盘式制动器参数设计
随着国内汽车市场迅速发展,汽车保有量的增加，由此带来的安全问题也越来越引起人们的注意，人们也越发的意识到行车安全的重要性。同时随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其制动性能。本文主要说明了轿车前轮制动器的结构分析与设计，首先介绍了轿车制动器的概况和研究现状，并根据给定的制动系统的主要技术参数确定了同步附着系数、制动力矩等变量。再通过对盘式制动器的结构及优缺点进行分析、设计计算、性能分析，最终确定盘式制动器的尺寸。本文还采用了Matlab优化工具箱的遗传优化算法对制动器尺寸进行优化。
关键词 盘式制动器, 优化设计, 遗传算法
目 录
1绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 本设计的主要内容 2
1.4 本设计的研究意义 2
2 盘式制动器的主要参数及其设计计算 3
2.1 本设计所使用的车型 3
2.2 本设计涉及的基本参数 3
2.3 同步附着系数的分析及确定 3
2.4 前后轴制动力矩分配系数β的确定 4
2.5 制动器制动力矩的确定 5
2.6 盘式制动器的分析 5
2.7 盘式制动器主要参数的确定 6
2.8 盘式制动器主要部件结构的分析 8
3 制动性能分析? 10
3.1 制动性能评价指标 10
3.2 制动减速度 11
3.3 制动距离 11
3.4 摩擦衬片的磨损特性计算 12
4 盘式制动器参数的优化设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
13
4.1 MATLAB遗传算法介绍 13
4.2 优化模型的建立 14
4.3 优化结果及其分析 18
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
随着高速公路的迅速发展和车流密度的日益增大，导致交通事故频繁发生。因此，人们对行车安全的要求越来越高。所以，如何保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分重要的任务。
1.1课题研究背景
制动系是汽车的一个重要组成部分,它直接影响汽车的行驶安全性。制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置,是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。汽车制动器是用以强制行驶中的汽车减速或停车,使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停止的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。盘式制动器以其结构简单、紧凑,制动性能好,在同样大小的制动力矩条件下,其结构尺寸和质量都比鼓式制动器小,热稳定性和水稳定性好等一系列优点,被广泛应用于各种汽车上。盘式制动器按摩擦副中的固定摩擦元件的结构，分为钳盘式和全盘式制动器两大类。一般轿车上大多数采用钳盘式制动器，本次设计也选用钳盘式制动器进行设计[1]。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国外研究状况
经过几十年来的发展，目前国外生产气（液）压盘式制动器的技术已经比较成熟，形成了系列产品。例如：博世(Bosch)公司、Wabco制动器制造公司、阿文美驰公司等每年的产量都在20—50万台以上；在欧、美、日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。2000年，国外装配盘式制动器的车桥已占到了所有车桥总成的一半以上。自从第一个装有Schmitz公司制造的22．5英寸盘式制动器以来，各公司都开发出自己的系列产品。世界著名的Wabco制动器制造公司为挂车已经开发出第二代19．5英寸盘式制动器PAN19-1。该盘式制动器在保证功能和质量的前提下，对自重进行了优化。据说，与装有22．5英寸的标准制动器的车桥相比，重量差达48kg。Wabco的PAN19-1盘式制动器不仅被SAF公司开发的SKRB9019挂午桥采用，也被Trenkamp+Gehle公司的Protec 2挂车桥采用。Haldex公司现已开发出了17.5英寸、19.5英寸和22．5英寸三种规格的盘式制动器，以满足市场的各种需求。为提高质量和降低自重，公司对产品作了一些改动，特别在重量上进行了优化处理。Haldex公司22.5英寸盘式制动器DB20也被SAF安装在9T级挂车桥SK-RB 9022上，奔驰公司的TE5挂车桥也安装了Haldex公司的制动钳[2][3]。
1.2.2 国内研究状况
随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采应用盘式制动器配置逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合制动方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车(中档类如夏利、吉利、神龙富康、上海华普、捷达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器成为了发展趋势[4]。
1.3 本设计的主要内容
本设计主要是对当今比较常见的盘式制动器的参数进行设计计算，通过对轿车制动系统的主要参数、制动性能进行分析，对盘式制动器进行结构分析及设计计算，更加深刻的学习盘式制动器。再通过应用MATLAB优化工具箱的遗传优化算法对制动器尺寸进行优化，将盘式制动器的参数设计的更加科学化、合理化。
1.4 本设计的研究意义
汽车制动系统是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使以停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系统的工作可靠性显得日益重要。也只有制统动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。制动器是汽车制动系统的主要组成部分，是汽车行驶安全性的重要部件之一。作为一种新型的制动部件，盘式制动器与传统的鼓式制动器比较，具有散热快、重量轻、构造简单、调整方便、制动效果稳定、热稳定性好、高负载时耐高温性能好等优势，正越来越广泛地应用于轿车、客车和重型载货车上随着经济的发展，我国已经成为汽车制造和使用的大国。但与国外相比，我国在盘式制动器技术方面还处在发展阶段。因此,对盘式制动器技术的研究颇有意义。
2 盘式制动器的主要参数及其设计计算
2.1 本设计所使用的车型
本次设计使用的车型为丰田雅力士，丰田雅力士的制动器为前盘后鼓，所以此次设计的为该车型的前轮制动器。
1绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 本设计的主要内容 2
1.4 本设计的研究意义 2
2 盘式制动器的主要参数及其设计计算 3
2.1 本设计所使用的车型 3
2.2 本设计涉及的基本参数 3
2.3 同步附着系数的分析及确定 3
2.4 前后轴制动力矩分配系数β的确定 4
2.5 制动器制动力矩的确定 5
2.6 盘式制动器的分析 5
2.7 盘式制动器主要参数的确定 6
2.8 盘式制动器主要部件结构的分析 8
3 制动性能分析? 10
3.1 制动性能评价指标 10
3.2 制动减速度 11
3.3 制动距离 11
3.4 摩擦衬片的磨损特性计算 12
4 盘式制动器参数的优化设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
13
4.1 MATLAB遗传算法介绍 13
4.2 优化模型的建立 14
4.3 优化结果及其分析 18
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
随着高速公路的迅速发展和车流密度的日益增大，导致交通事故频繁发生。因此，人们对行车安全的要求越来越高。所以，如何保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分重要的任务。
1.1课题研究背景
制动系是汽车的一个重要组成部分,它直接影响汽车的行驶安全性。制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置,是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。汽车制动器是用以强制行驶中的汽车减速或停车,使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停止的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。盘式制动器以其结构简单、紧凑,制动性能好,在同样大小的制动力矩条件下,其结构尺寸和质量都比鼓式制动器小,热稳定性和水稳定性好等一系列优点,被广泛应用于各种汽车上。盘式制动器按摩擦副中的固定摩擦元件的结构，分为钳盘式和全盘式制动器两大类。一般轿车上大多数采用钳盘式制动器，本次设计也选用钳盘式制动器进行设计[1]。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国外研究状况
经过几十年来的发展，目前国外生产气（液）压盘式制动器的技术已经比较成熟，形成了系列产品。例如：博世(Bosch)公司、Wabco制动器制造公司、阿文美驰公司等每年的产量都在20—50万台以上；在欧、美、日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。2000年，国外装配盘式制动器的车桥已占到了所有车桥总成的一半以上。自从第一个装有Schmitz公司制造的22．5英寸盘式制动器以来，各公司都开发出自己的系列产品。世界著名的Wabco制动器制造公司为挂车已经开发出第二代19．5英寸盘式制动器PAN19-1。该盘式制动器在保证功能和质量的前提下，对自重进行了优化。据说，与装有22．5英寸的标准制动器的车桥相比，重量差达48kg。Wabco的PAN19-1盘式制动器不仅被SAF公司开发的SKRB9019挂午桥采用，也被Trenkamp+Gehle公司的Protec 2挂车桥采用。Haldex公司现已开发出了17.5英寸、19.5英寸和22．5英寸三种规格的盘式制动器，以满足市场的各种需求。为提高质量和降低自重，公司对产品作了一些改动，特别在重量上进行了优化处理。Haldex公司22.5英寸盘式制动器DB20也被SAF安装在9T级挂车桥SK-RB 9022上，奔驰公司的TE5挂车桥也安装了Haldex公司的制动钳[2][3]。
1.2.2 国内研究状况
随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采应用盘式制动器配置逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。在轿车、微型车、轻卡、SUV及皮卡方面：在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合制动方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器主要以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质，以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。目前大部分轿车(中档类如夏利、吉利、神龙富康、上海华普、捷达)、微型车（长安之星、昌河、丰田海狮、天津华利、江铃全顺）、高端轻卡（东风小霸王、江铃、瑞风、南京依维柯）、SUV及皮卡（湖南长丰、江铃皮卡）等采用前盘后鼓式混合制动器。但随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别上国家安全法规的强制实施，前后轮都用盘式制动器成为了发展趋势[4]。
1.3 本设计的主要内容
本设计主要是对当今比较常见的盘式制动器的参数进行设计计算，通过对轿车制动系统的主要参数、制动性能进行分析，对盘式制动器进行结构分析及设计计算，更加深刻的学习盘式制动器。再通过应用MATLAB优化工具箱的遗传优化算法对制动器尺寸进行优化，将盘式制动器的参数设计的更加科学化、合理化。
1.4 本设计的研究意义
汽车制动系统是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使以停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系统的工作可靠性显得日益重要。也只有制统动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。制动器是汽车制动系统的主要组成部分，是汽车行驶安全性的重要部件之一。作为一种新型的制动部件，盘式制动器与传统的鼓式制动器比较，具有散热快、重量轻、构造简单、调整方便、制动效果稳定、热稳定性好、高负载时耐高温性能好等优势，正越来越广泛地应用于轿车、客车和重型载货车上随着经济的发展，我国已经成为汽车制造和使用的大国。但与国外相比，我国在盘式制动器技术方面还处在发展阶段。因此,对盘式制动器技术的研究颇有意义。
2 盘式制动器的主要参数及其设计计算
2.1 本设计所使用的车型
本次设计使用的车型为丰田雅力士，丰田雅力士的制动器为前盘后鼓，所以此次设计的为该车型的前轮制动器。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1625.html
