【正文】 、學(xué)而不厭、誨人不 倦的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。 (3)根據(jù)本課題設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (4)繼續(xù)對本控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，更加完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使控制效果更加明顯。該系統(tǒng)冷卻溫度的限值可以通過實(shí)際標(biāo)定進(jìn)行確定。 電氣配線 連接 如果電路 CD 與 電路 A B 相連， 則用黑色的小圓點(diǎn) 表示連接點(diǎn) D。 ? 接地 (2) 表明電線與接地體相 連。在要求不高的場合如小功率和頻率在額定工作頻率工作情況下，可以用普通鼠籠電動(dòng)機(jī)代替。 風(fēng)冷翅片 均勻分布，有效利用眾多 翅 片的較大表面積進(jìn)行熱交換。此類狀況中，如果散熱片吸熱底沒有一定的儲(chǔ)熱能力作為熱量的緩沖，散熱片與發(fā)熱設(shè)備本身的溫度都會(huì)迅速升高，輕則由于溫度的迅速變化加快設(shè)備老化，重則未能及時(shí)發(fā)動(dòng)過溫保護(hù)機(jī)制導(dǎo)致設(shè)備燒毀。其主要作用有三： —— 吸收體積、面積較小的發(fā)熱物體的熱量，令其不致因熱量堆積而溫度急劇升高，導(dǎo)致各種不希望看到的后果； —— 將吸收 的熱量在內(nèi)部傳導(dǎo)到散熱片的各個(gè)部分，充分利用較大的熱容量與表面積； —— 通過表面的各種熱交換途徑（主要是熱對流）將熱量散失到空氣之中（可配合風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制對流）； 此三種主要作用互相配合，形成一套完整的散熱途徑。 圖 半導(dǎo)體制冷片 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 風(fēng)冷翅片性質(zhì)分析 冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證 零件 在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)： 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動(dòng)部件是一種固體片件，工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音、壽命長，安裝容易。 N 型材料有多余的電子，有負(fù)溫差電勢。 適時(shí)適量的冷卻氣流流經(jīng)加裝在制動(dòng)器外壁的風(fēng)冷翅片。 所以在制動(dòng)器達(dá)到 250℃ 之前， 冷卻系統(tǒng)就應(yīng)該進(jìn)行預(yù)冷卻。當(dāng)制動(dòng) 鼓 溫度低 于設(shè)定值 ， 不發(fā)出信號(hào) 電動(dòng)機(jī) 不動(dòng)作。 當(dāng)制動(dòng)踏板動(dòng)作傳感器接收到制動(dòng)踏板動(dòng)作信號(hào)，控制半導(dǎo)體制冷片電路通電。 m 308 230 190 167 149 132 122 116 115 制動(dòng)鼓平均溫度／℃ 128 203 245 281 306 331 348 355 368 制動(dòng)蹄平均溫度／℃ 55 94 134 174 207 234 257 281 297 由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，鼓式制動(dòng)器的溫度不宜超過 250℃。又通過與錳鋼材料的熱物性對比，在 400℃以內(nèi)，其比熱容也相差不大，因此在取值時(shí)可以大體依照一種制動(dòng)鼓材料選擇。 第 冷卻系統(tǒng)散熱定量分析 無論制動(dòng)過程中還是制動(dòng)結(jié)束后，制動(dòng)鼓摩擦面區(qū)域?yàn)楦邷囟戎捣植紖^(qū)，其附近區(qū)域溫度梯度較大；離摩擦面較遠(yuǎn)的制動(dòng)鼓底面的溫度場沒有變化，這是因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)間較短；持續(xù)制動(dòng)生熱時(shí)，由傳熱學(xué)知識(shí)知道，熱量向四周傳遞，離熱源較遠(yuǎn)部位的溫度場也會(huì)發(fā)生變化，但是制動(dòng)鼓的高溫部位仍然集中在制動(dòng)鼓摩擦表面的中間部分，且左右兩個(gè)方向上的溫度在逐漸降低。其中摩擦界面粘結(jié)的形成和斷裂對摩擦力有較大的影響 , 所以 ,也直接影響到摩擦熱量。根據(jù)熱力學(xué)傳遞機(jī)理，制動(dòng) 器的換熱包括傳導(dǎo)換熱、輻射換熱和對流換熱 3種方式。 制動(dòng)器工作時(shí)，摩擦片與制動(dòng)鼓劇烈摩擦，汽車的行駛動(dòng)能主要通過摩擦轉(zhuǎn)化成熱能，被制動(dòng)器摩擦副吸收，其表征為摩擦片和制動(dòng)鼓的溫度升高。維護(hù)費(fèi)用也減少，因?yàn)椴辉谛枰l繁清洗冷卻器水側(cè)的水垢、微生物結(jié) 垢及沉積物等所花費(fèi)的費(fèi)用。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 研究的內(nèi)容及技術(shù)要求 本課題用小型空調(diào)為系統(tǒng)提供冷卻氣體，冷卻量的調(diào)節(jié)是 通過 半導(dǎo)體制冷片電流量及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 來實(shí)現(xiàn)。 裝備鼓式制動(dòng)器的汽車，一旦出現(xiàn)制動(dòng)性能熱衰退，將給駕駛員、乘客以及國家?guī)砣松碡?cái)產(chǎn)的巨大損失。由球閥組控制壓力水的流向，分別按駕駛員的意愿輸送到需冷卻部位，降低它們的溫度。但是，該裝置也存在一定的問題：水箱內(nèi)無水時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，無水后貯氣筒內(nèi)的壓縮空氣通過水箱由淋水管直接泄漏到大氣中，而貯氣筒內(nèi)的氣壓不能正常上升，致使貯氣筒內(nèi)氣壓不足，造成制動(dòng)系統(tǒng)供給氣壓不足，導(dǎo)致車輛制動(dòng)效能下降甚至失效，出現(xiàn)嚴(yán)重的交通事故。提高制動(dòng)器的熱容量和散熱性，可改善其制動(dòng)性能。傳統(tǒng)冷卻方式主要有兩種：風(fēng)冷和水冷。無石棉低金屬襯片，通過采用多種 纖維混合體系，使用多孔性顆粒性填料及無機(jī)黏結(jié)劑等原料，減少樹脂和金屬含量，熱穩(wěn)定性好，耐磨性優(yōu)越，導(dǎo)熱性好，克服了石棉摩擦材料表現(xiàn)的“熱衰退’， 克服 摩擦表面易開裂等缺點(diǎn)，達(dá)到減輕“熱衰退”，穩(wěn)定摩擦系數(shù)的目的。因此，摩擦片工作表面的溫升也會(huì)很嚴(yán)重。我國又是個(gè)多山的國家，約 75％的國土面積為山區(qū)或丘陵地形，據(jù) 2021年統(tǒng)計(jì)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(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， 2021)。這時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄對旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)轂作用 一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的摩擦力矩（也叫制動(dòng)力矩） Mu 由于制動(dòng)力矩 Mu 的作用，使車輪對地面作用著一個(gè)向后的圓周推力 Fu，同時(shí)地面也對車輪作用著一個(gè)向后的反作用推力 Fb，這個(gè)反作用推力 Fb是使汽車制動(dòng)的外力，稱為制動(dòng)力。現(xiàn)在轎車鼓式制動(dòng)器都是采用自動(dòng)調(diào)整方式，摩擦襯片磨損后會(huì)自動(dòng)調(diào)整與制動(dòng)鼓間隙。 凡對蹄端加力使蹄轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置統(tǒng)稱為制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置，制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置有輪缸、凸輪和楔。 相對于盤式制動(dòng)器來說，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制 動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。其制動(dòng) 是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的 。針對主要影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，著重對電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)的 選擇，風(fēng)冷片的設(shè)計(jì)和自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)。 通過構(gòu)思和設(shè)計(jì)研究出良好的冷卻系統(tǒng)方案，以圖文變現(xiàn)出來。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 實(shí)現(xiàn)方法 采集制動(dòng)器熱衰退的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算制動(dòng)對溫度的敏感程度， 進(jìn)而測算冷卻裝置的冷卻效率及適用條件。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。針對汽車制動(dòng)的主動(dòng)性安全研究有利于 減少事故發(fā)生，對生產(chǎn)和生命安全有著積極意義。而鼓式制動(dòng)器在現(xiàn)有車輛中仍然有很大的使用比重。 相對散熱性能較好的盤式制動(dòng)器而言，鼓式制動(dòng)器的散熱性能一直是其軟肋。其中主動(dòng)安全是指駕駛員通過與車輛協(xié)調(diào)進(jìn)而避免事故的發(fā)生。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易安裝及制造，可避免噴淋冷卻所致的管道阻塞的問題，在小型車方面得到很大應(yīng)用。由于現(xiàn)有的各種制動(dòng)器冷卻裝置各有利弊，本題將致力于設(shè)計(jì)更加有效的冷卻裝置。 六 、論文撰寫過程中擬采取的方法和手段 上網(wǎng)查閱資料，搜集相關(guān)論文，期刊、雜志，了解最新的混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)、原理 。 本文首先從制動(dòng)性能熱衰退機(jī)理出發(fā)，分析了制動(dòng)器生熱和散熱過程的換熱平衡問題，得出導(dǎo)致制動(dòng)性能熱衰退因素，對生熱和散熱進(jìn)行了計(jì)算，對試驗(yàn)起到了指導(dǎo)作用。它造價(jià)便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，在部分轎車和大部分貨車中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在鼓式制動(dòng)器的主流是內(nèi)張式，它的制動(dòng)塊 (剎車蹄 )位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)，在剎車的時(shí)候制動(dòng)塊向外張開，摩擦制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到剎車的目的。 鼓式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件是制動(dòng)鼓，固定元件是制動(dòng)蹄，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)蹄在促動(dòng)裝置作用下向外旋轉(zhuǎn)，外表面的摩擦片壓靠到制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面上，對鼓產(chǎn)生制動(dòng)摩擦力矩。過去的鼓式制動(dòng)器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙。制動(dòng)蹄上的摩擦片 9 壓緊在制動(dòng)轂的內(nèi)圓柱面上。 隨著我國汽車交通運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車保有量大幅度增長，目前的道路交通事故發(fā)生趨勢上升。摩擦片的導(dǎo)熱性很差，通過它傳到制動(dòng)蹄的熱量很少，而且難以向大氣散熱。現(xiàn)在歐美等發(fā)達(dá)國家已用無石棉低金屬襯片取代石棉制品。傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)主要存在自動(dòng)化程度低和冷卻效果難以控制的缺點(diǎn)。但若其熱容量小，抗熱衰退性能差，會(huì)使其溫度升高，不僅摩擦力矩顯著下降，制動(dòng)效能明顯 降低，而且會(huì)把車輛的輪轂軸承潤滑脂烤化，制動(dòng)鼓退火變色，車輪內(nèi)胎爆北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 破等。采用延時(shí)控制噴水，該裝置較簡單，易改裝，這是目前解決制動(dòng)性能熱衰退常用的方法。 (4)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，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)水泵對過濾后的水產(chǎn)生衡壓揚(yáng)程。降低摩擦片的溫度是防止制動(dòng)性能熱衰退簡單而有效的方法。根據(jù)制動(dòng)器溫度的不同，通過傳感技術(shù)及電路設(shè)計(jì)，控制半導(dǎo)體制冷片及變頻電 機(jī)的功率，從而對制冷量進(jìn)行調(diào)控。冷卻器的設(shè)置以工廠本身均毋需靠近水源（如河流或湖泊），故水源的熱損失和化學(xué)污染得以預(yù)防。以石棉摩擦材料為實(shí)驗(yàn)研究對象，導(dǎo)致熱衰退的直接原因就是摩擦副的溫升，故應(yīng)從摩擦副的升溫機(jī)理入手研究。制動(dòng)器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量一部分通過各種途徑散發(fā)出去，剩余部分在制動(dòng)鼓和摩擦片內(nèi)部積累，使其溫度升高。 三是存在于摩擦面的磨損物在隨同摩擦運(yùn)動(dòng)過程中 ,一方面有可能重新壓入摩擦面而形成新的微凸峰而產(chǎn)生切削阻力 , 另一方面這些磨粒在摩擦面上以滑動(dòng)和滾動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)過程中 ,不斷對摩擦副表面產(chǎn)生切削也構(gòu)成了摩擦力的一部分。磨損產(chǎn)物大都來自摩擦材料并附著在其表面之上不隨摩擦盤片轉(zhuǎn)動(dòng) , 故可認(rèn)為 ,摩擦熱量產(chǎn)生在摩擦材料表層 , 通過接觸界面?zhèn)鬟f到摩擦片中。根據(jù)熱容的加和性原理，即奈曼．考普(NeumannKopp)定律，其比熱容就在一個(gè)不太寬的范圍內(nèi)上下變化，因此對于同一狀態(tài)下的三種鑄鐵，都依照 HT250的比熱容來分析是可行的。 表 溫度數(shù)據(jù)表 實(shí)驗(yàn)序次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 制動(dòng)力矩均值／ N178。冷卻系統(tǒng)原理：制動(dòng)踏板制動(dòng)信號(hào)采集器根據(jù)制動(dòng)踏板狀態(tài)對冷卻系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)， 半導(dǎo)體制冷片 接收電流并產(chǎn)生制冷效應(yīng)，電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)風(fēng)扇鼓風(fēng)，冷卻氣流流經(jīng)制動(dòng)鼓 ，帶走制動(dòng)產(chǎn)生的熱量，為制動(dòng) 器產(chǎn)生冷卻效應(yīng)。經(jīng)過低噪音、低漂移、單電源放大運(yùn)算器將此電壓信號(hào)放大，然后，經(jīng)與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果設(shè)定值小于采集到的信號(hào)值， 則 發(fā)出命令，使 電動(dòng)機(jī) 動(dòng)作，對制動(dòng) 鼓鼓風(fēng) 降溫。而經(jīng)過數(shù)次制動(dòng)之后，制動(dòng)器平均溫度大致達(dá)到 300℃。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器將輸入的 電壓信號(hào)后根據(jù)調(diào)理電路和放大電路將其變成電阻值 ，改變流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流值，從而產(chǎn)生變頻調(diào)速作用。 半導(dǎo)體熱電偶由 N 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體組成。 因此是半導(dǎo)體致冷片由許多 N型和 P 型半導(dǎo)體之顆?；ハ嗯帕卸?，而 N／ P 之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須 絕緣且導(dǎo)熱良好，外觀如 圖 所示 。 半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫 90℃到負(fù)溫度 130℃都可以實(shí)現(xiàn)。 散熱片擔(dān)負(fù)著將發(fā)熱物體產(chǎn)生的熱量散失到周圍空氣中的使命，是風(fēng)冷散熱器中的熱量傳導(dǎo)通道。 提出此要求的目的是為了應(yīng)付發(fā)熱設(shè)備功率突然提升，或風(fēng)扇停轉(zhuǎn)等散熱器性能突然喪失的狀況。翅 片套在 制動(dòng)鼓 外側(cè)的環(huán)形 結(jié)構(gòu) ，并通過熱管與吸熱底相連，就得到了這種獨(dú)特的環(huán) 形片狀鰭片設(shè)計(jì)。變頻電動(dòng)機(jī)由傳統(tǒng)的鼠籠式電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來，把傳統(tǒng)的電機(jī)風(fēng)機(jī)改為獨(dú)立出來的風(fēng)機(jī)，并且提高了電機(jī)繞組的絕緣性能。 ? 接地 (1) 表明接地點(diǎn)通過線束 與接地體之間的連接。 開關(guān) (1) 斷開 (ON) 開關(guān) (2) 閉合 (OFF) ? 通過斷開或閉合開關(guān)，中斷或 允許電流通過電路。采用該系統(tǒng)裝置對制動(dòng) 器 冷卻，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)適時(shí)的冷卻，保證了制動(dòng) 器 的正常工作。 (3)繼續(xù)加強(qiáng)現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)。 (2)查閱大量國內(nèi)外相關(guān)研究資料，借鑒國外的先進(jìn)控制方式，同時(shí)結(jié)合本課題研究實(shí)際，在對制動(dòng)性能熱衰退生成機(jī)理進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，確定了該 課題設(shè)計(jì)方案。 XU An， Vehicle Brake Performance Parameter Analyzing and Modeling Based on Traveling Safety 2 Chunyuan Song， Vehicle Brake System Chatters Dynamics 2 ， Integrated control of wheel drivebrake torque for vehiclehandling enhancement 2 ， Influence of Shoke Absorber Wearing on Vehicle Brake Performance 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 衷心感謝導(dǎo)師 呂鐵亮老師的熱情關(guān)心、精心指導(dǎo)和深深教誨。