【正文】 的使用性能和最低的材料消耗與制造成本，以獲得最佳的經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，通常是設(shè)計人員憑借自身或他人積累起來的經(jīng)驗和專業(yè)知識，在初始設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)地試驗、比較和改進，最終得到一個較為滿意的設(shè)計方案。當(dāng)時一般不能夠找到最優(yōu)的設(shè)計方案。而優(yōu)化設(shè)計方法則提供了一條可能高效率地求得最優(yōu)的設(shè)計方案的途徑。實踐證明，優(yōu)化設(shè)計方法是一種保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能、降低成本、減小質(zhì)量和體積的有效的設(shè)計方法，同時也可以大大地縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計效率，因此已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 解決優(yōu)化設(shè)計問題的一般步驟及幾何解釋 一般步驟①建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。②選擇適用的最優(yōu)化方法及相應(yīng)的計算程序。③確定初始數(shù)據(jù)和初始設(shè)計點。④編寫相關(guān)的主程序及函數(shù)子程序。⑤計算機求解并輸出結(jié)果。⑥結(jié)果分析、比較。 幾何解釋求解優(yōu)化問題的幾何解釋，可認(rèn)為是在約束限定的范圍內(nèi)，找出目標(biāo)函數(shù)的最小值。 常用優(yōu)化方法一般優(yōu)化方法分為兩類，一類是無約束的優(yōu)化問題的求解，另一類是有約束的優(yōu)化問題的求解。 無約束優(yōu)化方法在這類方法中，有坐標(biāo)輪換法、鮑威爾法、共軛梯度法、DFP 變尺度法、BFGS 變尺度法等。坐標(biāo)輪換法的基本思路是每次搜索只允許沿一個變量變化，其余變量保持不變，它把多變量優(yōu)化問題輪流地轉(zhuǎn)化成單變量的優(yōu)化問題，當(dāng)n個變量依次進行過一維搜索后，即完成一輪計算，若未收斂，則以上一輪最后一點開始繼續(xù)下一輪計算。其特點是只需計算函數(shù)值，無需求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，所以程序編制簡單，存儲量少，當(dāng)計算效率低，可靠性差。鮑威爾法是一種共軛方向法，它直接用函數(shù)值來構(gòu)造共軛方向，是一種直接方法。它具有二次收斂性，收斂速度較快，可靠性較好，存貯量少，當(dāng)編制程序較復(fù)雜，適用于維數(shù)較高的目標(biāo)函數(shù)。共軛梯度法也是一種共軛方向法，它是利用函數(shù)梯度值來構(gòu)造共軛方向，然后選取共軛方向作為每一次的搜索方向。它的特點是只需計算函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)，程序編制容易、存儲量少，收斂速度快，適用于維數(shù)較高的優(yōu)化問題。 約束優(yōu)化方法工程上出現(xiàn)的問題一般都是有約束的優(yōu)化問題，其常用的方法是隨機方向法、復(fù)合形法和懲罰函數(shù)法。隨機方向法是在可行域D內(nèi)利用隨機產(chǎn)生的可行下降方向進行搜索的一種直接解法。其特點是對目標(biāo)函數(shù)無特殊要求，編制程序簡單，計算量小，存儲量少，收斂速度較快。復(fù)合形法的基本思想是通過預(yù)定頂點數(shù)的多邊形。各頂點的函數(shù)值相互比較，反復(fù)朝著函數(shù)值減小的方向進行點的映射與復(fù)合形的收縮，使之逐步逼近約束最優(yōu)值。復(fù)合形法不需要計算目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，也不進行一維尋優(yōu)，對目標(biāo)函數(shù)和約束條件都沒有特殊的要求，適用范圍廣，編制程序簡單。內(nèi)點懲罰函數(shù)法要求整個尋優(yōu)過程在可行域內(nèi)進行，迭代點均要為可行解，故初始點必須是一個內(nèi)點。外點懲罰函數(shù)法，初始點可以隨便選擇，而且其在迭代過程中生成的迭代點也可能在可行域外。混合懲罰函數(shù)法它將兩者的懲罰函數(shù)形式結(jié)合在一起，用于求解既有不等式約束又有等式約束條件的最優(yōu)化問題。它結(jié)合了內(nèi)點法和外點法的優(yōu)點，克服了缺點。初始點可任選，可適用于具有等式和不等式約束的優(yōu)化問題，可處理多個變量及多個函數(shù)。 制動系參數(shù)的優(yōu)化制動系主要參數(shù)，特別是制動力分配系數(shù)β和同步附著系數(shù)的選擇，由于需考慮的因素多，計算公式較復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法是采用試湊法，按一定步驟計算，得出結(jié)果，如果不合適，重新計算直到滿意為止。這樣的設(shè)計方法慢，而且很難得到最優(yōu)解。采用優(yōu)化設(shè)計方法，可以將以前作為簡化的參數(shù)都考慮進去，通過編程、上機求解得到最優(yōu)解。制動力分配系數(shù)β和同步附著系數(shù)的選擇是在制動系基本參數(shù)的確定下，使同步附著系數(shù)的取值能使其它參數(shù)滿足絕大多數(shù)的經(jīng)驗值要求，以達到獲得最佳值的效果。由于空、滿載兩種狀態(tài)下，制動力分配系數(shù)β和同步附著系數(shù)的優(yōu)化在原理上是相同的，所以以下僅優(yōu)化滿載狀態(tài)下的β、值。確定約束條件：①由于制動力分配系數(shù)β和同步附著系數(shù)存在以下關(guān)系：, 故0 β1，0。②根據(jù)國外文獻推薦，滿載時轎車同步附著系數(shù)≥。③由于制動力分配系數(shù)β值恒定，為使其在常遇附著系數(shù)范圍內(nèi)，附著系數(shù)利用率ε不致過低，其值總是選得小于可能遇到的最大附著系數(shù)。假定可能遇到的最大附著系數(shù)=，故。④為保證汽車有良好的制動性能和穩(wěn)定性，前、后輪同時抱死時的制動力之比 ,～。⑤在滿足上述四個約束條件下的值，還必須使不同的路面（值不同）上， ≤ q ≤ ，但對于不同的值，制動強度q的計算方法是不同的。當(dāng) 時, 。當(dāng) 時, 。按照上述約束條件，作了一個優(yōu)化表，見附錄。8 結(jié)論本設(shè)計主要思考了關(guān)于制動器結(jié)構(gòu)形式選擇、主要參數(shù)選擇、相關(guān)參數(shù)計算，其中以參數(shù)設(shè)計計算過程和零件設(shè)計為重點。在設(shè)計前期,我就合理安排自己的時間,搜集大量與制動器設(shè)計相關(guān)的資料,了解了制動器的發(fā)展?fàn)顩r,不斷與同學(xué),老師溝通交流遇到的種種問題。以下是設(shè)計過程中所獲得的結(jié)論和感悟：（1）對于盤式制動器設(shè)計而言，制動力分配系數(shù)和同步附著系數(shù)是最重要的參數(shù)之一，牽扯到許多其他參數(shù)，因此，為了更好的確定這兩個參數(shù)，我作了個優(yōu)化表，對它們進行優(yōu)化設(shè)計。（2）4個月的設(shè)計使我的學(xué)習(xí)能力，搜索能力，繪圖能力得到很好的鍛煉，從零碎的知識結(jié)構(gòu)走向系統(tǒng)化，三維繪圖的要求，讓我加深了對catia的學(xué)習(xí)和掌握。（3）因為能力有限，在設(shè)計過程當(dāng)中，我也發(fā)現(xiàn)了自己存在的不足。比如：對I曲線和β曲線掌握不夠透徹，在三維繪圖過程中，由于對catia不熟悉，遇到許多問題。以后我會花更多時間去學(xué)習(xí)這些知識，去掌握catia的運用。制動器是伴隨著汽車的產(chǎn)生所必不可少的一個系統(tǒng)，而且制動器經(jīng)過從鼓式到盤式，隨著電動汽車的產(chǎn)生又衍生出更多的制動形式，而且新興的濕式全盤制動器也開始出現(xiàn)在我們的生活中，但是因為產(chǎn)品還處在研發(fā)階段。總之，一系列的科技進步推動了社會的發(fā)展。希望通過我的不斷學(xué)習(xí)，能為中國汽車事業(yè)增添微薄之力。致 謝經(jīng)過4個月的學(xué)習(xí)，搜索，查閱，設(shè)計計算，繪圖，在老師的指導(dǎo)下，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計。因此，我首先要感謝老師，是他在整個畢業(yè)設(shè)計中給我的幫助和支持，才讓我順利的完成任務(wù)。老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的作風(fēng)，高深淵博的知識，不懈進取的精神，教書育人的責(zé)任心，開朗活潑的學(xué)術(shù)思維，也給我留下很深的印象，使我受益匪淺。在論文即將完成之際，我要向輔導(dǎo)我的導(dǎo)師表示衷心的感謝和崇高的敬意。其次，我還要感謝我們同組同學(xué)給我的幫助，通過和他們討論，解決了許多困惑。 2012年5月參考文獻[1] 王望予. 汽車設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [2] 余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [3] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [4] 林秉華. 最新汽車設(shè)計實用手冊[M]， 黑龍江：黑龍江出版社，2005 [5] 張尉林. 汽車制動系統(tǒng)的分析與設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出社，2002 [6] 齊志鵬. 汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修[M].北京：人民郵電出版社，2004 [7] 吳植民. [M]. 北京：人民郵電出版社，2003 [8] 劉惟信. 汽車設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [9] 成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 [10] [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004[11] 楊曉明 邱清盈 馮培恩 潘雙夏. 盤式制動器的全性能優(yōu)化設(shè)計[A]，中國機械工程 第16 卷第7 期 [12] [M].北京：人民交通出版社，1984[13] 唐宇明. 汽車轉(zhuǎn)向制動系設(shè)計[M]. 南京：東南大學(xué)出版社，1998[14] Lijie Li。Hua jiang。 Ou yang 。A. R. Abubakar。 Numerical Analysis of Car Disc Brake Squeal Considering Thermal Effects [J]，Springer Berlin Heidelberg，2007[15] Allan Bachb, Georg T Nielsenc, Per Morgena .Tribological properties of automotive disc brakes with solid lubricants[J]，2009 [16] Thomas J. Mackin ，Steven C. Noe . Thermal cracking in disc brakes[J]，2008附 錄