小型电动汽车盘式制动器设计(附件)
出于制动系统对纯电动汽车的重要性，本次设计将对某纯电动汽车的后制动器进行设计。对盘式制动器各种形式的优势劣势进行了比较后，为某小型电动汽车的后制动器进行选型。从纯电动汽车制动系的设计要求与作用开始，依据已有的整车参数，进行制动器的参数和结构设计。将设计完的制动器进行制动效能的校核，确保制动性能是否满足制动要求和标准。利用CATIA三维建模软件，依据设计参数标准，绘制制动器三维数模。将制动器三维数模导入有限元分析软件ANSYS，对所设计的制动器进行强度分析，确保制动器设计的合理。关键词 电动汽车 盘式制动器 三维数模 有限元分析
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外的研究现状 1
1.3 本文研究思路 2
2 某小型电动汽车盘式制动器选型 3
2.1 盘式制动器的发展及运用 3
2.2 盘式制动器的优势 3
2.3 盘式制动器的分类 4
2.4 制动器的选型 6
2.5 盘式制动器的结构及功用要求 6
3 某小型电动汽车制动器尺寸参数设计 7
3.1 制动盘直径设计 8
3.2 制动盘厚度设计 9
3.3 摩擦衬块内半径、外半径与厚度的设计 9
3.4 摩擦衬块面积设计 10
3.5 摩擦衬块摩擦系数的设计 10
3.6 摩擦衬块与制动盘的间隙设计 10
4 某小型电动汽车制动性能校核 10
4.1 盘式制动器设计参数 10
4.2 制动器提供的制动力矩 11
4.3 实际需求制动力矩 12
5 某小型电动汽车盘式制动器设计 13
5.1 制动盘的设计及建模 14
5.2 摩擦块的设计及建模 14
5.3 制动卡钳的设计及建模 15
5.4 盘式制动器模型装配 16
6 某小型电动汽车盘式制动器强度分析 17
6.1 ANSYS模型的建立 17
6.2 载荷与 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
约束的添加 20
6.3 ANSYS结果的处理与分析 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
课题研究背景
随着国家的发展，现阶段的中国已经面临着石油能源紧缺的困境,研究开发新能源已经刻不容缓。研发纯电动汽车已经成为我国新兴战略产业发展的策略。
近年来，新能源得到了不断发展，使用煤炭发电的比例也越来越低,这必将成为处理纯电动汽车间接碳排放的有效手段。现如今,我国使用的电量80%源自于煤炭发电。研究所示,当煤碳发电比例达到87%时,纯电动汽车与传统汽油车的碳排放量相比就到达了一个平衡点;当煤碳发电比例下降到65%时,再与传统汽车做比较时,纯电动汽车的间接碳排放量就可以达到30%。
当下而言，纯电动汽车是全世界仅有的可以达到零排放的机动车。由于环保的需求,伴随新能源、新材料以及新技术的发展,纯电动汽车可以实现中国汽车工业可持续发展,我国汽车行业终将进入全新模块。
纯电动汽车制动系统是一个起到重要作用的总成,制动性能的优异程度对纯电动车的续航里程、制动性能可靠性等有着很明显的影响。现如今,高速公路网发展十分迅速,汽车车速也不断提高、车流量的不停增加,为此纯电动汽车的制动系可靠性要求显得非常重要。
制动系统的主要作用是：1）让车辆遵循驾驶者的操作，从而使车辆强行减速或者停止。2）让已经停止行驶的的车辆在不同的路面上（涵盖坡道）能够长时间平稳的停车。3）让正在出于下坡的车辆能够保持平稳的车速。由上可知，制动器研究需求的重要性一目了然。
1.2 国内外的研究现状
中国拥有整个世界第二大的纯电动汽车市场，而且政府也在努力推行。因此，国内的纯电动汽车的产能与销量均有了质的跨跃。纵观全局，我国国内的电动汽车事业均以小型车为主打。目前，国内越来越多的企业也逐渐步入到了电动汽车的行业当中。其中不乏有北汽新能源、比亚迪、吉利、奇瑞等优秀汽车商家。
不仅国内如此，国外也早就大步迈向纯电动汽车领域。美国政府为了推行绿色新政，电动汽车已被列入国家发展战略。德国政府也宣称在将来的10年内，100万辆新能源车辆将被投放到市场上。由此可见，德国也进入了纯电动汽车时代。
从上可知，国内外早就将电动汽车摆在发展的前沿地段。
电动汽车与传统车辆并无多大差别，主要的差异在于三电系统：电池、电控、电机。电动汽车的制动系统与传统车辆的制动系统并无多大差别。
武汉理工大学鹿胜宝[1]在《气压盘式制动器结构与性能研究》中对气压盘式制动器进行了材料、工艺设计，并运用相关的有限元软件对制动器进行了静力学的结构分析，分析对比了变形以及应力，替所设计的内容出具了有效地参照。
湖南大学张海军[2]在《汽车制动器性能分析与改进》中则对市场上常用的制动器进行了结构与运作原理的探讨，并且对三维数模进行修改以及有限元的网格划分计算，提供了一些设计和优化等方案。
武汉理工大学王亮[3]在《盘式制动器的参数化建模及强度分析》中使用参数化建模的方案，依据制动器设计参数，使用CATIA的相对应的功能模块对盘式制动器的主要零部件进行参数化三维建模。然后应用 Visual Basic 语言对CATIA 进行二次开发，编写交互式界面并驱动CATIA完成文件的打开、更新和保存。
延边大学孟祥宝[4]在《基于ANSYS的制动器摩擦生热分析》中通过对盘式制动器工作原理的分析，阐述了盘式制动器在制动时所产生的热能对制动器的影响，利用所建立的三维有限元模型，并对模型进行网格的划分与参数的设定，最终对模型进行非线性瞬态的仿真分析。
大连职业技术学院机械工程学院孙红[5]在《基于不确定理论的新型盘式制动器稳健设计研究》中就某一种盘式制动器为研究对象，把未确定的理论和响应面模型倒进设计流程，且把制动器温度变化量和制动距离当做设计的根据，利用偏好聚合方案精简、优化计算工作量,最后对稳定设计结果进行制动距离和制动升温分析检验。以此来解决目前传统盘式制动器设计时人为随机性大、设计结果保守等弊端。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外的研究现状 1
1.3 本文研究思路 2
2 某小型电动汽车盘式制动器选型 3
2.1 盘式制动器的发展及运用 3
2.2 盘式制动器的优势 3
2.3 盘式制动器的分类 4
2.4 制动器的选型 6
2.5 盘式制动器的结构及功用要求 6
3 某小型电动汽车制动器尺寸参数设计 7
3.1 制动盘直径设计 8
3.2 制动盘厚度设计 9
3.3 摩擦衬块内半径、外半径与厚度的设计 9
3.4 摩擦衬块面积设计 10
3.5 摩擦衬块摩擦系数的设计 10
3.6 摩擦衬块与制动盘的间隙设计 10
4 某小型电动汽车制动性能校核 10
4.1 盘式制动器设计参数 10
4.2 制动器提供的制动力矩 11
4.3 实际需求制动力矩 12
5 某小型电动汽车盘式制动器设计 13
5.1 制动盘的设计及建模 14
5.2 摩擦块的设计及建模 14
5.3 制动卡钳的设计及建模 15
5.4 盘式制动器模型装配 16
6 某小型电动汽车盘式制动器强度分析 17
6.1 ANSYS模型的建立 17
6.2 载荷与 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
约束的添加 20
6.3 ANSYS结果的处理与分析 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
课题研究背景
随着国家的发展，现阶段的中国已经面临着石油能源紧缺的困境,研究开发新能源已经刻不容缓。研发纯电动汽车已经成为我国新兴战略产业发展的策略。
近年来，新能源得到了不断发展，使用煤炭发电的比例也越来越低,这必将成为处理纯电动汽车间接碳排放的有效手段。现如今,我国使用的电量80%源自于煤炭发电。研究所示,当煤碳发电比例达到87%时,纯电动汽车与传统汽油车的碳排放量相比就到达了一个平衡点;当煤碳发电比例下降到65%时,再与传统汽车做比较时,纯电动汽车的间接碳排放量就可以达到30%。
当下而言，纯电动汽车是全世界仅有的可以达到零排放的机动车。由于环保的需求,伴随新能源、新材料以及新技术的发展,纯电动汽车可以实现中国汽车工业可持续发展,我国汽车行业终将进入全新模块。
纯电动汽车制动系统是一个起到重要作用的总成,制动性能的优异程度对纯电动车的续航里程、制动性能可靠性等有着很明显的影响。现如今,高速公路网发展十分迅速,汽车车速也不断提高、车流量的不停增加,为此纯电动汽车的制动系可靠性要求显得非常重要。
制动系统的主要作用是：1）让车辆遵循驾驶者的操作，从而使车辆强行减速或者停止。2）让已经停止行驶的的车辆在不同的路面上（涵盖坡道）能够长时间平稳的停车。3）让正在出于下坡的车辆能够保持平稳的车速。由上可知，制动器研究需求的重要性一目了然。
1.2 国内外的研究现状
中国拥有整个世界第二大的纯电动汽车市场，而且政府也在努力推行。因此，国内的纯电动汽车的产能与销量均有了质的跨跃。纵观全局，我国国内的电动汽车事业均以小型车为主打。目前，国内越来越多的企业也逐渐步入到了电动汽车的行业当中。其中不乏有北汽新能源、比亚迪、吉利、奇瑞等优秀汽车商家。
不仅国内如此，国外也早就大步迈向纯电动汽车领域。美国政府为了推行绿色新政，电动汽车已被列入国家发展战略。德国政府也宣称在将来的10年内，100万辆新能源车辆将被投放到市场上。由此可见，德国也进入了纯电动汽车时代。
从上可知，国内外早就将电动汽车摆在发展的前沿地段。
电动汽车与传统车辆并无多大差别，主要的差异在于三电系统：电池、电控、电机。电动汽车的制动系统与传统车辆的制动系统并无多大差别。
武汉理工大学鹿胜宝[1]在《气压盘式制动器结构与性能研究》中对气压盘式制动器进行了材料、工艺设计，并运用相关的有限元软件对制动器进行了静力学的结构分析，分析对比了变形以及应力，替所设计的内容出具了有效地参照。
湖南大学张海军[2]在《汽车制动器性能分析与改进》中则对市场上常用的制动器进行了结构与运作原理的探讨，并且对三维数模进行修改以及有限元的网格划分计算，提供了一些设计和优化等方案。
武汉理工大学王亮[3]在《盘式制动器的参数化建模及强度分析》中使用参数化建模的方案，依据制动器设计参数，使用CATIA的相对应的功能模块对盘式制动器的主要零部件进行参数化三维建模。然后应用 Visual Basic 语言对CATIA 进行二次开发，编写交互式界面并驱动CATIA完成文件的打开、更新和保存。
延边大学孟祥宝[4]在《基于ANSYS的制动器摩擦生热分析》中通过对盘式制动器工作原理的分析，阐述了盘式制动器在制动时所产生的热能对制动器的影响，利用所建立的三维有限元模型，并对模型进行网格的划分与参数的设定，最终对模型进行非线性瞬态的仿真分析。
大连职业技术学院机械工程学院孙红[5]在《基于不确定理论的新型盘式制动器稳健设计研究》中就某一种盘式制动器为研究对象，把未确定的理论和响应面模型倒进设计流程，且把制动器温度变化量和制动距离当做设计的根据，利用偏好聚合方案精简、优化计算工作量,最后对稳定设计结果进行制动距离和制动升温分析检验。以此来解决目前传统盘式制动器设计时人为随机性大、设计结果保守等弊端。
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