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大 學 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目:金杯載貨汽車的制動系統(tǒng)設計 系 部 名 稱 專業(yè)班級 學生姓名 學 號 指 導 教 師 一、 本課題的研究目的和意義 汽車制動系是用以強制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車的車速保持穩(wěn)定以及使停駛的汽車在原地（包括在斜面上）駐留不動的機構。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，為了保證行車安全，汽車制動系的工作可靠性顯得日益嚴重。也只有制動性能良好、制動系工作可靠的汽車，才能充分發(fā)揮動力性能。 隨著車輛技術的進步和汽車行駛速度的提高，發(fā)達國家正在將大量先進技術應用到提高商用車的制動性能方面。除了傳統(tǒng)的制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、驅動防滑系統(tǒng)（ASR）、電子控制系統(tǒng)（EBS）、巡航控制系統(tǒng)（ACC）燈系統(tǒng)外，制動系統(tǒng)的零部件如空壓機、制動器燈技術領域也日益模塊化、高可靠性發(fā)展。近幾年伴隨著中國商用車的迅猛發(fā)展，其制動系統(tǒng)也發(fā)生著深刻的變化，主要體現(xiàn)在制動系統(tǒng)總體性能的逐步提高和電子化的應用等方面。 我國目前將GB12676—1999《汽車制動系統(tǒng)結構、性能和實驗方法》、GB7258—2004《機動性運行安全技術條件》、GB/T13594—2003《機動車和掛車防爆制動性能和試驗報告》GB18565——2001《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法》等作為汽車制動標準中最為重要的汽車制動系統(tǒng)的強制性標準。它們對汽車行車制動、應急制動和駐車制動系統(tǒng)的結構、性能要求和評價方法做出了明確的規(guī)定。其中，有關應急制動、制動系統(tǒng)部分失效時的剩余制動性能和行車制動系統(tǒng)雙回路控制的規(guī)定對商用車安全性的提高更具有重要的意義。 本設計根據(jù)金杯載貨汽車的整車參數(shù)進行汽車前后軸載荷計算；前后軸所需最大制動力矩計算；前后軸制動力矩分配理想曲線的分析以及制動系統(tǒng)中主要組成部件的計算、分析以及確定各部件的設計方案，以使汽車制動系統(tǒng)的零部件滿足汽車制動的需要。使前后軸制動力分配符合或接近理想制動力分配的要求，從而提高汽車制動時的制動效能以及制動效能的穩(wěn)定性，提高汽車的行駛安全性。 通過本次設計可綜合運用《汽車構造》、《汽車理論》、《汽車設計》、《專用車輛設計》等課程的知識，達到綜合訓練的效果。對汽車制動系統(tǒng)各部分的組成及功用有了更深入的了解。由于本題目模擬工程一線實際情況，自己通過畢業(yè)設計可與工程實踐直接接觸，強調設計的獨創(chuàng)性和實用性，培養(yǎng)和提高設計者獨立分析問題和解決實際問題的能力，為今后適應工作崗位和創(chuàng)造性地開展工作打下堅實基礎。 二、 本課題的主要研究內容 制定出制動系統(tǒng)的結構方案，確定制動系統(tǒng)的主要設計參數(shù),為金杯載貨汽車設計制動系，完成其總裝配圖、部分零件圖和分總成圖； 三、 文獻綜述（國內外研究情況及其發(fā)展） 汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車制動系是汽車底盤上的一個重要系統(tǒng)，它是制約汽車運動的裝置。而制動器又是制動系中直接作用制約汽車運動的一個關鍵裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大，人們對安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全，必須為汽車配備十分可靠的制動系統(tǒng)。汽車的制動性是汽車的主要性能之一。自從汽車誕生之日起，汽車的制動性就顯得至關重要；并且隨著汽車技術的發(fā)展和汽車行駛車速的提高，其重要性也顯得越來越明顯。制動性直接關系到交通安全，重大交通事故往往與制動距離太長、緊急制動時發(fā)生側滑等情況有關。 汽車制動性就是指汽車行駛時能在短距離內停車并且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力，以及汽車在一定坡道上能長時間停車不動的駐車制動器性能。汽車的制動性主要由制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩(wěn)定性三方面來評價。 1、 制動效能： 即制動距離與制動減速度，是指在良好路面上，汽車以一定初速制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度，是制動性能最基本的評價指標。制動距離與汽車的行駛安全有直接的關系，它指的是汽車空檔時以一定初速，從駕駛員踩著制動踏板開始到汽車停止為止所駛過的距離。制動距離與制動踏板力以及路面附著條件有關。制動減速度反映了地面制動力，因此它與制動器制動力（車輪滾動時）及附著力（車輪抱死拖滑時）有關。由于各種汽車動力性不同，對制動效能的要求也就不同：一般轎車、輕型貨車的行駛速度高，所以要求其制動效能也高；而重型貨車行駛速度相對較低，其制動效能的要求也就稍低一些。 2、 制動效能的恒定性： 制動過程實際上是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉化為熱能，汽車在繁重的工作條件下制動時（例如下長坡長時間、連續(xù)制動）或高速制動時，制動器溫度常在300°C以上，有時甚至達到600-700°C，制動器溫度上升后，摩擦力矩將顯著下降，這種現(xiàn)象就稱為制動器的熱衰退。所以制動器溫度升高后，能否保持在冷狀態(tài)時的制動效能已成為設計制動器時要考慮的一個重要問題。汽車在高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度，稱為抗熱衰退性能。制動器抗熱衰退性能一般用一系列連續(xù)制動時制動效能的保持程度來衡量。根據(jù)國際標準草案ISO／DIS6597，要求以一定車速連續(xù)制動15次，每次的制動強度為3m／s2，最后的制動效能應不低于規(guī)定的冷試驗制動效能（5.8m／s2）的60％（在制動踏板力相同的條件下）。制動器抗熱衰退性能與制動器材料和制動器的結構型式有關。 此外，汽車在涉水行駛后，制動器還存在水衰退的問題。當汽車涉水時，水進入制動器，短時間內制動效能的降低稱為水衰退。汽車應該在短時間內迅速恢復原有的制動效能。 3、制動時汽車的方向穩(wěn)定性： 即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側滑以及失去轉向能力的性能。制動過程中，有時會出現(xiàn)制動跑偏、后軸側滑或前輪失去轉向能力而使汽車失去控制離開原來的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對方車輛行駛軌道、下溝、滑下山坡的危險情況。一般把汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的能力稱為制動時汽車的方向穩(wěn)定性。制動時方向穩(wěn)定性合格的車輛在試驗過程中不允許產生不可控制的效應使它離開一定寬度的試驗通道。 制動時汽車自動向左或向右偏駛稱為“制動跑偏”。造成汽車制動時跑偏的原因有兩個：一是汽車左、右車輪，特別是前軸左、右車輪（轉向輪）制動器動力不相等；二是制動時懸架導向桿系與轉向系拉桿在運動學上的不協(xié)調（互相干涉）。其中第一個原因是制造、調整誤差造成的，汽車究竟向左還是向右跑偏，要根據(jù)具體的情況而定；而第二個原因是設計造成的，制動時汽車總是向左（或向右）一方跑偏。側滑是指制動時汽車的某一軸或兩軸發(fā)生橫向移動。其中最危險的情況是在告訴制動時發(fā)生后軸側滑，此時汽車常發(fā)生不規(guī)則的急劇回轉運動而失去控制，嚴重時甚至可使汽車調頭。 前輪失去轉向能力是指汽車的彎道制動時，汽車不再按原來彎道行駛而是沿彎道切線方向駛出，和直線行駛制動時轉動方向盤汽車仍按直線方向行駛的現(xiàn)象。 側滑和跑偏是有聯(lián)系的，嚴重的跑偏會引起后軸側滑，而易于發(fā)生側滑的汽車也有加劇跑偏的趨勢。失去轉向能力和后軸側滑也是有聯(lián)系的，一般汽車如果后軸不會側滑，前輪就可能失去轉向能力；后軸側滑，則前輪常仍有轉向能力。由實驗和理論分析得出一個結論，制動時若后軸車輪比前軸車輪先抱死拖滑，就可能出現(xiàn)后軸側滑；若能使前、后軸車輪同時抱死或前軸車輪先抱死、后軸車輪抱死或不抱死，則能防止后軸側滑。不過若前軸車輪抱死，汽車將失去轉向能力。 制動跑偏、側滑和前輪失去轉向能力是造成交通事故的重要原因。一些國家對交通事故的統(tǒng)計表明，發(fā)生人身傷亡的交通事故中，在潮濕路面上約有1／3與側滑有關；在冰雪路面上有70％-80％與側滑有關。而根據(jù)對側滑事故的分析，發(fā)現(xiàn)有50％是由制動引起的。因此，從保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側滑?鴉其次，應盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后軸車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉向能力。最理想的情況是，防止任何車輪抱死，前、后車輪都處于滾動的狀態(tài)，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。因此，各國都制訂了一些規(guī)范來對汽車制動器的制動性提出要求。 制動器有兩種型式：盤式制動器和鼓式制動器。前面提到，制動過程是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉化為熱能，而高溫會使制動器出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象，因此，制動器的散熱能力至關重要。鼓式制動器是最早的汽車制動器，當盤式制動器還沒有出現(xiàn)前，它已經廣泛用于各類汽車上。但由于結構問題使它在制動過程中散熱性能差和排水性能差，容易導致制動效率下降，因此在近三十年中，在轎車領域上已經逐步退出讓位給盤式制動器。但由于成本比較低，仍然在一些經濟類轎車中使用，主要用于制動負荷比較小的后輪和駐車制動。典型的鼓式制動器主要由底板、制動鼓、制動蹄、輪缸（制動分泵）、回位彈簧、定位銷等零部件組成。底板安裝在車軸的固定位置上，它是固定不動的，上面裝有制動蹄、輪缸、回位彈簧、定位銷，承受制動時的旋轉扭力。每一個鼓有一對制動蹄，制動蹄上有摩擦襯片。制動鼓則是安裝在輪轂上，是隨車輪一起旋轉的部件，它是由一定份量的鑄鐵做成，形狀似圓鼓狀。當制動時，輪缸活塞推動制動壓迫制動鼓，制動鼓受到摩擦減速，迫使車輪停止轉動。 盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉動；分泵固定在制動器的底板上固定不動；制動鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動盤的兩側。分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好像用鉗子鉗住旋轉中的盤子，迫使它停下來一樣（圖四）。這種制動器散熱快，重量輕，構造簡單，調整方便。特別是高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內令車停下。有些盤式制動器的制動盤上還開了許多小孔，加速通風散熱提高制動效率。當然盤式制動器也有自己的缺陷。例如對制動器和制動管路的制造要求較高，摩擦片的耗損量較大，成本貴，而且由于摩擦片的面積小，相對摩擦的工作面也較小，需要的制動液壓高，必須要有助力裝置的車輛才能使用，所以只能適用于輕型車上。 車輛在行駛過程中要頻繁進行制動操作，由于制動性能的好壞直接關系到交通和人身安全，因此制動性能是車輛非常重要的性能之一，改善汽車的制動性能始終是汽車設計制造和使用部門的重要任務。當車輛制動時，由于車輛受到與行駛方向相反的外力，所以才導致汽車的速度逐漸減小至零，對這一過程中車輛受力情況的分析有助于制動系統(tǒng)的分析和設計，因此制動過程受力情況分析是車輛試驗和設計的基礎，由于這一過程較為復雜，因此一般在實際中只能建立簡化模型分析，通常人們主要從三個方面來對制動過程進行分析和評價： （1）制動效能:即制動距離與制動減速度； （2）制動效能的恒定性：即抗熱衰退性； （3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性； 目前，對于整車制動系統(tǒng)的研究主要通過路試或臺架進行，由于在汽車道路試驗中車輪扭矩不易測量，因此，多數(shù)有關傳動系!制動系的試驗均通過間接測量來進行汽車在道路上行駛，其車輪與地面的作用力是汽車運動變化的根據(jù)，在汽車道路試驗中，如果能夠方便地測量出車輪上扭矩的變化，則可為汽車整車制動系統(tǒng)性能研究提供更全面的試驗數(shù)據(jù)和性能評價。 現(xiàn)代汽車制動控制技術正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)。同時，隨著其他汽車電子技術特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。 四、 研究思路和方法 通過查閱收集參考車型的相關資料，依據(jù)所學的《汽車理論》，《汽車設計》，《汽車構造》等課程的知識，完成金杯載貨汽車制動系統(tǒng)的設計。具體研究技術路線如下: 汽車制動系統(tǒng)設計相關資料收集 駐車制動器設計計算分析 行車制動器設計計算分析 理論最大制動力矩計算分析 汽車理想制動狀態(tài)計算分析 制動器主要零部件的設計計算 制動器設計及計算 制動系主要參數(shù)的確定 制動器結構形式的選擇 制動驅動機構結構形式選擇及計算分析 制動器設計校核計算分析 五、 本課題的進度安排 1、第1周布置和明確設計任務，收集相關設計資料。 2、2~3周熟悉工作流程，完成方案設計。 3、4~5周完成開題報告。 4、6~11周對設計任務進行設計實現(xiàn)。 5、12~14周撰寫和修改學位論文。 6、15周熟悉答辯流程，進行論文答辯。 六、 參考文獻 [1] 方泳龍.汽車制動理論與設計.北京：國防工業(yè)出版社，2005：1—20. 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