【正文】 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 國內(nèi)汽車市場迅速發(fā)展，隨著汽車保有量的增加，帶來的安全問題也越來越引起人們的注意，而制動系統(tǒng)則是汽車主動安全的重要系統(tǒng)之一。因此，如何開發(fā)出高性能的制動系統(tǒng)，為安全行駛提供保障是我們要解決的主要問題。另外，隨著汽車市場競爭的加劇，如何縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 ,提高設(shè)計(jì)效率，降低成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力，已經(jīng)成為企業(yè)成功的關(guān)鍵。 制動器是車輛的關(guān)鍵部件之一 , 其性能的好壞直接影響整車性能的優(yōu)劣 , 因此 , 制動器的設(shè)計(jì)在整車設(shè)計(jì)中顯得相當(dāng)重要。本文詳細(xì)地闡述了各類制動器的結(jié)構(gòu)、工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展前景 ,探討 了一種結(jié)構(gòu)簡單的盤式制動器。對制動器的主要零件如制動盤、制動鉗、制動塊、摩擦襯片、活塞等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 ,從而設(shè)計(jì)出一種比較精確的制動器。根據(jù)設(shè)計(jì)與計(jì)算用 Pro/E 繪制出了該制動器的制動盤、制動鉗、活塞、摩擦襯塊等零件圖和裝配圖。 本課題主要完成基于 Pro/E 三維造型技術(shù)進(jìn)行盤式制動器參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過引入基于 Pro/E 特征的參數(shù)化造型思想，建立制動器典型的零部件模板庫，模型設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，通過參數(shù)化驅(qū)動從而得到所需的制動器模型。 參數(shù)化設(shè)計(jì)是當(dāng)前 CAD技術(shù)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)， 車輛制動器參數(shù)化設(shè)計(jì)方 法的研究 , 使制動器設(shè)計(jì)的半自動化以及制動器性能的提高成為可能。 對參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行研究，對企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)、提高市場競爭力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前面向零件參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究與系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)取得了一定成效，但對產(chǎn)品級的參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究比較少，缺少方法，效果也不太理想。本文深入的研究了零件參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，建立了基于Pro/E 系統(tǒng)的盤式制動器參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中將理論研究與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，驗(yàn)證了基于裝配約束的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的可行性，系統(tǒng)具備設(shè)計(jì)計(jì)算，參數(shù)化造型，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等功能。針對目前基于 Pro/E 的二次開發(fā)中普遍忽視非幾何信息的情況，系統(tǒng)還是先了對非集合信息的管理，并在此基礎(chǔ)上研究了工程圖制動生成技術(shù)。此設(shè)計(jì)為企業(yè)面向現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造的產(chǎn)品數(shù)字化做了有益的探索，其開發(fā)思想可用于其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)。 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法具有高效性、實(shí)用性的特點(diǎn)，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用Pro/E 系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，能夠減少重復(fù)勞動，提高設(shè)計(jì)效率，符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。 蘇長文：盤式制動器的參數(shù)化設(shè)計(jì) 2 1 制動系概述 制動系的 功能 汽車需要行駛，同時(shí)也需要能夠使行駛中的汽車減速甚至停車，而且有時(shí)能夠可靠的停車顯得更重要。要做到使行駛中的汽車減速或停車就必須產(chǎn)生一個(gè)與汽車行駛方向相反的力，才能讓行駛中的汽車減速或停車。作用在行駛汽車上的滾動阻力、坡道阻力、空氣阻力、加速阻力等都與汽車的行駛方向相反，但是這些力的大小都是隨機(jī)的、很難控制的。因此，汽車上必須設(shè)置一系列專門的裝置，以便使駕駛員能夠根據(jù)道路和交通等情況，借助以外界（主要是路面）在汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，對汽車進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動，使汽車減速或停車 ，這一功能就是制動系的功能，這一系列專門的裝置即為制動系。另外，當(dāng)汽車停下來后需要可靠的停車，這也包括在坡道上的可靠停放。使汽車能夠可靠的停車也是制動系的功能之一。 車輪制動時(shí)的工作原理 汽車受到與行駛方向相反的外力時(shí)，才能從一定的速度制動到較小的車速或直至停車。這個(gè)外力只能由地面和空氣提供。但由于空氣阻力相對較小，所以實(shí)際上外力主要是由地面提供的，稱之為地面制動力。地面制動力越大，制動減速度越大，制動距離也 越短，所以地面制動力對汽車制動性具有決定性影響。 圖 為車輪在良好的硬路面上制動時(shí)的受力 情況。 圖 車輪受力 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 Tf是車輪制動器中摩擦片與制動鼓或盤相對滑轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩，單位是 N m； FB 是地面制動力，單位為 N。 W 為車輪垂直載荷、 TP 車軸對車輪的推力、 FZ 為地面對車輪的法向反作用力，它們的單位均為 N。 顯然，從力矩平衡得到 FB=Tf/r () 式中 r── 為車輪的有效半徑， m； Tf── 制動器制動力矩， N m。 地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力，但是制動力取決于 兩個(gè)摩擦副的摩擦力：一個(gè)是制動器內(nèi)制動摩擦片與制動鼓或制動盤間的摩擦力，一個(gè)是輪胎與地面間的摩擦力 —— 附著力。 在輪胎周緣為了克服制動器摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力，以符號 Fu 表示。它相當(dāng)于把汽車架離地面，并踩住制動踏板，在輪胎周緣沿切向方向推動車輪直至它能轉(zhuǎn)動所需的力，顯然 Ff=Tf/r () 當(dāng)駕駛員松開制動踏板時(shí)，在回位彈簧的作用下，制動蹄與制動鼓（制動鉗與制動盤）的間隙又得以恢復(fù)，從而解除制 動。 制動系的要求 汽車制動系應(yīng)滿足以下要求： （ 1） 具有良好的制動效能 （ 2） 具有良好的制動效能恒定性 （ 3） 具有良好的制動方向穩(wěn)定性 （ 4） 操縱輕便 （ 5） 具有良好的制動平順性 車輪制動器類型 制動器是具有使運(yùn)動部件 (或運(yùn)動機(jī)械 )減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。是使機(jī)械中的運(yùn)動件停止或減速的機(jī)械零件，俗稱剎車閘。制動器主要由制架、制動件和操縱裝置等組成。 目前，廣泛使用的是摩擦式制動器。摩擦式制動器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式、盤式和帶式三種： ①鼓式制動器分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩類。 內(nèi)張型鼓式制動器的摩擦元件是一對有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，制動時(shí)，利用制動鼓的內(nèi)圓柱面與制動蹄摩擦片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩。 蘇長文：盤式制動器的參數(shù)化設(shè)計(jì) 4 ②盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)垂向安放且以兩側(cè)面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。當(dāng)制動盤被兩側(cè)的制動塊夾緊時(shí)，摩擦面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩以阻止車輪轉(zhuǎn)動。 ③鼓式制動器的帶式制動器只用作中央制動器。 圖 鼓式制動器示意圖 圖 盤式制動器示意圖 盤式制動器 盤式制動器的工作原理 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(zhuǎn)動。分泵固定在制動器的底板上固定不動。制動鉗上的兩個(gè)摩擦片分別裝在制動盤的兩側(cè)。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，動作起來就好象用鉗子鉗住旋轉(zhuǎn)中的盤子，迫使它停下來一樣。這種制動器散熱快，重山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 量輕，構(gòu)造簡單，調(diào)整方便。特別是高負(fù)載時(shí)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(shí)間內(nèi)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(fēng)散熱提高制動效率。 盤式制動器的主要類型 ( 1 ) 固定鉗式盤式制動器 固定鉗式盤式制動器如下圖所示，其制動鉗體固定在轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼）上，在制動鉗體上有兩個(gè)液壓油缸，其中各裝一個(gè)活塞。當(dāng)壓力油液進(jìn)入兩個(gè)油缸活塞外腔時(shí)，推動兩個(gè)活塞向內(nèi)將位于制動盤兩側(cè)的制動塊總成壓緊到制動盤上，從而將車輪制動。當(dāng)放松制動踏板使油液壓 力減少時(shí)，回位彈簧則將兩制動塊總成及活塞推離制動盤。這種結(jié)構(gòu)形式又稱為對置活塞式或浮動活塞式固定鉗式盤式制動器。固定鉗式盤式制動器的制動鉗剛度好，除活塞和制動塊外無其他滑動件。但由于需采用兩個(gè)油缸并分置制動盤的兩側(cè)，因而必須用跨越制動盤的內(nèi)部油道或外部油管來連通。這就使得制動器的徑向和軸向尺寸都較大，因而在車輪中，特別是