乘用车制动系统设计

毕业设计（论文）开题报告学生姓名宛亮系部汽车工程学院专业、班级车辆工程系07-6班指导教师姓名安永东职称副教授从事专业车辆工程是否外聘□是■否题目名称乘用车制动系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状现代汽车事业的发展日益壮大，使得人们对于汽车的要求越来越大，相对应的人们对于汽车的各个部分的要求也越来越大。从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。汽车制动系统种类很多，形式多样。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气—液混合式。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研究开发，汽车动力系统发生了很大的改变，出现了很多新的结构型式和功能形式。新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应的改变。例如电动汽车没有内燃机，无法为真空助力器提供真空源，一种解决方案是利用电动真空泵为真空助力器提供真空。最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械需要全套设计请联系QQ1537693694制动后的又一重大革新。DuesenbergEight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979年，默．本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份，世界汽车ABS的装用率已超过20%。一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规，使ABS成为汽车的标准设备。当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的扩充除ASR外，同时把悬架和转向控制扩展进来，使ABS不仅仅是防抱死系统，而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展，将产生电子控制系统之间的联系网络，从而产生一些新的功能，如：采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率；在制动过程中，通过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防止车辆的俯仰。在第二个方面，一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术，已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS)，这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来，并不是一个简单的问题。除技术外，系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电-液(EH)制动系统，该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用4个比例阀和电力电子控制装置，K-H公司的EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况，而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短5%。一种完全无油液、完全的电路制动BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史。2、目的、依据和意义当今社会已经普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术，随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融人到制动系统当中，需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能，这就使得制动系统结构复杂化，增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度需要全套设计请联系QQ1537693694，制动系统要求结构更加简洁，功能更加全面和可靠，制动系统的管理也成为必须要面对的问题，电子技术的应用是大势所趋。从制动系统的供能装置、控制装置、传动装置、制动器4个组成部分的发展历程来看，都不同程度地实现了电子化。人作为控制能源，启动制动系统，发出制动企图；制动能源来自储存在蓄电池或其它供能装置；采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元(ECU)进行制动系统的整体控制，每个制动器有各自的控制单元。机械连接逐渐减少，制动踏板和制动器之间动力传递分离开来，取而代之的是电线连接，电线传递能量，数据线传递信号，所以这种制动又叫做线控制动。这是自从ABS在汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。电液复合制动系统是从传统制动向电子制动的一种有效的过渡方案，采用液压制动和电制动两种制动系统。这种制动系统既应用了传统的液压制动系统以保证足够的制动效能和安全性，又利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩，提高汽车的燃料经济性，同时降低排放，减少污染。但是由于两套制动系统同时存在，结构复杂、成本偏高。结构的复杂性也增加了系统失效和出现故障的可能性，维护和保养难度增加。在车辆模块化、集成化、电子化、车供能源的高压化的趋势驱动下，车辆制动系统也朝着电子化方向发展，很多汽车和零部件厂商都进行了电制动系统的研究和推广，博世、西门子、特维斯等公司已经研制出一些试验成果，电制动系统必将取代传统制动系统，汽车底盘进一步一体化、集成化，制动系统性能也会发生质的飞跃。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1．研究的基本内容1)制动系统方案的选择2)制动系统设计计算3)制动系统驱动机构的设计计算4)制动性能的分析2、拟解决的主要问题1)如何获得更好的制动效能2)如何提高汽车操纵的稳定性3)如何具有良好的制动效能稳定性三、技术路线（研究方法）四、设计（论文）进度安排1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。完成开题报告。第1-2周（2月28日～3月11日）2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对汽车制动系统的各组成部分进行初步设计。第3-6周（3月14日～4月8日）3、提交设计草稿，进行讨论，修定。第7周（4月11日～4月15日）4、详细设计制动系统，绘制制动器装配图及零件图。第8-12周（4月18日～5月20日）5、提交正式设计，教师审核。第13-14周（5月23日～6月3日）6、按照审核意见进行修改。第15周（6月6日～6月10日）数据采集、分析、处理对制动系统方案进行论证和选择制动系统的设计计算制动驱动机构的设计计算制动性能的分析了解制动系统7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。第16周（6月13日～6月17日）五、参考文献[1]杨明忠.摩擦学设计基础.北京：机械工业出版社.1990[2]王军祥，葛世荣.制动摩擦系统的研究与设计。矿山机械1999(8)：64．65[3]陈家瑞等.汽车构造.北京：人民交通出版社，第三版1996年重印[4]宁晓斌，张文明等.用虚拟样机技术分析鼓式制动器的振动。有色金属2003(5)：105—107[5]王铎，赵经文等.理论力学。北京：高等教育出版社，1997[6]MatysiakSJ，YevtushenkoAA，IvanykE13．Contacttemperatureandwearofcompositefrictionelementsduringbraking．InternationalJournalofHeatandMass～Transfer,2002，45：193-199[7]Lolkema,JukeS．Frictionanalysisofkineticschemes：thefrictioncoefficient．BiochimicaetBiophysicaActa(BBA)／ProteinStructureandMolecularEnzymology．Volume：1252，Issue：2，October25，1995，PP．284—294[8]刘锦阳，洪嘉振。计算碰撞力的方法。上海交通大学学报，1999(6)：727．730[9]孙红芬，陈庆涛。电制动系统的控制和发展。世界汽车，1999（11）：22~24[10]丁磊。汽车电磁制动器系统建模与仿真。汽车电器。2006（3）：6~9[11]于明敏。汽车电涡流缓速实验。重型汽车，2004（1）：18~19[12]沈向明。汽车电磁制动器。中国专利。94106023.3.1995-11-22[13]林鹰。现代汽车电制动新技术。交通运输。2005（2）：45[14]何仁。汽车辅助制动装置。第一版。北京：化学工业出版社，2005[15]王维。汽车制动性检测。北京：人民交通出版社，2005[16]周明恒，离合器，制动器选择手册。北京：化学工业出版社，2003[17]吉林工业大学汽车校验室编.汽车设计.北京：机械工业出版社，1981[18]张洪欣主编.汽车设计.北京：机械工业出版社。1989[19]王望予主编.汽车设计第3版.北京：机械工业出版社，2000[20]陈家瑞主编.汽车构造，北京：机械工业出版社，2000[21]余志生主编.汽车理论第3版.北京：机械工业出版社，2000六、备注指导教师意见：签字：年月日