【正文】 合高壓空氣霧化冷卻水的控制系統(tǒng)將成為今后冷卻系統(tǒng)發(fā)展的方向。 第 課題存在的不足 由于個人水平有限，及實驗條件因素束縛，本課題沒能達到更加精確的水準(zhǔn)。 裝備 ABS(TCS) 系統(tǒng)的車輛，使 用 AB 電路。 點火開關(guān) ? 轉(zhuǎn)動點火鑰匙能夠接通各電 路中的各組件。根據(jù)制動器升溫情況分析及冷卻需求，電動機轉(zhuǎn)速需要達到 1000r/min. 選擇電動機容量： 電機容量說明它的帶負載抗過載的能力。 ,盡量采用濕熱帶型電動機 。 熱阻小，即傳導(dǎo)相同功率熱量時，吸熱底與發(fā)熱設(shè)備及鰭片兩個介面間的溫差小。 吸熱設(shè)計： 散熱片的吸熱效果主要取決于散熱片與發(fā)熱物體接觸部分的吸熱底設(shè)計。 在強制風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計中，為增強風(fēng)冷效果，采取的措施是增加冷卻氣流與熱源的接觸面積及時間。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。相反，當(dāng)電子從 N 型流至 P 型材料時，結(jié)點的溫度就會升高。 第 制冷材料性質(zhì)分析 在冷卻系統(tǒng)中，制冷部件主要依靠半導(dǎo)體制冷片。 在溫度信號輸入 CPU， CPU通過的信號及設(shè)定值進行比較，計算，從而發(fā)出指令到電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，控制轉(zhuǎn)速，改變鼓風(fēng)量。由于在汽車行使過程中，制動 鼓 是在轉(zhuǎn)動的。制動器溫度傳感器檢測 溫度變化，從而對電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入信號，電動機運轉(zhuǎn)。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 實例計算 由《汽車?yán)碚摗?(余志生， 1990)制動性能的試驗方法，車輛從 0． 8Vmax降到0． 4Vmax，再加速再制動減速，間隔時間為 4560s，循環(huán)制動 1520次，最后轎車制動器溫度可升至 250270℃，重型貨車為 170200℃，前者是由于最高車速高，導(dǎo)致制動器溫升相對較快。 鼓 式制動器工作溫度對其摩擦副摩擦因數(shù)有很大影響，通常當(dāng)溫度超過200℃后摩擦因數(shù)會隨溫度的升高而不斷降低，如圖 5所示： 圖 溫度對股市制動器摩擦材料摩擦因數(shù)的影響 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 制動鼓 鼓式制動器冷卻系統(tǒng)設(shè)計目的就是降低制動摩擦副的工作溫度，其主體結(jié)構(gòu)和工作原理與普通鼓式制動器相同，均通過制動蹄鼓之間的相互作用來降低車輪轉(zhuǎn)速；不同體現(xiàn)在制動鼓的結(jié)構(gòu)上 及冷卻系統(tǒng)上，風(fēng)冷式鼓式制動器在制動鼓周圍鼓 以冷卻風(fēng)。 通過對制動器的失效分析得知，摩擦片的摩擦因數(shù)隨表面溫度的升高而下降，在 200℃之前摩擦因數(shù)從 O． 4降到 0． 3，變化緩慢；在 200℃以后摩擦因數(shù)急北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 劇下降，制動力矩明顯減小，在 300℃以后摩擦因數(shù)低于 0． 15，摩擦片開始熱分解，最終致使制動性能熱衰退。研究表明 ,消耗在亞表層材料內(nèi)的 能量遠大于接觸面上的能量 , 占摩擦熱的絕大部分 ,且大部分轉(zhuǎn)化為熱量而被摩擦偶件吸收。制動器的熱量產(chǎn)生的過程和機理對制動器摩擦表面摩擦學(xué)性能有重要影響。這些熱量將通過表層分別向兩摩擦副的內(nèi)外層擴散，在兩摩擦副中形成一個不穩(wěn)定的溫度場。 空氣冷卻也有其缺點，這些缺點應(yīng)該在設(shè)計中盡量減小或避免。 (1) 系統(tǒng)總體方案的確定； (2) 電路鋪設(shè) ； (3) 電動機的選型 ； (4) 自動控制設(shè)計 (5) 保養(yǎng)與維修檢測 對汽車鼓式制動器智能冷卻系統(tǒng)的要求有以下幾個要求： (1)工作穩(wěn)定可靠，可適時適量冷卻調(diào)節(jié)，使用壽命長： (2)保證冷卻系統(tǒng)冷卻效果的同時，不影響制動鼓材料的應(yīng)力分布； (3)系統(tǒng)的抗 干擾能力強； 第 系統(tǒng)具體技術(shù)路線及實現(xiàn)的功能 圖 冷卻系統(tǒng)原理圖 鼓風(fēng)電機帶動風(fēng)扇，產(chǎn)生氣流，氣流經(jīng)過通電后的半導(dǎo)體制冷片，溫度下降，北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 最后流經(jīng)鼓式制動器制動鼓 風(fēng)冷翅片 ，產(chǎn)生冷卻效果。在 186起事故中，因制動失效造成的事故 167起，占 89． 8％ (袁泉， 2021)。此裝置存在自動化程度低和淋水量不能調(diào)節(jié)的缺陷。它是在現(xiàn)有的制動器基礎(chǔ)上，在制動鼓的外壁上均布徑向展開的翅片，制動器底板上裝有環(huán)形噴氣嘴，環(huán)形噴氣嘴正對著制動鼓上的外壁及翅片，環(huán)形噴氣嘴通過風(fēng)管連接壓風(fēng)裝置，壓風(fēng)裝置與汽車變速器上的取力器驅(qū)動連接。摩擦材料的熱分解溫度是影響制動器使用壽命的重要因素。水冷方式 有開式和閉式。近年來，我國針對石棉剎車片的研究力度不斷加大，引進國外先進技北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 術(shù)，開發(fā)無石棉低金屬剎車片，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)，提高我國摩擦材料技術(shù)水平。 摩擦材料屬于復(fù)合材料，其性能直接受其組分的性能、含量、配比、幾何尺寸等因素影響，特別是增強纖維、黏結(jié)劑等主要成分與摩擦材料的性能關(guān)系最為密切。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于機械故障導(dǎo)致的制動失效所占比例極小，而制動性能熱衰退引起的事故占絕大 部分，且肇事車輛多為大中型裝配鼓式制動器的車輛。制動力越大時，汽車的減速度也越大。 轎車鼓式制動器一般用于后輪（前輪用盤式制動器）。 在轎車制動鼓上，一般只有一個輪缸，在制動時輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會同時頂向左右制動蹄的蹄端，作用力相等。制動塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降。而由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量。制冷氣體由 半導(dǎo)體制冷片 產(chǎn)生，電流由蓄電池提供，鼓風(fēng)設(shè)備由電動機充當(dāng) 。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京化工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而已經(jīng)使用過的材料。 五、開題總結(jié) 本課題主要是針對傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)自動化控制程度低，安全操作性差等不足，提出了采用自動化控制車載空調(diào)風(fēng)冷卻方法來冷卻制動鼓。 (3)直流電動水泵淋水裝置 汽車制動系統(tǒng)的直流電動水泵淋水裝置 (李冠男， 2021)，其特征是將冷卻水箱裝的水經(jīng)過水箱 出水口接的管道至過濾器，再由直流電動水泵對過濾后的水產(chǎn)生衡壓揚程。根據(jù)調(diào)壓閥設(shè)定的氣壓，壓縮空氣從淋水箱的頂部給水加壓，駕駛員通過踩下剎車踏板或者控制駕駛室內(nèi)的開關(guān)來控制淋水，噴淋制動鼓外沿，以降低制動器的溫度，保證汽車有足夠的制動效能。 二、選題說明及意義 選題說明 鼓式制動器連續(xù)工作會造成制動性能熱衰退和制動鼓燒蝕，表現(xiàn)為：制動鼓升溫快，熱應(yīng)力高，制動鼓強度下降，剎車時容易破裂；接觸表面溫度分布不均勻，應(yīng)力增加，易磨損；制動鼓不能及時被冷卻，聯(lián)接部件溫度升高，聯(lián)接螺栓易失效；制動期間摩 擦材料表層的溫度變化對摩擦因數(shù)有很大的影響，摩擦片溫度過高，石棉材料 (粘合劑 )熱分解，摩擦因數(shù)降低，并且剎車時摩擦片易碎裂，致使制動性能熱衰退 。我國 地形多變 ，約 有 75％的國土面積為山區(qū)或丘陵地形，據(jù) 2021年統(tǒng)計資料，全國公路總里程為 169． 8萬公里，其中高速公路只有 19437公里，二級以上公路僅占總里程的 13． 4％，低等級公路和等外公路占絕大部分 (交通部主頁， 2021)。嚴(yán)峻的現(xiàn)實使人們不得不正視汽車安全性問題。它是在現(xiàn)有的制動器基礎(chǔ)上，在制動鼓的外壁上均布徑向展開的翅片，制動器底板上裝有環(huán)形噴氣嘴，環(huán)形噴氣嘴正對著制動鼓上的外壁及翅片，環(huán)形噴氣嘴通過風(fēng)管連接壓風(fēng)裝置，壓風(fēng)裝置與汽車變速器上的取力器驅(qū) 動連接。此裝置存在自動化程度低和淋水量不能調(diào)節(jié)的缺陷。 本課題的研究結(jié) 果主要有以下幾個方面： (1)了解制動性能熱衰退機理，對制動器的生熱和散熱進行分析計算，確定導(dǎo)致制動性能熱衰退主要因素 (2)通過對傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的總結(jié)分析，改變其動力源，采用人工智能的控制方法。 本人簽名： 年 月 日 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 鼓式制動器冷卻系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 為解決裝備鼓式制動器的汽車制動性能熱衰退而引起的制動失效，本文設(shè)計了制動系抗熱衰退自控冷卻裝置。將該冷卻裝置推廣運用，將會獲得一定的經(jīng)濟、社會效益。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第一 章 課題背景 第 鼓式制動器 介紹 鼓式制動也叫塊式制動，是靠制動塊在制動輪上壓緊來實現(xiàn)剎車的。 四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的 70%80%，前輪制動力要比后輪大，后輪起輔助制動作用鼓式制動器，因此轎車生產(chǎn)廠 家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動方式。 為了保持良好的制動效率，制動蹄與制動鼓之間要有一個最佳間隙值。 圖 鼓式制動器的位置 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 圖 鼓式制動器的各個元件 當(dāng)踏下制動踏板 1 時，通過推桿 2 推動主缸活塞 3 后移。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 鼓式制動器制動原理 第 鼓式制動器 熱衰退概述 “熱衰退 指的是當(dāng)制動初速度大、壓力增大、制動頻繁導(dǎo)致摩擦副溫度升高時，摩擦因數(shù)降低的一種現(xiàn)象。汽車山區(qū)行車制動存在的問題及汽車制動的基本結(jié)構(gòu)原理汽車在山區(qū)行駛制動存在的問題制動器工作時，摩擦所產(chǎn)生的熱絕大部分傳給了制動轂，使其溫度升高，制動轂升溫后將膨脹而使制動間隙增大?！盁崴ネ恕币话闶侵钢苿悠饕r片組成材料中的黏結(jié)材料在高溫狀態(tài)下炭化，而造成的摩擦系數(shù)下降。目前，一些載貨汽車進行了制動器淋水冷卻，雖然具有一定的效果，但由于淋水時機難以掌握，經(jīng)常產(chǎn)生制動轂變形開裂，導(dǎo)致車輛不能正常制動和行駛。 為防止制動性能熱衰退，主要有以下四種方案： (1)改進制動器結(jié)構(gòu)和摩擦材料 制動器熱容量和抗熱衰退性能的好壞是影響其使用壽命的重要因素。 (2)氣壓 氣壓淋水冷卻系統(tǒng)主要借助貯氣筒內(nèi)的高壓空氣壓迫高位水箱內(nèi)的水，通過電磁閥來控制噴水，淋水箱 頂部裝有調(diào)壓閥和氣壓閥。但是該裝置存在的問題是：汽車在行駛過程中，一直驅(qū)動空氣壓縮機，造成不必要的發(fā)動機功 率損失。但是摩擦片溫度升高后，會導(dǎo)致摩擦片與制動鼓之間的摩擦因數(shù)降低，致使制動器的制動力矩下降，引起制動失效。 本課題中將通過對鼓式制動器的結(jié)構(gòu)及熱衰退原理進行分析，并結(jié)合前人對制動系冷卻設(shè)計的 結(jié)晶，設(shè)計了自動控制強制風(fēng)冷卻系統(tǒng)。被冷卻的空氣流經(jīng)待冷卻的部件外圍的風(fēng)冷翅片，可以很大程度地帶走熱量，起到冷卻作用。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第三 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原理及整體方案 第 節(jié) 制動性能熱衰退機理分析 制動器工作時，摩擦副間產(chǎn)生大量的熱且熱量來不及散失，摩擦副表面溫度急劇升高，當(dāng)摩擦片溫度升高到一定值時其表面材料開始熱分解和燒蝕，致使其摩擦因數(shù)發(fā)生變化。而有機材料或聚合物組成的摩擦副，其熱物性較差，容易在表面形成熱量的積聚。兩個粗糙表面在干摩擦狀態(tài)下 , 摩擦力主要由三部分構(gòu)成 :一是在摩擦副相對運動時 , 雙方微凸體頂峰的相互切削阻力 。由上述分析可知 ,摩擦熱量絕大部分是由機械切削作用和接觸區(qū)域的塑性變形而形成的。因此，取剎車片摩擦磨損性能開始變化的溫度作為剎車副的許用溫度。 5℃時連續(xù)進行 9次熱衰退試驗，每次間隔 35 s。 1/2Mv021/2Mv12=Q=588kJ 通過實例分析可以得出制動器生熱量主要由制動前車速和車輛總質(zhì)量決定，另外，制動時 間也是重要因素 ,實際制動過程中制動間隔時間約為 20s。制動器溫度傳感器再次感知制動器溫度，從而達到閉環(huán)控制，直至制動器溫度達到設(shè)定值。因為鼓式制動器的內(nèi)部是封閉的，制動過程中產(chǎn) 生的熱量不能較快散逸，而熱電偶傳感器與制動 鼓 工作表面非常接近，所以能夠較精確的檢測出制動 鼓 上的溫度。 圖 單片機 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 單片機輸出電壓信號至電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。利用 半導(dǎo)體 材料的 Peltier 效應(yīng)，當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成 的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現(xiàn)制冷的目的。把一個 P 型半導(dǎo)體元件和一個 N 型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)成一對熱電偶，接上直流電源后，在接頭處就會產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。 半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。 雖然風(fēng)冷散熱器中“風(fēng)”起著至關(guān)重要的作用，但沒有優(yōu)秀的散熱片作為基礎(chǔ)，“風(fēng)力”則無從發(fā)揮。 為了達到這種效果，就要求吸熱底與發(fā)熱設(shè)備結(jié)合盡量緊密，令金屬材料與發(fā)熱設(shè)備直接接觸，最好能夠不留任何空隙。 去熱快