工 学 院 毕 业 设 计〔论文综述〕
题 目： 普通轿车前式制动器的设计
专 业： 车辆工程
班 级：自动挡驾驶技巧 07车辆〔4〕班
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学 号： **********
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日 期： 2010年12月
车辆工程07级(4)班
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徐玉林
指导教师：***
摘要：现今盘式制动器在汽车上的应用越来越普遍，其优越性也越来越明显。本文主要介绍了盘式制动器的发展历程和现状以及其发展趋势，并对国外先进的制动器制造和应用技术进行大体的介绍，同时针对我国汽车工业的发展提出了建议和展望。
关键词：现状 发展 趋势 Pro/E 盘式制动器
一、盘式制动器介绍南港轮胎
盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，点击放大图片主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。
盘式制动器由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制动钳上的两
个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好似用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。 盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定。[1]
结构型式主要有点盘式和全盘式。点盘式：由于摩擦面仅占制动盘的一小部分，故称点盘式。有固定卡钳式和浮动卡钳式两种。为了不使制动轴受到径向力和弯矩，点盘式制动缸应成对布置。制动转矩较大时，可采用多对制动缸。必要时可在中间开通风沟，以降低摩擦副温升，还应采取隔热散热措施，以防止液压油温高变质。全盘式:这种制动器结构紧凑，摩擦面积大。
现代轿车的制动器的鼓式和盘式两大类型，它们各有千秋，但随着轿车车速的不断提高，近年来采用盘式制动器的轿车日益增多，尤其是中高级轿车，一般都采用了盘式制动器。
汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。因此，散热对制动系统是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。所以，现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。所以，汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前式制动，后轮鼓式制动的方式。四式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在汽车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。[2]
一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。对于钳盘式制动器而言，助力器因为制动盘外露，还有散热良好的优点。盘式制动器不足之处是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动铁将军摩托车防盗器管路压力较高，一般要用伺服装置。盘式制动器已广泛应用于轿车，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器也有采用，但离普及还有相当距离。[3]
二、基于Pro/ENGINEER三维软件的产品开发设计
Engineer操作软件是美国参数技术公司〔PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领
域占据重要位置。[4]
Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。
Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。
1） 参数化设计，相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。
2） 基于特征建模
Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性
给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
3） 单一数据库〔全相关〕
佳宝v70Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC〔数控〕工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更廉价。[5]
三、制动器的发展历程
制动器分车轮制动器和中央制动器两种，后者制动传动轴或变速器，输出轴。由于中央制动器在应急制动时容易造成传动轴超载，现在大多数车在后轮制动器上附加手动机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动时用[2]。
置换购车 从耗散能量的方式分，制动器有摩擦式，液力式，电磁式和涡流式。
迄今为止，人们已经把全息照相、激光多普勒分析、有限兀分析以及试验模态技术等引入到制动器的振动和噪声研究中，并取得了大量的成果。全息照相技术向人们展示了制动过程中振动的真实形态;有限兀及模态分析的统一，使得建立与实际相符合的振动的数学模型成为了可能，这些都对制动系统的设计和分析提供了便利。[6]
在对系统进行分析、综合和预测时，需要给出系统的动态特性。此时实际系统可能尚未完成或者处十经济性、安全性等因素的考虑，无法通过试验进行验证，往往需要借助于系统仿真来实现这一要求。所谓系统仿真是指利用电脑来运行仿真模型，模仿实际系统的运行状态及随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得出被仿真系统的仿真输出参数和基本特性，以此来推断和估计实际系统的真实参数和真实性能。[7]
采用仿真方法研究汽车的各项性能时，需对汽车作适当的简化，然后应用简化模型进行计算分析。随着简化程度的不同，必然会使计算结果与实际情况之间存在不同程度的偏差。由十汽车是一个复杂的系统，其整车、零部件以及各总成的运动模型和力学模型相当复杂，
对这些模型进行分析计算，同时要保证一定的精度，所需要的工作量是很大的，在很大程度上受到了电脑处理能力的限制。
随着电脑软硬件技术的发展，电脑对数据的处理能力有了突飞猛进的提高，因此使得电脑仿真技术越来越多地用十汽车的研究开发和设计制造中。近年来，虚拟样机技术(Virtual Prototype Technology)得到快速的发展，采用虚拟样机技术可以综合考虑制动器非线性法向载荷、粘滑作用、结构祸合等因素，分析具体情况下制动器振动的主要诱因。虚拟样机技术已成为解决工程问题的一种快速、有效的手段。铃木scross[8]
四、国内外制动器的研究现状与发展趋势
1. 国内制动器的研究现状
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才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。
1〕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，就采用了前式制动，后轮鼓式制动的混合匹配方式。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。2004年我国共产此类车计110万辆以上。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是趋势。[9]
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