课题设计思路3 2制动系统概述5 2.1制动系的类型5 2.2汽车制动系统组成5 2.3 制动器的组成6 2.4 制动器的要求6 2.5 制动器的种类8 3 汽车参数计算15 3.1汽车的基本参数15 3.2 制动系的主要参数及其选择16 3.3 盘式制动器的结构参数与摩擦系数的确定17 3.4 制动衬块的设计计算19 3.5 摩擦衬块磨损特性的计算20 4 制动器主要零件的结构设计22 4.2 制动钳22 4.4 摩擦材料22 4.5 盘式制动器间隙的调整方法及相应机构23 4.6 制动驱动机构的结构型式选择与设计计算23 结 论26 参考文献27 致 谢28 附 录29 I 3 太原工业学院毕业设计 1 绪论 1.1 课题研究的目的及意义 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。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。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响，如果此系统不能正常工作，车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。 汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置，而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，必须为汽车配备十分可靠的制动系统。车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务[3]。 现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。 1.2制动系统研究现状 目前，车辆主要还是采用盘式和鼓式制动的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现状有所提高，但是与鼓式制动器比起来还是贵很多。当然，气压盘式制动器的性能更优越，内衬的使用寿命更长，维修间隔和保养技术有进一步提升。 摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变，这对盘式制动器的发展来说是一个契机，可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行，而鼓式制动器的材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。 因此，汽车制动器未来的发展重点是浮钳式盘式制动器。尤其是在前轮安装的通风盘式制动器又是发展重点。另外，作为需要再增大制动力的一种制动产品，双盘式制动器在商用车应用的气压式双盘式制动器将是未来的发展方向。后轮盘式制动器中，带驻车制动器功能的盘中鼓式制动器将是未来发展的一种趋势。随着BBW技术的发展，盘式电动制动器是未来发展的重点方向。 在材料选择方面：80年代以前，国内外都主要采用有石棉树脂型摩擦材料用于汽车制动，但因石棉摩擦产生有毒粉尘吸入人体后对肺产生影响，以及产生环境污染，同时在高速、高温下，石棉材料的强度、摩擦系数、耐磨性能等均下降，因此，汽车制动系无石棉化已是一种必然的发展趋势。国外从70年代就开始禁止采用石棉做制动材料，我国在1999年修改的GB12676——1999法规也明确规定“2003年10月1日之后，制动衬片应不含石棉”。目前国际上第三代摩擦材料诞生——无石棉有机物NAO片。主要使用玻璃纤维、芬香族聚酰纤维或其他纤维作为加固材料。其主要优点是：无论在低温还是高温都保持良好的制动效果，减少磨损，降低噪音，延长刹车盘的使用寿命，代表目前摩擦材料的发展方向。 目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本地特点，也在研究新型摩擦材料，比如有河北够工业大学所承担的科研项目“代替石棉制品汽车制动摩擦片的研制”中，采用当地的海泡石纤维来研制摩擦材料取得初步成功；西安交大和广东省东方剑麻集团有限公司联合研制采用剑麻作为增强纤维也初步取得成功，根据报道该制动器摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均能达到国家标准、具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。另外，国内还有人研究采用水镁石做摩擦材料。不同的纤维有不同的优缺点，因此研制一种比较符合各种要求的摩擦材料也就成为人们的追求。但不管如何，未来汽车制动摩擦材料必须是环保化、安全化、轻量化以及低成本的原则。 另外，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的液压为主的传统控制系统。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸在不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动平稳系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化