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南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
南 華 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述報(bào)告
題 目 輕型汽車(chē)底盤(pán)鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)
學(xué)院名稱(chēng) 南華大學(xué)船山學(xué)院
指導(dǎo)教師 羅 金 良
職 稱(chēng) 副 教 授
班 級(jí) 機(jī)械 072班
學(xué) 號(hào) 20079410211
學(xué)生姓名 李 確
2011年 5 月 29 日
1. 本設(shè)計(jì)（課題）研究的目的和意義
汽車(chē)的“行駛”、“轉(zhuǎn)彎”、“停車(chē)”3個(gè)最基本的機(jī)能之一的停車(chē)機(jī)能，是由制動(dòng)裝置來(lái)完成的。我們希望輕輕的踩下制動(dòng)踏板時(shí)，汽車(chē)就能很平穩(wěn)的停在所需要停車(chē)的地方。為了達(dá)到這一目的，必須充分考慮制動(dòng)系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能。
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽車(chē)的安全性。隨著高速公路的快速發(fā)展和車(chē)流密度的日益增大，交通事故也不斷增加。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于車(chē)輛本身的問(wèn)題而造成的交通事故中，制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢?jiàn)，制動(dòng)系統(tǒng)是保證行車(chē)安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞還直接影響車(chē)輛的平均車(chē)速和車(chē)輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。
雖然近幾年從德國(guó)大眾、法國(guó)雷諾、美國(guó)通用等國(guó)外汽車(chē)公司引進(jìn)了轎車(chē)，不少零配件的國(guó)產(chǎn)率也比較高，但引進(jìn)的主要是總成和零配件，沒(méi)有引進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)，至于輕型貨車(chē)的開(kāi)發(fā)技術(shù)引進(jìn)就更少了，所以我國(guó)自行開(kāi)發(fā)輕型貨車(chē)及其轎車(chē)的能力，跟汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距還很大。
近年來(lái)，我國(guó)出版過(guò)一些汽車(chē)制動(dòng)方面的專(zhuān)著，但從數(shù)量上和深度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方面與汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家相比水平差距甚遠(yuǎn)，許多尖端技術(shù)問(wèn)題對(duì)我們來(lái)說(shuō)迄今還不太了解。所以對(duì)于研究設(shè)計(jì)制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，在我國(guó)有著非常重要的影響。
2. 本設(shè)計(jì)（課題）國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
車(chē)輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。
在第一方面，ABS功能的擴(kuò)充除ASR外，同時(shí)把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴(kuò)展進(jìn)來(lái)，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車(chē)輛控制系統(tǒng)。制動(dòng)器開(kāi)發(fā)廠商還提出了未來(lái)將ABS/TCS和VDC與智能化運(yùn)輸系統(tǒng)一體化運(yùn)用的構(gòu)想。隨著電子控制傳動(dòng)、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車(chē)靜止啟動(dòng)的效率；在制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)輸入一個(gè)驅(qū)動(dòng)命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車(chē)輛的俯仰。
在第二個(gè)方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車(chē)的制動(dòng)控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車(chē)制動(dòng)中的所有問(wèn)題。因此由ABS/ASR進(jìn)一步發(fā)展演變成電子控制制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。但是EBS要想在實(shí)際中應(yīng)用開(kāi)來(lái)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。除技術(shù)外，系統(tǒng)的成本和相關(guān)的法規(guī)是其投入應(yīng)用的關(guān)鍵。
經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來(lái)。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西.海斯(K.H)公司在一輛實(shí)驗(yàn)車(chē)上安裝了一種電—液(EH)制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動(dòng)器的操作機(jī)理。通過(guò)采用4個(gè)比例閥和電力電子控制裝置，K.H公司的EBM就能考慮到基本制動(dòng)、ABS、牽引力控制、巡航控制制動(dòng)干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器能更加有效地分配基本制動(dòng)力，從而使制動(dòng)距離縮短5%。一種完全無(wú)油液、完全的電路制動(dòng)BBW(Brake.By.Wire)的開(kāi)發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)裝置成為歷史。
3. 目前存在的主要問(wèn)題
電子制動(dòng)首先應(yīng)用到飛機(jī)上，目前處于向汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用的研究和改進(jìn)階段，隨著技術(shù)進(jìn)步，各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，電制動(dòng)系統(tǒng)最終會(huì)取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動(dòng)控制系統(tǒng)以及電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)。電制動(dòng)或者線控制動(dòng)(BBW)是未來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的方向。電制動(dòng)器和電制動(dòng)控制單元、制動(dòng)力模擬器是其重要組成部分，反饋制動(dòng)力給制動(dòng)踏板產(chǎn)生制動(dòng)感覺(jué)。從結(jié)構(gòu)上，電制動(dòng)具有其它傳統(tǒng)制動(dòng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)質(zhì)量較傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)降低很多，從而減少了整車(chē)質(zhì)量；
(2)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能，縮短制動(dòng)距離；
(3)系統(tǒng)中不存在制動(dòng)液，維護(hù)容易、簡(jiǎn)單，采用電線連接，系統(tǒng)的耐久性能良好；
(4)系統(tǒng)總成的制造、裝配、調(diào)試、標(biāo)定更快，易于采用模塊化結(jié)構(gòu)；
(5)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有容錯(cuò)功能的適用于汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議如TTP/C，F(xiàn)lex Ray等通訊協(xié)議可以應(yīng)用到電制動(dòng)系統(tǒng)中。
(6)易于進(jìn)行改進(jìn)和功能的增加，可以并入汽車(chē)CAN通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理和共享信息。
對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)，電制動(dòng)系統(tǒng)是全新的制動(dòng)系統(tǒng)，它為將來(lái)的智能化車(chē)輛提供了條件?；诂F(xiàn)在的技術(shù)條件，要全面應(yīng)用電制動(dòng)，還有很多問(wèn)題需要面對(duì)：
(1)驅(qū)動(dòng)能源問(wèn)題，采用電子制動(dòng)需要較多的電能，一個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器峰值需要lkW的驅(qū)動(dòng)能量，目前12V的車(chē)輛電力系統(tǒng)無(wú)法提供這么大的能量，未來(lái)的車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)需要采用高壓電，加大能源供應(yīng)，以滿(mǎn)足各系統(tǒng)能量的需求，同時(shí)解決好高壓電的安全問(wèn)題；
(2)沒(méi)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)必須要考慮的是制動(dòng)系統(tǒng)的失效問(wèn)題，電制動(dòng)不存在主動(dòng)的備用制動(dòng)系統(tǒng)，不論是ECU、傳感器、還是制動(dòng)器本身、線束失效，都能使制動(dòng)系統(tǒng)保證制動(dòng)的基本性能，除了ECU可以采用冗余設(shè)計(jì)外，實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是相同失效時(shí)的信息交流協(xié)議如TTP/C等的研究應(yīng)用；
(3)實(shí)現(xiàn)和汽車(chē)底盤(pán)其他控制系統(tǒng)的集成，仍有待研究；
(4)采用電制動(dòng)后整車(chē)質(zhì)量有所減少，但是非簧載質(zhì)量可能會(huì)有所增加，這是要注意的；
(5)制動(dòng)器在持續(xù)制動(dòng)或高強(qiáng)度制動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生高溫，這對(duì)電機(jī)和傳動(dòng)裝置的性能和散熱提出了高的要求。
(6)成本比原有液壓制動(dòng)系統(tǒng)高，提高電制動(dòng)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比是需要解決的問(wèn)題。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。戴姆勒.克萊斯勒汽車(chē)公司已經(jīng)把一種電制動(dòng)系統(tǒng)——測(cè)控一體化制動(dòng)系統(tǒng)——安裝在奔馳乘用車(chē)上，它是一種功能強(qiáng)大的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，在汽車(chē)運(yùn)行中，系統(tǒng)感知制動(dòng)踏板的動(dòng)作，并把相關(guān)信息傳遞給控制單元，控制單元發(fā)出指令給執(zhí)行器進(jìn)行各車(chē)輪的制動(dòng)，它可以根據(jù)制動(dòng)踏板的加速度來(lái)識(shí)別駕駛員是否正在進(jìn)行緊急制動(dòng)并做出迅速反應(yīng)，縮短制動(dòng)距離，這種系統(tǒng)會(huì)增加駕駛者的安全感和舒適感，使停車(chē)過(guò)程平順?？梢灶A(yù)見(jiàn)不久的將來(lái)會(huì)有更多的電制動(dòng)系統(tǒng)得到裝車(chē)應(yīng)用。
4. 本設(shè)計(jì)（課題）擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題和研究方法
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)中采用了前輪采用雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，后輪采用領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器，駐車(chē)制動(dòng)采用中央帶式制動(dòng)器，緊急制動(dòng)是駐車(chē)制動(dòng)和行車(chē)制動(dòng)相結(jié)合的制動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)形式采用加真空助力器的液壓驅(qū)動(dòng)。
設(shè)計(jì)中制動(dòng)系的每一部分的的設(shè)計(jì)均按照相關(guān)要求進(jìn)行，并且進(jìn)行了驗(yàn)證和校核，在制動(dòng)距離，制動(dòng)減速度，制動(dòng)器主要零部件的選取等等方面均滿(mǎn)足要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。雖然本設(shè)計(jì)中在每一個(gè)單獨(dú)的設(shè)計(jì)部分滿(mǎn)足要求，但是汽車(chē)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的整體，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于汽車(chē)整個(gè)制動(dòng)性能部分和其它部件的匹配或者影響考慮的不夠，所以難免對(duì)于汽車(chē)的制動(dòng)性能這一塊有一定影響
本設(shè)計(jì)對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行了優(yōu)選，使它更適用。
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