領從蹄式鼓式制動器的結構設計【桑塔納2000】

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Hohmannd等采用有限元軟件ADINA建立鼓式制動器三維有限元模型,模型包括制動鼓、制動蹄、摩擦片等,通過分析得到變形、應力分布、接觸壓力以及粘結和滑移情況時的接觸區(qū)域,指出摩擦片壓力分布非正弦函數分布,而是靠近制動蹄凸輪處壓力較大Rajesh Somnay等提出基于熱結構稱合的鼓式制動器性能的有限元預測方法,制動器發(fā)熱時,通過仿真分析表明,制動器變形使得制動效能因數降低,制動應力增大?。Daniel Thuresson等隨材料楊氏模量、摩擦系數等因素對制動效能的影響進行了研究。P. loannidis等采用有限元法分析了鼓式制動器非線性接觸問題,預測了制動器的噪聲與振動特性,結果表明初始條件對接觸壓力的分布影響較大Ibrahim Ahmed等基于鼓式制動器三維有限元模型對制動器的摩擦接觸噪聲問題進行了研究,驗證了摩擦材料的壓縮性、摩擦系數以及接觸面上的壓力分布,分析結果表明接觸剛度對制動器噪聲有較大影響,較大的剛度可降低噪聲J. M. LEE等通過建立鼓式制動器的動力學方程,分析了制動鼓與制動蹄分別為相同圓弧半徑和不同圓弧半徑時的振動特性,并通過試驗測試比較了兩種結構的噪聲現象,最后提出了對原結構的修改方案以降低噪聲。 長期以來，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動器的重要優(yōu)勢，旨在克服其主要缺點的研究工作和技術改進一直在進行中，尤其是對蹄－鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點在于制動器結構和實際使用因素等對制動器的效能及其穩(wěn)定性等的影響，取得了一些重要的研究成果，得到了一些比較可行、有效的改進措施，制動器的性能也有了一定程度的提高。 為了適應高速制動條件下制動器表面高溫造成的熱衰退,必須提高制動器的高溫工作性能和抗熱衰退能力及過恢復性能.全球范圍內氣溫變暖的溫室效應和不斷發(fā)生的環(huán)境污染惡性事故,給人們的生活環(huán)境造成較大的威脅,迫使人們更加注重環(huán)境保護,也對汽車工業(yè)提出了更高的環(huán)保要求.當今世界能源危機促使人們認識到能源資源有限,增強了對節(jié)能摩擦學的研究,汽車燃油的嚴格控制更加速了這方面的研究.除采取減摩措施提高發(fā)動機效率外,另一有效途徑就是減輕汽車重量.實現汽車輕量化的途徑有兩種:一種是減小汽車整車或零部件的尺寸,另一種是采用輕型材料.對制動器而言,減小其尺寸意味著其熱負荷的加重,因此必須提高材料的高溫性能和熱傳導性能.用能夠滿足使用要求的輕型合金或復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼鐵材料是汽車提高燃油經濟性的有效途徑,已經為世界范圍內的汽車制造商所關注并在大力研究和開發(fā)因此研究和開發(fā)具有節(jié)能和環(huán)保特征的輕型制動器是未來汽車制動器的一個較具應用潛力的研究方向。 現代汽車普遍采用的摩擦式制動器的實際工作性能是整個制動系中最復雜、最不穩(wěn)定的因素。目前，各類汽車廣泛采用的摩擦制動器根據旋轉元件的不同可分為鼓式和盤式兩大類。長期以來，為了充分發(fā)揮蹄－鼓式制動器的重要優(yōu)勢，旨在克服其主要缺點的研究工作和技術改進一直在進行中，尤其是對蹄－鼓式制動器工作過程和性能計算分析方法的研究受到高度重視。這些研究工作的重點在于制動器結構和實際使用因素等對制動器的效能及其穩(wěn)定性等的影響，取得了一些重要的研究成果，得到了一些比較可行、有效的改進措施，制動器的性能也有了一定程度的提高。近年來則出現了一些全新的制動器結構形式，如磁粉制動器、濕式多盤制動器、電力液壓制動臂型盤式制動器、濕式盤式彈簧制動器等。對于關鍵磁性介質——磁粉，選用了抗氧化性強、耐磨、耐高溫、流動性好的軍工磁粉；磁轂組件選用了超級電工純鐵DT4，保證了空轉力矩小、重復控制精度高的性能要求；在熱容量和散熱等方面，采用了雙側帶散熱風扇，設計了散熱風道等，使得該技術有著極好的應用前景。盡管現在對制動器的設計研究取得了一定的成績，但是對領從蹄式鼓式制動器的設計仍然有著不可替代的基礎性和研發(fā)性作用，也可為后續(xù)設計提供理論參考。 領從蹄式鼓式制動器存在問題：其制動效能的穩(wěn)定性較差，其摩擦副的壓力分布均勻性也較差，襯片磨損不均勻；產生的噪音也較大。 2、 研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據任務要求進一步具體化） 研究目標： 通過合理整和已有的設計，閱讀大量文獻，掌握機械設計的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)的機械制圖的步驟和規(guī)則；掌握鼓式制動器總成的相關設計方法，以進一步扎實汽車設計基本知識；學會用AUTO CAD,UG ,proe等三維軟件進行基本的二維或三維建模和制圖，同時提高分析問題及解決問題的能力。提出將各種設計方法互相結合,針對不同的設計內容分別應用不同的方法,以促進其設計過程方法優(yōu)化、設計結果精益求精。 研究內容： 根據設計車型的特點，合理計算該車型制動系統(tǒng)制動力及制動器最大制動力矩、完成領從蹄式鼓式制動器的方案設計，結構設計，制動性能分析，領從蹄式鼓式制動器主要參數的計算與確定、摩擦襯塊的磨損特性計算、制動器熱容量和溫升的核算、制動力矩的計算與校核、在二維cad或三維設計平臺 Proe中完成鼓式制動器零件圖以及裝配圖的繪制并建立三維模型、設計合理性的分析和評價等。 擬解決的關鍵問題：制動器的最大制動力矩的計算，制動性能分析，主要參數的確定，三維仿真模型的建立 3、 特色與創(chuàng)新之處 本設計通過現場拆裝制動器，測繪尺寸，計算制動力矩，完成制動性能分析，確定主要參數，用proe建立三維仿真模型，完成零件圖裝配圖的繪制。在制動鼓鏜削時采用調整砂輪加工制動鼓的工作表面，在鏜削加工后經過磨合處理，以提高加工質量，保證制動器具有良好的制動性能。采用組合式制動鼓，質量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數。用T形型鋼碾壓制成制動蹄，在腹板上開一到兩條徑向槽，減小蹄的彎曲剛度小些，使襯片摩擦較為均勻，并減小制動時的尖叫聲。制動蹄和摩擦片之間采用鉚接，減小噪音。采用半金屬摩阻材料的摩擦襯片；蹄與鼓之間采用間隙自動調整裝置。 4、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線 研究方法：調查法 現場拆裝制動器，測繪尺寸 觀察法 觀看制動器拆裝視頻 文獻研究法 查閱網絡文章，閱讀文獻和論文 模擬法 建立Proe三維模型 數學法 用數學經驗公式對制動器的制動力進行分析 步驟：第一階段，在1月到3月之間利用寒假時間進行知識儲備，技術儲備。通過查閱網絡文章，閱讀文獻和論文，觀看制動器拆裝視頻，搜索一些圖紙等途徑對制動器的結構初步掌握，確定Satana2000轎車制動系統(tǒng)的技術參數，制動器的主要參數確定（鼓內徑、摩擦襯片寬度和包角）。完成領從蹄式鼓式制動器的方案設計。 第二階段，在3月到4月之間進行詳細設計，通過現場測繪，掌握制動器結構，在老師的協助下完成鼓式制動器壓力沿襯片長度方向的分布規(guī)律;計算蹄片上的制動力矩;襯片磨損特性的計算;前后輪制動器制動力矩的確定;分路系統(tǒng)的選擇;應急制動和駐車制動所需的制動力矩。完成領從蹄式鼓式制動器的結構設計，制動性能分析，并利用proe建立三維模型仿真，畫出重要零件圖和裝配圖。寫出設計說明書。 第三階段，在5月份，畫出重要零件圖，繪制裝配草圖，繪制裝配圖，寫出設計說明書，查漏補缺，完善畢業(yè)設計。 技術路線：首先了解本論題的研究狀況，明確研究目的，確定研究方向；其次，進一步搜集閱讀資料并研讀文獻，做好相關的記錄，形成論題提綱，確定研究方案；再次，實施研究計劃，現場測繪，完成相應計算，建立三維仿真模型，完成零件圖裝配圖的繪制。最后，完成預期成果，編寫設計說明書，反復修改，完成設計。 5、 擬使用的主要設計、分析軟件及儀器設備 Proe應用軟件建模，CAD應用軟件繪圖 6、 參考文獻 A:【1】、朱育權,馬保吉,杜亞勤、制動盤(鼓)研究現狀與發(fā)展趨勢、《西安工業(yè)學院學報》 2001年01期：P76-78 【2】、王庭義、鼓式制動器關鍵技術研究、長安大學博士學位論文、P2-6 B:【1】、王望予、汽車設計第四版、北京、機械工業(yè)出版社、2004.8、P257-285 【2】、肖生發(fā)，趙樹鵬、汽車構造第二版、北京、北京大學出版社、2012.7、P395-435 【3】、劉惟信、汽車制動系統(tǒng)的結構分析與設計計算、北京、清華大學出版社、2004.9 、注： 1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調研結果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。 2、參考文獻按下列格式（A為期刊，B為專著） A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。 B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。 3、表中各項可加附頁。 6