【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(gè)人水平有限，及實(shí)驗(yàn)條件因素束縛，本課題沒能達(dá)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(diǎn)火開關(guān) ? 轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙能夠接通各電 路中的各組件。根據(jù)制動(dòng)器升溫情況分析及冷卻需求，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要達(dá)到 1000r/min. 選擇電動(dòng)機(jī)容量： 電機(jī)容量說明它的帶負(fù)載抗過載的能力。 ,盡量采用濕熱帶型電動(dòng)機(jī) 。 熱阻小，即傳導(dǎo)相同功率熱量時(shí)，吸熱底與發(fā)熱設(shè)備及鰭片兩個(gè)介面間的溫差小。 吸熱設(shè)計(jì)： 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(jì)。 在強(qiáng)制風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為增強(qiáng)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(shí)間。因此使用一個(gè)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(shí)，結(jié)點(diǎn)的溫度就會(huì)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(hào)輸入 CPU， CPU通過的信號(hào)及設(shè)定值進(jìn)行比較，計(jì)算，從而發(fā)出指令到電動(dòng)機(jī)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(dòng) 鼓 是在轉(zhuǎn)動(dòng)的。制動(dòng)器溫度傳感器檢測(cè) 溫度變化，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 實(shí)例計(jì)算 由《汽車?yán)碚摗?(余志生， 1990)制動(dòng)性能的試驗(yàn)方法，車輛從 0． 8Vmax降到0． 4Vmax，再加速再制動(dòng)減速，間隔時(shí)間為 4560s，循環(huán)制動(dòng) 1520次，最后轎車制動(dòng)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(dòng)器溫升相對(duì)較快。 鼓 式制動(dòng)器工作溫度對(duì)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(huì)隨溫度的升高而不斷降低，如圖 5所示： 圖 溫度對(duì)股市制動(dòng)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(jì)（論文） 15 圖 制動(dòng)鼓 鼓式制動(dòng)器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的就是降低制動(dòng)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(dòng)器相同，均通過制動(dòng)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(dòng)鼓的結(jié)構(gòu)上 及冷卻系統(tǒng)上，風(fēng)冷式鼓式制動(dòng)器在制動(dòng)鼓周圍鼓 以冷卻風(fēng)。 通過對(duì)制動(dòng)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(jì)（論文） 14 劇下降，制動(dòng)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(dòng)性能熱衰退。研究表明 ,消耗在亞表層材料內(nèi)的 能量遠(yuǎn)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(dòng)器的熱量產(chǎn)生的過程和機(jī)理對(duì)制動(dòng)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(kuò)散，在兩摩擦副中形成一個(gè)不穩(wěn)定的溫度場(chǎng)。 空氣冷卻也有其缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)應(yīng)該在設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的選型 ； (4) 自動(dòng)控制設(shè)計(jì) (5) 保養(yǎng)與維修檢測(cè) 對(duì)汽車鼓式制動(dòng)器智能冷卻系統(tǒng)的要求有以下幾個(gè)要求： (1)工作穩(wěn)定可靠，可適時(shí)適量冷卻調(diào)節(jié)，使用壽命長(zhǎng)： (2)保證冷卻系統(tǒng)冷卻效果的同時(shí)，不影響制動(dòng)鼓材料的應(yīng)力分布； (3)系統(tǒng)的抗 干擾能力強(qiáng)； 第 系統(tǒng)具體技術(shù)路線及實(shí)現(xiàn)的功能 圖 冷卻系統(tǒng)原理圖 鼓風(fēng)電機(jī)帶動(dòng)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(jì)（論文） 11 最后流經(jīng)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)鼓 風(fēng)冷翅片 ，產(chǎn)生冷卻效果。在 186起事故中，因制動(dòng)失效造成的事故 167起，占 89． 8％ (袁泉， 2021)。此裝置存在自動(dòng)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(dòng)器基礎(chǔ)上，在制動(dòng)鼓的外壁上均布徑向展開的翅片，制動(dòng)器底板上裝有環(huán)形噴氣嘴，環(huán)形噴氣嘴正對(duì)著制動(dòng)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(dòng)連接。摩擦材料的熱分解溫度是影響制動(dòng)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(guó)針對(duì)石棉剎車片的研究力度不斷加大，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 術(shù)，開發(fā)無(wú)石棉低金屬剎車片，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，提高我國(guó)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(qiáng)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(jī)械故障導(dǎo)致的制動(dòng)失效所占比例極小，而制動(dòng)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(dòng)器的車輛。制動(dòng)力越大時(shí)，汽車的減速度也越大。 轎車鼓式制動(dòng)器一般用于后輪（前輪用盤式制動(dòng)器）。 在轎車制動(dòng)鼓上，一般只有一個(gè)輪缸，在制動(dòng)時(shí)輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會(huì)同時(shí)頂向左右制動(dòng)蹄的蹄端，作用力相等。制動(dòng)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(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過程中會(huì)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(dòng)機(jī)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(jī)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(duì)傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度低，安全操作性差等不足，提出了采用自動(dòng)化控制車載空調(diào)風(fēng)冷卻方法來冷卻制動(dòng)鼓。 (3)直流電動(dòng)水泵淋水裝置 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的直流電動(dòng)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(dòng)水泵對(duì)過濾后的水產(chǎn)生衡壓揚(yáng)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(dòng)鼓外沿，以降低制動(dòng)器的溫度，保證汽車有足夠的制動(dòng)效能。 二、選題說明及意義 選題說明 鼓式制動(dòng)器連續(xù)工作會(huì)造成制動(dòng)性能熱衰退和制動(dòng)鼓燒蝕，表現(xiàn)為：制動(dòng)鼓升溫快，熱應(yīng)力高，制動(dòng)鼓強(qiáng)度下降，剎車時(shí)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(dòng)鼓不能及時(shí)被冷卻，聯(lián)接部件溫度升高，聯(lián)接螺栓易失效；制動(dòng)期間摩 擦材料表層的溫度變化對(duì)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(shí)摩擦片易碎裂，致使制動(dòng)性能熱衰退 。我國(guó) 地形多變 ，約 有 75％的國(guó)土面積為山區(qū)或丘陵地形，據(jù) 2021年統(tǒng)計(jì)資料，全國(guó)公路總里程為 169． 8萬(wàn)公里，其中高速公路只有 19437公里，二級(jí)以上公路僅占總里程的 13． 4％，低等級(jí)公路和等外公路占絕大部分 (交通部主頁(yè)， 2021)。嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)使人們不得不正視汽車安全性問題。它是在現(xiàn)有的制動(dòng)器基礎(chǔ)上，在制動(dòng)鼓的外壁上均布徑向展開的翅片，制動(dòng)器底板上裝有環(huán)形噴氣嘴，環(huán)形噴氣嘴正對(duì)著制動(dòng)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(dòng)連接。此裝置存在自動(dòng)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(gè)方面： (1)了解制動(dòng)性能熱衰退機(jī)理，對(duì)制動(dòng)器的生熱和散熱進(jìn)行分析計(jì)算，確定導(dǎo)致制動(dòng)性能熱衰退主要因素 (2)通過對(duì)傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的總結(jié)分析，改變其動(dòng)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(jì)（論文） II 鼓式制動(dòng)器冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 為解決裝備鼓式制動(dòng)器的汽車制動(dòng)性能熱衰退而引起的制動(dòng)失效，本文設(shè)計(jì)了制動(dòng)系抗熱衰退自控冷卻裝置。將該冷卻裝置推廣運(yùn)用，將會(huì)獲得一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一 章 課題背景 第 鼓式制動(dòng)器 介紹 鼓式制動(dòng)也叫塊式制動(dòng)，是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。 四輪轎車在制動(dòng)過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的 70%80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用鼓式制動(dòng)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(dòng)方式。 為了保持良好的制動(dòng)效率，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間要有一個(gè)最佳間隙值。 圖 鼓式制動(dòng)器的位置 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 鼓式制動(dòng)器的各個(gè)元件 當(dāng)踏下制動(dòng)踏板 1 時(shí)，通過推桿 2 推動(dòng)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(jì)（論文） 5 圖 鼓式制動(dòng)器制動(dòng)原理 第 鼓式制動(dòng)器 熱衰退概述 “熱衰退 指的是當(dāng)制動(dòng)初速度大、壓力增大、制動(dòng)頻繁導(dǎo)致摩擦副溫度升高時(shí)，摩擦因數(shù)降低的一種現(xiàn)象。汽車山區(qū)行車制動(dòng)存在的問題及汽車制動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)原理汽車在山區(qū)行駛制動(dòng)存在的問題制動(dòng)器工作時(shí)，摩擦所產(chǎn)生的熱絕大部分傳給了制動(dòng)轂，使其溫度升高，制動(dòng)轂升溫后將膨脹而使制動(dòng)間隙增大?！盁崴ネ恕币话闶侵钢苿?dòng)器襯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(jìn)行了制動(dòng)器淋水冷卻，雖然具有一定的效果，但由于淋水時(shí)機(jī)難以掌握，經(jīng)常產(chǎn)生制動(dòng)轂變形開裂，導(dǎo)致車輛不能正常制動(dòng)和行駛。 為防止制動(dòng)性能熱衰退，主要有以下四種方案： (1)改進(jìn)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和摩擦材料 制動(dòng)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(dòng)空氣壓縮機(jī)，造成不必要的發(fā)動(dòng)機(jī)功 率損失。但是摩擦片溫度升高后，會(huì)導(dǎo)致摩擦片與制動(dòng)鼓之間的摩擦因數(shù)降低，致使制動(dòng)器的制動(dòng)力矩下降，引起制動(dòng)失效。 本課題中將通過對(duì)鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及熱衰退原理進(jìn)行分析，并結(jié)合前人對(duì)制動(dòng)系冷卻設(shè)計(jì)的 結(jié)晶，設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制強(qiáng)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(jì)（論文） 12 第三 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及整體方案 第 節(jié) 制動(dòng)性能熱衰退機(jī)理分析 制動(dòng)器工作時(shí)，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(shí)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(jī)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(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) , 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(jī)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(shí)連續(xù)進(jìn)行 9次熱衰退試驗(yàn)，每次間隔 35 s。 1/2Mv021/2Mv12=Q=588kJ 通過實(shí)例分析可以得出制動(dòng)器生熱量主要由制動(dòng)前車速和車輛總質(zhì)量決定，另外，制動(dòng)時(shí) 間也是重要因素 ,實(shí)際制動(dòng)過程中制動(dòng)間隔時(shí)間約為 20s。制動(dòng)器溫度傳感器再次感知制動(dòng)器溫度，從而達(dá)到閉環(huán)控制，直至制動(dòng)器溫度達(dá)到設(shè)定值。因?yàn)楣氖街苿?dòng)器的內(nèi)部是封閉的，制動(dòng)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(dòng) 鼓 工作表面非常接近，所以能夠較精確的檢測(cè)出制動(dòng) 鼓 上的溫度。 圖 單片機(jī) 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 單片機(jī)輸出電壓信號(hào)至電動(dòng)機(jī)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(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的。把一個(gè) P 型半導(dǎo)體元件和一個(gè) N 型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)成一對(duì)熱電偶，接上直流電源后，在接頭處就會(huì)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(wú)從發(fā)揮。 為了達(dá)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