式盘制动器的参数化设计.doc

苏长文：盘式制动器的参数化设计山东交通学院毕业设计（论文）PAGE\*MERGEFORMAT28毕业论文盘式制动器的参数化设计前言国内汽车市场迅速发展，随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期,提高设计效率，降低成本，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。制动器是车辆的关键部件之一,其性能的好坏直接影响整车性能的优劣,因此,制动器的设计在整车设计中显得相当重要。本文详细地阐述了各类制动器的结构、工作原理、优缺点和发展前景,探讨了一种结构简单的盘式制动器。对制动器的主要零件如制动盘、制动钳、制动块、摩擦衬片、活塞等进行了结构设计和计算,从而设计出一种比较精确的制动器。根据设计与计算用Pro/E绘制出了该制动器的制动盘、制动钳、活塞、摩擦衬块等零件图和装配图。本课题主要完成基于Pro/E三维造型技术进行盘式制动器参数化设计。通过引入基于Pro/E特征的参数化造型思想，建立制动器典型的零部件模板库，模型设计计算完成后，通过参数化驱动从而得到所需的制动器模型。参数化设计是当前CAD技术中的一个研究热点，车辆制动器参数化设计方法的研究,使制动器设计的半自动化以及制动器性能的提高成为可能。对参数化设计的方法进行研究，对企业实现快速设计、提高市场竞争力具有重要的现实意义。目前面向零件参数化设计的研究与系统开发已经取得了一定成效，但对产品级的参数化设计的研究比较少，缺少方法，效果也不太理想。本文深入的研究了零件参数化设计的方法，建立了基于Pro/E系统的盘式制动器参数化设计系统，在系统的开发过程中将理论研究与实际应用紧密结合，验证了基于装配约束的参数化设计方法的可行性，系统具备设计计算，参数化造型，系统数据管理等功能。针对目前基于Pro/E的二次开发中普遍忽视非几何信息的情况，系统还是先了对非集合信息的管理，并在此基础上研究了工程图制动生成技术。此设计为企业面向现代设计与制造的产品数字化做了有益的探索，其开发思想可用于其他产品设计系统的开发。参数化设计方法具有高效性、实用性的特点，在产品的系列设计、相似设计及专用Pro/E系统开发方面都具有较大的应用价值。与传统设计方法相比，能够减少重复劳动，提高设计效率，符合现代产品设计需求。1制动系概述1.1制动系的功能汽车需要行驶，同时也需要能够使行驶中的汽车减速甚至停车，而且有时能够可靠的停车显得更重要。要做到使行驶中的汽车减速或停车就必须产生一个与汽车行驶方向相反的力，才能让行驶中的汽车减速或停车。作用在行驶汽车上的滚动阻力、坡道阻力、空气阻力、加速阻力等都与汽车的行驶方向相反，但是这些力的大小都是随机的、很难控制的。因此，汽车上必须设置一系列专门的装置，以便使驾驶员能够根据道路和交通等情况，借助以外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动，使汽车减速或停车，这一功能就是制动系的功能，这一系列专门的装置即为制动系。另外，当汽车停下来后需要可靠的停车，这也包括在坡道上的可靠停放。使汽车能够可靠的停车也是制动系的功能之一。1.2车轮制动时的工作原理汽车受到与行驶方向相反的外力时，才能从一定的速度制动到较小的车速或直至停车。这个外力只能由地面和空气提供。但由于空气阻力相对较小，所以实际上外力主要是由地面提供的，称之为地面制动力。地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离也越短，所以地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。图1.1为车轮在良好的硬路面上制动时的受力情况。图1.1车轮受力Tf是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩，单位是N·m；FB是地面制动力，单位为N;W为车轮垂直载荷、TP车轴对车轮的推力、FZ为地面对车轮的法向反作用力，它们的单位均为N。显然，从力矩平衡得到FB=Tf/r(1.1)式中r──为车轮的有效半径，m；Tf──制动器制动力矩，N·m。地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力，但是制动力取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力，一个是轮胎与地面间的摩擦力——附着力。在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，以符号Fu表示。它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切向方向推动车轮直至它能转动所需的力，显然Ff=Tf/r(1.2)当驾驶员松开制动踏板时，在回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓（制动钳与制动盘）的间隙又得以恢复，从而解除制动。1.3制动系的要求汽车制动系应满足以下要求：具有良好的制动效能具有良好的制动效能恒定性具有良好的制动方向稳定性操纵轻便