某客车制动性能优化设计(附件)【字数：11421】
摘 要现在交通工具用的最多、最便捷、最普遍的工具就是车辆，其中最典型的代表就是客车的运用，使得城间的交通能够适应现在的人口压力和生活节奏。而城间的交通情况也最为复杂，所以客车的制动系统就显得更为重要。制动系统可以使行驶中的车辆放慢速度，也可以使车辆泊车后原地不动。当车辆在制动时的间隔过大又或者失去了方向稳定性便会引起车辆侧滑甩尾，来不及制动而追尾等，酿成重大的交通事故。配备优良的制动性能与稳定可靠的制动系统的车辆才能使自身安全的发挥其所有性能。所以要使得车辆适应日益复杂的道路交通环境，更加成熟的高性能的制动系统成为提高制动性能的一个非常重要的环节。本课题综述了前、后轴制动器制动力分配比的相关汽车理论的知识、盘式制动器制动盘相关理论知识和热分析的基本理论知识，对某微型客车利用MATLAB软件进行制动力分配比优化模拟；对其制动器借由CATIA软件三维建模，再利用ANSYS有限元分析软件对制动盘三维模型进行网格划分，最后进行温度、应力及应变分析。本可以通过MATLAB优化工具箱得到前后轴制动器制动力分配比的最优值β并由此β值对盘式制动器的制动盘在一次紧急制动和连续制动的工况下进行了温度及其应力及应变的分析，总结出两种工况下制动盘温度、应力和变形量的变化规律，得出总结并给出优化改进的合理建议。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2国内外研究的现状 1
1.3研究的目标及内容 2
第二章 制动器制动力分配比 3
2.1 制动过程受力分析 3
2.2 制动力分配优化设计 6
2.3 优化后分析 12
第三章 利用ANSYS对制动器的制动盘进行热分析 13
3.1 利用CATIA软件建立盘式制动器的三维模型 13
3.2 制动器传热基本理论 14
3.3 模型的建立 17
3.3 盘式制动器在一次紧急制动工况下的分析 21
3.4 盘式制动器在连续制动工况下的分析 33
3.5 盘式制动器的优化建议 34
结束语 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1.1研究背景及意义
自从19世纪末期汽车被发明之后，它以惊人的速度发展到今时今日，是组成现代文明的一个重要的部分。而目前为止汽车也是人们生活中利用的最为普遍，最为便捷的交通工具，或者严格意义来说汽车的运用范围也是最为广泛的。由于世界经济与技术的蓬勃发展，人类对于汽车的整体需求也在不断的扩大，这也使得汽车工业的日益繁荣。而工业又带动了整个科学技术的进步，汽车本身也从之前的简单的机械组件变成了一个技术密集的工业产品。
道路的繁荣，汽车的大众化，使得汽车交通安全成为一个日益瞩目的话题，有需求就会带动发展。汽车安全的最重要的一环就是制动安全，制动系统可以使行驶中的车辆放慢速度，也可以使车辆泊车后原地不动，当车辆在制动时的间隔过大又或者失去了方向稳定性就会造成车辆侧滑甩尾，制动不及时而追尾，从而造成严重的交通事故。配备优良的制动性能与稳定可靠的制动系统的车辆才能使自身安全的发挥其所有性能，进而保证了人们的人身安全和财产的安全，因此制动系统，提高它的制动效能对人类社会的安全有着重要的意义。
1.2国内外研究现状
随着物质文化水平的上升，人类的安全意识也逐步提高，最明显的就是对汽车安全的要求的提高，从起初最简单的机组用皮革摩擦机来产生制动力的制动系统到后来的盘、鼓式再到机械ABS制动系统，汽车制动系统一直在发展和进化。随着电子技术的发展又出现了电子式的ABS系统，而在最近10年，西方国家又开展了对电控机械制动系统的深入研究，所谓的电控系统也就是由电动机来驱动来替换掉液压驱动的部分，电动系统比传统的方式响应速度更快，效能也更高，与此同时结构得到了优化，大大降低了装配和维护的难度。结构简单，功能集成的电控系统将成为当今乃至控制系统的发展方向。
1.3研究的目标及研究内容
现用车辆的制动器大都是采用的机械摩擦式的，利用摩擦力来停止运动。如今的摩擦式的制动器按工作元件的形状可以分为鼓式、盘式制动器。
当今世界范围内使用较多的种类是摩擦式制动器中的盘式制动器。相较于鼓式，如下列出了盘式制动器的一些优势：
水稳定性能好。
热稳定性能好。
制动稳定性能较好。
盘式制动器的质量、尺寸比鼓式的要小但是力矩的输出能力不亚于鼓式。
制动钳、制动块、制动盘和一些其他部件是盘式制动器主要的组成。
按结构型式还可分为固定钳式、浮动钳式。
下图所示的是浮动钳盘式制动器的大体结构：
/
1．制动钳体 2.导向销 3.支架 4.制动盘 5.制动块
活动制动块 7.活塞密封圈 8.活塞
一始制动的时候，油路系统输入油压P，以制动盘4的工作平面为参考平面，压向向制动钳1，而这个时候油压使得活塞8向着内测的活动制动块6压去，压力在制动盘的右侧，由于力的反作用的效果，制动钳体被反向推动，拉动了制动块5压向制动盘4的左侧，内外制动块相对移动就形成了一个夹紧力，像钳子加紧了一样收缩，夹住了飞速旋转的盘子，盘子之间产生了摩擦，从而制动停车。
基于以上制动性能评价得方面，本课题主要旨在某微型客车进行两方面的分析和优化，1.制动方向稳定性分析的优化，利用MATLAB进行前后轴制动力分配比优化；2.制动效能的恒定性分析，利用ANSYS对盘式制动器的制动盘进行温度、应力和应变分析，并给出盘式制动器合理化的改进建议。
第二章 制动器制动力分配比
2.1 制动过程受力分析
2.1.1 对整车进行受力
/
图2.1汽车制动时的受力简图
由图2.1分析可得，对后轮接地点取力矩可以列出关系式得：
(2.1)
式中：
Fz1 — 地面对前轮的法向反作用力，N；
G — 汽车重力，N；
b — 汽车质心至后轴中心线的水平距离，mm；
m — 汽车质量，kg；
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2国内外研究的现状 1
1.3研究的目标及内容 2
第二章 制动器制动力分配比 3
2.1 制动过程受力分析 3
2.2 制动力分配优化设计 6
2.3 优化后分析 12
第三章 利用ANSYS对制动器的制动盘进行热分析 13
3.1 利用CATIA软件建立盘式制动器的三维模型 13
3.2 制动器传热基本理论 14
3.3 模型的建立 17
3.3 盘式制动器在一次紧急制动工况下的分析 21
3.4 盘式制动器在连续制动工况下的分析 33
3.5 盘式制动器的优化建议 34
结束语 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1.1研究背景及意义
自从19世纪末期汽车被发明之后，它以惊人的速度发展到今时今日，是组成现代文明的一个重要的部分。而目前为止汽车也是人们生活中利用的最为普遍，最为便捷的交通工具，或者严格意义来说汽车的运用范围也是最为广泛的。由于世界经济与技术的蓬勃发展，人类对于汽车的整体需求也在不断的扩大，这也使得汽车工业的日益繁荣。而工业又带动了整个科学技术的进步，汽车本身也从之前的简单的机械组件变成了一个技术密集的工业产品。
道路的繁荣，汽车的大众化，使得汽车交通安全成为一个日益瞩目的话题，有需求就会带动发展。汽车安全的最重要的一环就是制动安全，制动系统可以使行驶中的车辆放慢速度，也可以使车辆泊车后原地不动，当车辆在制动时的间隔过大又或者失去了方向稳定性就会造成车辆侧滑甩尾，制动不及时而追尾，从而造成严重的交通事故。配备优良的制动性能与稳定可靠的制动系统的车辆才能使自身安全的发挥其所有性能，进而保证了人们的人身安全和财产的安全，因此制动系统，提高它的制动效能对人类社会的安全有着重要的意义。
1.2国内外研究现状
随着物质文化水平的上升，人类的安全意识也逐步提高，最明显的就是对汽车安全的要求的提高，从起初最简单的机组用皮革摩擦机来产生制动力的制动系统到后来的盘、鼓式再到机械ABS制动系统，汽车制动系统一直在发展和进化。随着电子技术的发展又出现了电子式的ABS系统，而在最近10年，西方国家又开展了对电控机械制动系统的深入研究，所谓的电控系统也就是由电动机来驱动来替换掉液压驱动的部分，电动系统比传统的方式响应速度更快，效能也更高，与此同时结构得到了优化，大大降低了装配和维护的难度。结构简单，功能集成的电控系统将成为当今乃至控制系统的发展方向。
1.3研究的目标及研究内容
现用车辆的制动器大都是采用的机械摩擦式的，利用摩擦力来停止运动。如今的摩擦式的制动器按工作元件的形状可以分为鼓式、盘式制动器。
当今世界范围内使用较多的种类是摩擦式制动器中的盘式制动器。相较于鼓式，如下列出了盘式制动器的一些优势：
水稳定性能好。
热稳定性能好。
制动稳定性能较好。
盘式制动器的质量、尺寸比鼓式的要小但是力矩的输出能力不亚于鼓式。
制动钳、制动块、制动盘和一些其他部件是盘式制动器主要的组成。
按结构型式还可分为固定钳式、浮动钳式。
下图所示的是浮动钳盘式制动器的大体结构：
/
1．制动钳体 2.导向销 3.支架 4.制动盘 5.制动块
活动制动块 7.活塞密封圈 8.活塞
一始制动的时候，油路系统输入油压P，以制动盘4的工作平面为参考平面，压向向制动钳1，而这个时候油压使得活塞8向着内测的活动制动块6压去，压力在制动盘的右侧，由于力的反作用的效果，制动钳体被反向推动，拉动了制动块5压向制动盘4的左侧，内外制动块相对移动就形成了一个夹紧力，像钳子加紧了一样收缩，夹住了飞速旋转的盘子，盘子之间产生了摩擦，从而制动停车。
基于以上制动性能评价得方面，本课题主要旨在某微型客车进行两方面的分析和优化，1.制动方向稳定性分析的优化，利用MATLAB进行前后轴制动力分配比优化；2.制动效能的恒定性分析，利用ANSYS对盘式制动器的制动盘进行温度、应力和应变分析，并给出盘式制动器合理化的改进建议。
第二章 制动器制动力分配比
2.1 制动过程受力分析
2.1.1 对整车进行受力
/
图2.1汽车制动时的受力简图
由图2.1分析可得，对后轮接地点取力矩可以列出关系式得：
(2.1)
式中：
Fz1 — 地面对前轮的法向反作用力，N；
G — 汽车重力，N；
b — 汽车质心至后轴中心线的水平距离，mm；
m — 汽车质量，kg；
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