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毕业设计论文—汽车制动系统的设计汽车制动系统的设计是一项关键的工程，它直接影响到汽车的安全性能。
本文旨在探讨汽车制动系统的设计原理、组成部分以及优化方法，以满足日益增长的汽车市场需求。
首先，汽车制动系统的设计原理基于转动部件的摩擦力和力矩平衡。
当驾驶员踩下制动踏板时，制动助力器将压力传递给制动主缸。
主缸生成高压液体，通过制动液管传输到车轮上的制动器。
与轮轴相连的制动器则通过摩擦力将车轮减速或停止。
一个典型的汽车制动系统由几个主要部分组成：制动踏板、制动助力器、主缸、制动液管、制动器和制动片。
制动踏板是驾驶员踩下的控制装置，通过运动传感器将信号传递给制动助力器。
制动助力器增加制动力，减少驾驶员踩踏的力量。
主缸是一个液压装置，将驾驶员施加的力量转化为液压压力，并将其传输到制动器上。
制动液管连接主缸和制动器，将液体压力传递给制动器。
制动器包括制动片和制动盘（或制动鼓），分别与车轮相连。
当制动片与制动盘（或鼓）接触时，摩擦力将车轮减速或停止。
为了提高汽车制动系统的性能，需要进行优化设计。
首先，制动系统的制动力和灵敏度需满足不同驾驶条件下的要求。
制动力是制动器产生的摩擦力，可以通过调整制动片和盘（或鼓）之间的接触面积、制动片的材料以及压力比例装置来实现。
灵敏度是指制动器对驾驶员踩踏力的响应程度，可以通过调整制动助力器的机械结构和材料来实现。
其次，制动系统的耐久性和可靠性也是关键要素。
车辆在长时间行驶中，制动系统需要承受较大的磨损和高温。
因此，制动片的材料和设计应具有良好的耐磨和耐高温性能。
此外，制动液管和连接件应具有高强度和密封性，以防止液压泄漏和系统失效。
最后，制动系统的安全性是设计的重要目标。
为了提高系统的安全性，制动系统应具有防抱死制动系统（ABS）和电子制动力分配系统（EBD）。
ABS系统能够避免车轮因制动过度而导致车辆失控，而EBD系统能够根据不同车轮的情况分配适当的制动力，以实现最佳制动性能。
基于紧凑型轿车需求的盘式制动器优化设计简介盘式制动器是汽车的重要安全设备之一，它能够将车辆的动能转化为热能，通过摩擦来实现制动效果。
针对紧凑型轿车，优化盘式制动器设计可以提高制动效果、降低制动系统质量、提升热容量等方面。
一、制动效果的优化1. 制动盘材料选择：针对紧凑型轿车，制动盘的轻量化设计是一个关键因素。
可以选择高强度、低密度的材料，如碳纤维增强陶瓷复合材料。
这样可减轻制动盘的质量，提高刹车响应速度，同时降低车辆整体质量。
2. 制动盘直径和厚度的优化：根据车辆的需求和动力性能，合理选择制动盘的直径和厚度。
较大的制动盘直径和适当的厚度可以增加制动盘的散热面积，提高制动效果和制动稳定性。
3. 制动盘表面处理：为了提高制动盘与刹车片之间的摩擦系数以及耐磨性，可以通过表面处理来改善制动盘的性能。
采用电镀、氧化等技术可以形成一层保护层，增加盘片与制动片之间的摩擦效果，提高制动力。
二、制动系统质量的降低1. 制动卡钳材料和结构优化：使用高强度、低密度的材料制造制动卡钳，如铝合金等，可以减轻制动系统的质量。
同时，通过结构优化，如减少制动卡钳的孔径尺寸、增加材料切割的孔数等，进一步减小制动系统的整体质量。
2. 制动液体优化：采用高性能的制动液体可以提高制动系统的灵敏度和性能。
选择具有较高沸点和抗气泡性能的制动液体，可提高制动系统的可靠性和制动效果，尤其在高温环境下有较好的表现。
三、热容量的提升1. 制动系统散热设计：为了提高制动系统的热容量，可以在设计中合理设置散热片和通风孔，加强制动系统的散热效果。
通过增加散热片的面积和适当设置通风孔，能够快速散热，降低制动系统的温度，提高制动性能。
2. 制动盘内部通风片设计：在制动盘内部加入通风片，可以提高制动盘的内部空气流通性，增加散热效果。
通过通风片的设计，能够使热量更加迅速地从制动盘中散发出来，提高制动能力和稳定性。
结论基于紧凑型轿车需求的盘式制动器优化设计是为了提高制动效果、降低制动系统质量、提升热容量等方面。
紧凑型轿车盘式制动器设计原理与优化探究紧凑型轿车盘式制动器是现代汽车制动系统中常用的一种制动装置，其设计原理和优化对于车辆制动性能和安全性至关重要。
本文将探究紧凑型轿车盘式制动器的设计原理，并着重分析如何优化其性能。
一、紧凑型轿车盘式制动器的设计原理紧凑型轿车盘式制动器由刹车盘、刹车片和刹车钳组成。
当驾驶者踩下刹车踏板时，通过刹车液压系统，液压力将刹车片推向刹车盘，从而实现制动。
以下为紧凑型轿车盘式制动器的设计原理：1. 刹车盘：刹车盘是一个金属圆盘，固定在车轮中心，通过车轮运动带动刹车盘旋转。
车辆制动时，刹车钳的刹车片将会与刹车盘接触摩擦，产生制动力。
2. 刹车片：刹车片是由摩擦材料制成的，固定在刹车钳上。
当刹车踏板被踩下时，刹车液压系统会推动刹车片与刹车盘接触，产生摩擦力使车辆减速。
3. 刹车钳：刹车钳是盖在刹车片上的一种装置。
刹车钳的设计使得刹车片可以与刹车盘完全接触，从而实现更高的制动效果。
二、紧凑型轿车盘式制动器的优化1. 刹车盘材料优化：原来的刹车盘材料普遍使用铸铁，但是随着车辆重量和速度的增加，铸铁刹车盘可能会出现热裂纹等问题。
现在一些高性能车辆采用了碳陶瓷刹车盘，其具有更好的耐高温性能和制动性能。
2. 刹车片材料优化：刹车片的材料可以选择有机材料或金属材料，如钢铁或陶瓷。
有机材料刹车片具有良好的制动性能和低噪声，但磨损较快；而金属材料刹车片则具有更好的耐磨性能，但噪声较高。
优化选择适合车辆特征和使用环境的刹车片材料，可以提高制动性能和耐久性。
3. 刹车钳结构优化：刹车钳结构的优化可以提高刹车系统的刚性和散热性能。
例如，采用多活塞刹车钳可以提供更均匀的刹车力分布，降低制动不平衡问题。
此外，增加刹车钳的散热设备，如散热片或风道，可以提高刹车系统的散热效果，避免制动衰减或制动失效。
4. 制动液压系统优化：制动液压系统的优化可以提高刹车踏板的感觉和操作性。
例如，采用更灵敏的刹车总泵和辅助助力器可以提高刹车踏板的响应速度和制动力度的调节。
基于力学原理的紧凑型轿车盘式制动器设计与优化轿车盘式制动器是现代汽车制动系统中的重要组成部分，它通过摩擦阻力将动能转化为热能，实现汽车的制动功能。
本文将基于力学原理，针对紧凑型轿车盘式制动器进行设计与优化。
首先，我们来了解一下盘式制动器的工作原理。
盘式制动器由制动盘、制动片和制动钳等部件组成。
当驾驶员踩下制动踏板时，制动钳内的活塞向制动片施加力，使制动片与制动盘产生摩擦，从而减速或停止车辆。
基于这一工作原理，我们可以通过以下几个方面对紧凑型轿车盘式制动器进行设计与优化。
首先，制动盘的选材和结构设计对制动性能有着重要影响。
在选材方面，盘式制动器的制动盘通常采用铸铁或钢材料，它们具有良好的导热性和抗热膨胀性能。
而轻量化和耐热性更高的复合材料也在近年来得到了广泛应用。
在结构设计方面，可以通过增加制动盘的通风孔或凹槽等形式提高散热效果，进一步提升制动性能。
其次，制动片的材料选择和形状设计对制动效果有着重要影响。
常见的制动片材料包括有机材料、半金属材料和陶瓷材料等。
有机材料具有制动平稳、噪音低的特点，而半金属材料则具有耐高温、制动力强的特点。
陶瓷材料则具有重量轻、耐磨损、制动效果稳定的特点，但成本较高。
通过合理选择制动片材料，并对其形状进行优化，可以提高制动性能和寿命，降低噪音和磨损。
此外，制动钳的设计也是影响制动器性能的关键因素之一。
制动钳需要具备足够的刚性、力量和稳定性，以确保制动片与制动盘之间的良好接触和压力均匀分布。
同时，合理设计制动钳的传力结构和减震装置，可以提高制动效果，并降低制动时产生的噪音和震动。
最后，制动系统的液压传动系统也需要进行设计与优化。
液压传动系统包括制动油管、制动泵和制动主缸等部件，它们的设计和配置需要保证制动力的稳定输出和灵敏度。
在设计时，应充分考虑制动盘和制动片的特性，以及车辆的重量和速度等因素，合理选择液压系统的参数，并确保制动效果稳定和可靠。
综上所述，基于力学原理的紧凑型轿车盘式制动器的设计与优化，需要从制动盘、制动片、制动钳和液压传动系统等各个方面进行综合考虑。
紧凑型轿车盘式制动器优化设计方案研究引言：随着汽车工业的发展，紧凑型轿车在市场上的需求与日俱增。
为了满足消费者对安全性能和驾驶舒适性的要求，盘式制动器的设计方案变得尤为重要。
本文将研究紧凑型轿车盘式制动器优化设计方案，通过对设计参数的优化和材料的选择，提高制动器的性能和可靠性。
一、制动器的工作原理和发展趋势1. 制动器的工作原理：盘式制动器通过制动盘和制动片的摩擦力来减速车辆。
2. 制动器的发展趋势：随着车辆速度的提高和制动性能要求的增加，制动器的发展趋势主要包括以下几个方面：a. 提高制动器的制动力和散热性能；b. 减小制动器的尺寸和重量；c. 降低制动噪音和振动。
二、紧凑型轿车盘式制动器设计参数的优化紧凑型轿车盘式制动器的设计参数优化可以从以下几个方面进行研究：1. 制动片材料的选择：a. 优化制动片材料的摩擦系数和稳定性，以提高制动效果；b. 选择具有良好散热性和耐磨性的制动片材料，延长制动器的使用寿命。
2. 制动盘的设计和优化：a. 选择适当的制动盘材料，提高制动盘的强度和刚度；b. 优化制动盘的散热效果，降低制动盘的温度；c. 通过减少制动盘的质量和减小制动盘直径，降低制动器的重量。
3. 制动器液压系统的设计：a. 优化制动系统的液压传动比和制动启动压力，提高制动力的实时可调性；b. 选择高效的液压制动泵和制动器液压油，提高制动系统的快速响应性能。
4. 制动片和制动盘的接触过程模拟：a. 借助计算机仿真软件，对制动片和制动盘的接触过程进行模拟和分析；b. 通过优化制动片和制动盘的表面形状和接触压力分布，提高制动器的摩擦效果和制动性能。
三、制动器的性能测试和评估为了验证优化设计方案的效果，需要进行制动器的性能测试和评估。
测试项目包括：1. 制动力和制动距离的测试；2. 制动噪音和振动的测试；3. 制动器的散热性能测试。
测试结果将用于评估设计方案的有效性，并指导后续的改进和优化。
结论：通过对紧凑型轿车盘式制动器的优化设计方案的研究，可以提高制动器的性能和可靠性。
紧凑型轿车盘式制动器设计优化方案研究1. 紧凑型轿车盘式制动器介绍紧凑型轿车盘式制动器是一种常见的汽车制动系统，用于将车轮的动能转化为热能，从而实现汽车的减速和停车功能。
它由制动盘、制动钳和制动片等主要部件组成，具有结构简单、制动效果好、制动力平稳等特点。
2. 目前存在的问题然而，在使用过程中，紧凑型轿车盘式制动器也存在一些问题。
首先，制动盘和制动片之间的磨损会导致制动效果下降和噪音增加，需要定期更换制动片和研磨制动盘。
其次，制动片与制动盘之间的接触面积有限，对制动力的传递效率有一定的限制。
此外，制动器的散热性能也较差，长时间高速行驶时易出现制动力下降现象。
3. 设计优化方案为了解决上述问题并进一步提高紧凑型轿车盘式制动器的性能，设计优化方案如下：3.1 制动片材料优化首先，可以通过优化制动片材料来提高制动效果和耐磨性。
选择耐高温、低磨损的复合材料作为制动片的制造材料，可以延长制动片的使用寿命，降低更换频率，提高制动性能。
此外，还可以进行材料表面处理，如使用专门的涂层或纳米材料，以减少与制动盘的磨损和摩擦。
3.2 制动盘结构优化同时，可以对制动盘的结构进行优化设计。
采用更加均匀的通风孔设计，增强制动盘的散热性能，减少长时间高速行驶时的制动力下降情况。
此外，通过优化制动盘的形状和尺寸，可以增加制动盘与制动片之间的接触面积，提高制动力的传递效率。
3.3 制动钳结构优化制动钳作为制动器的核心部件之一，其结构也可以进行优化。
采用更轻量化的材料制造制动钳，可以减轻整个制动系统的重量，提高车辆的燃油经济性。
此外，通过优化制动钳的刚度和几何形状，可以提高制动器的响应速度，使制动效果更加平稳和可控。
3.4 制动系统控制策略优化最后，对于紧凑型轿车盘式制动器来说，制动系统的控制策略也是非常重要的。
采用先进的传感器和电子控制单元，实现对制动器工作状态的实时监测和控制，可以根据不同的行驶条件调整制动力和制动盘温度，以提供更加精确和可靠的制动效果，同时减少制动器的磨损和能量损失。
紧凑型轿车盘式制动器设计原理与优化紧凑型轿车盘式制动器是一种重要的汽车制动装置，用于实现车辆的安全停车和减速。
它由制动盘、刹车片、刹车钳、制动油管等组成。
在制动过程中，制动器通过摩擦力将车轮减速或停止，确保车辆能够安全驾驶。
在紧凑型轿车盘式制动器的设计中，需要考虑以下几个关键方面：刹车片材料选择、刹车盘的设计、刹车钳的结构和制动油路。
首先，刹车片材料的选择对制动器的性能起着重要作用。
常见的刹车片材料有有机材料、半金属材料和陶瓷材料。
有机材料制动片具有制动效果好、噪音低的特点，但抗磨削性不高；半金属材料制动片抗磨削性能较强，但制动效果和噪音控制较差；陶瓷材料制动片具有良好的制动性能和噪音控制，但成本较高。
设计师需要根据车辆的使用情况、制动性能要求和成本等因素选择合适的刹车片材料。
其次，刹车盘的设计对制动器的性能也具有重要影响。
刹车盘的材料通常选择铸铁或复合材料。
铸铁刹车盘价格低廉，具有良好的散热性能，但易生锈和产生裂纹；复合材料刹车盘重量轻，使用寿命长，但成本较高。
在设计中，需要权衡这些因素，选择切合实际的刹车盘材料和结构。
第三，刹车钳的结构设计也是紧凑型轿车盘式制动器的重要组成部分。
刹车钳通常采用螺栓式或活塞式结构。
螺栓式刹车钳结构简单、重量轻，但制动力分配不均匀；活塞式刹车钳结构复杂，但能够更好地实现制动力的均衡分配。
设计师需要根据实际情况选择合适的刹车钳结构，并进行细致的参数优化。
最后，制动油路的设计为紧凑型轿车盘式制动器的正常运行提供了保障。
制动油路需要确保刹车片与刹车盘之间的摩擦力能够得到准确地传递，并且刹车油在高温高压环境下不易泄漏。
合适的油管材料和密封件是实现这一目标的重要因素，设计师需要选择耐高温高压的材料，并保证油路的紧密性。
在以上各个方面的设计中，还可以通过模拟仿真和实验验证来进行综合优化。
模拟仿真可以通过建立切实可行的数学模型，对各个参数进行优化，以获得最佳的设计方案。
实验验证可以通过在真实道路环境下进行刹车性能测试，评估设计方案的可靠性和可行性。
汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究（一）第25卷第2期2011年6月传动DRIVESYSTEM技术TECHNIQUEV o1.25No.2June2011文章编号:1006—8244(2011)02—31—07汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一) AStudyofThermalAndMechanicalBehaviourForthe DesignofAutomotiveDiscBrakesJChoC-DCho[摘要]由于热量集中于制动盘的表面造成热弹不稳定性(TEI)而引起热变形.这样可能发生大家知道的低频强烈振动.因为在盘和衬块的接触面间的摩擦系数变化,在摩擦衬块发生尖叫声.通过对热聚集和尖叫现象的联合分析,对高热和机械特性可设计一最佳的盘和摩擦衬块.本文同时考虑了热和机械不稳定性按照盘的厚度,卡钳的加压方式,衬片弧长进行了数值和实验分析.采用有限元分析法(FEA)计算了热变形和压力分布.采用汽车底盘测功器和高速红外摄像仪进行实验评估TEI性能,结果用FEA修正.采用FEA估计机械不稳定性进行复杂固有值分析,按照转子和摩擦衬盘的形状对于一固有值问题应用修正仿真结果分析接合形式.在热聚集和尖叫问题期间,讨论因考虑盘制动器性能盘和摩擦衬块的设计.[Abstract]Thethermaldistortioninducedbythermoelasticinstabi1ity(TEI)resultsinhotspo tsonthesur-faceofthebrakedisc.Thiscanincurlow-frequencyvibrationknownasjudder.Inpad—inducedsquealnoise,modecouplingoccursowingtothevariationinthefrictioncoefficientbetweenthedisca ndpad,indu—cinghigh-frequencynoise.Throughacoupledanalysisofhotspotsandsquealphenomena,an optimumdisc andpaddesigncanbedesignedforhigherthermalandmechanicalperformance.Inthisstudy,n umerical andexperimentalanalysesareperformedinaccordancewithdiscthickness,pressurizationty peofcaliper,andliningarc1ength,consideringthermalandmechanicalinstabilitysimultaneously.Therm aldeformation andpressuredistributionarecalculatedusingafiniteelementanalysis(FEA).Forevaluating TEIperform—ance,experimentsareperformedusingachassisdynamometerandahigh—speedinfraredcamera,andthere—sultsarecorrelatedwithFEAresults.Acomplexeigenvalueanalysisisconductedtoevaluate mechanicalin—stabilityusinganFEA.Modaltestingandsimulationsareconductedtocorrelatedarealmodel andanFEmodel,andthecorrectedsimulationresultsareappliedforacomplexeigenvalueproblemtoan alysecoupledmodesaccordingtorotorandpadshapes.Theresultsondiscbrakeperformancesconsideringt hediscand paddesignarediscussedintermsofhotspotsandsquealproblems.关键词:热弹不稳定性热点强烈振动摩擦衬块发生尖叫声热不稳定性机械不稳定性复杂固有值分析Keywords:thermoelasticinstabilityhotspots,juddervibrationpad—inducedsquealnoisethermal instabilitymechanicalinstabilitycomplexeigenvalueanalysis中图分类号:U463.512文献标识码:B1前言因为车辆制动有严重的热负荷和机械负荷作用,故摩擦盘式制动装置将有噪声和振动出现的倾向.这种噪声,振动和车身跳动(NVH)现象不仅不舒适而且危险.此外,热变化是因摩擦热产生的,由于旋转部件和摩擦衬盘衬材料间摩擦系数改变使盘与衬块间机械压力发生变化.该压力变化是非线性现象,如摩擦现象一般是非线性偶合问题.特别在汽车盘制动装置内,热的强烈振动和尖叫声是非线性的组合现象.这些现象分担的核心设计系数如转子和衬之间的压力分布,转子和衬块(刚度)的形状,排气口的数目,冷却性能和摩擦力变化,因此,为盘制动器的优化设计,在考虑强烈振动的同时分析尖作者简介:H—JCho和C-DCho:DepartmentofMechanicalEngineering,InhaUniversity,Iheheon,RepublicofKo rea一31—H—JCho等:汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一)叫声.当转子和衬块间超过某确定的滑动速度(临界速度)产生严重的摩擦热,则发生热弹性变形[1].一些临界因数如临界速度,外界温度,径向振摆和盘厚度变化(DTV)都可造成制动盘的热变形.此外,频繁制动也会在制动盘内引起大的热变形.这些工况造成相对大的热变形和热聚集,它是热强烈振动的原因之一].热强烈振动是一个大振幅但低频率(10—30Hz)的一种振动,它是盘制动装置经过轴套, 悬架,转向盘制动踏板和底板传给驾驶员[4],而且伴生常见的高温热聚集.它很容易导致材料损坏,包括形成盘表面热裂开.该热聚集现象,也理解为摩擦引起的热弹性不稳定性(TEI)首先是由Barber[3] 对含摩擦热的滑动装置检测和表述的.Lee和Bar—berL5假定温度波动和应力场随时间指数性地增大解TEI问题.他们表明不稳定的开始常常具有不对称的波动特征,相应于圆周边弯曲变形模式,导致热聚集于盘两边交替位置.而且,采取汽车盘的模型实验表明用两半空间模型计算临界速度估计过高.Y eo和Barber[6j导出一紊动方法的有限元(FE)方程式,其中利用线性控制方程求得以时间指数变化紊动的各个可变的解.Yi等I7采用有限元分析(FEA)对盘制动器和离合器的几何学解TEI 问题.他们表明要素波长(热点空间)和I临界速度用二维(2D)分析包括弯曲模式很好预测,达到三维(3D)效果没有实质性影响.Yi等I8]通过FEA分析和实验论证了制动盘的TEI问题.在TEl理论基础上,对承受热强烈振动的制动器系统建立了一个标准的设计准则.尽管努力去降低和消除发生尖叫声,但大多数制动器的NVH问题始终存在于汽车工业中.当驾驶减速或以低速制动车辆时,将产生高频噪声.因为结合到制动器系统尖叫声不能很容易解决,因此尖叫声应仔细评估.采用有限元(FEA)方法有二个主要方面可以仿真和分析制动器的尖叫声:一种是非线性瞬态仿真或动态瞬变分析和另一种是线性或非线性稳态分析,采用复杂模式估算[9.两种方法均各有其优点和限制;分析和预测尖叫声的精度,按照转子和其他制动部件的典型特性,两者在仿真和试验间必须具有好的修正[9].已经有很多通过研究仿真和实验方法的研究,Dessouki等[1]表明尖叫声特征为卡钳托架引起的为(2—6.5kHz)级,衬块引起为(4-1lkHz)级和转子引起为(7—16kHz)级. Junior等口采用FEA研究了一些工作参数如摩擦一32一系数,材料特性,磨损和隔离物对盘制动装置的影响.Fieldhousel_1研究了一些与衬块形状一致的噪声频率,并表明用一种方法可以预测和开发卡钳工作如单盘或双盘形式的动态不稳定性.Kung等I1] 采用复数固有值方法研究了低频尖叫声问题,并指出该方法对尖叫声分析是有效的.Dihau和JiangL1用有限元rFE]方法研究了形式耦合解复数固有值问题.Triches等[1采用典型的分析技术选择合适的制动器阻尼器降低尖叫声.Kung等I2叩采用新的复数固有值能在ABAQUS标准内对前盘制动器分析尖叫声问题.他们从预载荷考虑用公式阐明复数固有值的基本状态表明接触条件和其他非线性的影响.Giannini和Seslieri[2妇采用复数固有值分析和实验研究了模型的稳定性,他们讨论了盘和衬块动力学的关键作用.本文按照三个旋转部件试件研究了TEl和机械不稳定性:单盘加压和二卡钳加压型式(单盘和双盘型式)的衬片弧长.对于AE1分析采用一制动器测功仪和一高速红外摄像仪.按照制动器盘的形状如盖和环槽槽形成锥角,该角改变盘和衬块间的接触压力分布[2_29],而衬片的压力分布改变是一主要因数,该压力分布大大影响了热和机械的不稳定性以及热的性能.首先采用一有限元(FE)商业编码ABAQ056.6考虑转子几何学计算在常温下热变形和锥角,按照卡钳加压形式计算衬块的压力分布,分析结果并与TEI实验结果相比较.该分析结果采用TEl基本商业软件HOTSPOTTE仅TM求得临界速度.比较和分析由实验和分析方法求得的结果.用盘和衬块的典型试验和FEA确定处理一复数固有值分析,固有频率和模式,采用有限元(FEA)方法,按照盘厚度,衬片弧长和加压方式解复数固有值问题,为评估机械性能确定不稳定的配对模式和机械不稳定性的差异.最后,采用这些结果,评估和分析优化设计的热和机械性能.图1示盘制动装置优化设计的诸要素,本文考虑的最佳盘制动器设计要素如图点线框内所示.2热变形和结构有限元分析(FEA)盘制动器旋转部件由盖部分,环槽部分,排气口,外和内片组成(图2(a)).由于内及外片与制动器衬块接触而产生摩擦热,这是旋转部件假定的主要热源.发热过程如热传导,对流和辐射在旋转部件产生温度梯度并造成热变形.此外,内及外片的厚度由于厚度方向热传导速度不同,不仅控制了接H—JCho等:汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一)触表面热局部集中,而且还影响了旋转部件的刚度(特别是片外面).图2(b)和(c)示本文采用的按照旋转部件厚度和卡钳加压方式的几何学.该三个采用的几何模型是一个基本模型,2t—Ot模型和2t-2t图1盘制动装置最佳设计要素示意图点线框内为本文考虑的优化设计要素Fig.1Schematicdiagramoftheoptimaldesignfactorsforthediscbrakesystemthedotted boxshowsoptimaldesignfactorsthatwereconsideredinthisstudy熟(外一热)ljat(outer-hat颈Neck'外平面';0mboardplate排气口Airv平面Inboardplate(b)(c)图2旋转部件和卡钳加压方式的几何学:(a)制动盘横截面图;(b)旋转部件对应盘厚度的几何学;(c)卡钳加压方式(单盘和双盘)该模型为一个基本,2t-Ot和2t-2tFig.2Geometryofrotorandcaliperpressurizationtypes:(a)Cross-sectionviewofthebrakedi sc;(b)geometryoftherotorinaccordancewithdiscthicknesses;(c)Caliperpressurizationtype(one-potandtwo-pot).Themodelsareb ase,2t-Ot,and2t-2t.H—JCho等:汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(--)模型,所有三个旋转部件有相同的直径254mm.在2t-0t旋转部件模型内,外片厚度减至2mm.同样,在2t-2t旋转部件内,内及外片两者厚度均为2mm.2.1有限元(FEA)模型和边界条件旋转部件由于摩擦热的热变形在盘和衬块间,产生不均匀的压力分布.旋转部件和衬块间的接触压力大大影响TEI和机械的不稳定性.该摩擦热源是法向力,摩擦系数和相对速度的函数.因为锥角,径向偏振,DTV,和卡钳加压方式使盘和衬块之间发生偏心的压力分布,并导致很快产生不均匀的热,在这些因数中,采用合理的旋转部件形状设计可减小锥角,为此,可构成热变形+和压力分布FEA.图3(a),(b),(c)示盘制动器热变形和结构分析用的3D有限元(FE)模型.图3(b)中示黑灰色表面是在后片上加压位置.一一(c)图3盘制动器的FEA:(a)在相应卡钳加压方式热变形和结构分析的3DFE模型;(b)内及外衬块(双盘卡钳)的3DFE模型;(c)锥角;(b)示黑灰表面示在背片上加压位置Fig.3FEAofthediscbrake:(a)3DFEmodelforthermal deformationandstructuralanalysisinaccordancewith caliperpressurizationtype;(b)3DFEmodelofthein—boardandoutboardpad(two—potcaliper);(c)coningangle.Thedarkgreysurfacein(b)showthelocation ofappliedpressuresonthebackplate因为运转时旋转部件的温度分布是变化的,故锥角大小不固定.通常有限元分析和实验中通过调整制动状况可以获得某个需要的锥角,热应力和一34一热容量口..但在本研究中,假定平均温度分布为100.C,在热FEA中,对应于旋转部件的厚度求出相对的锥角.通过仿真结果,相应于不同的内及外片厚度,评估和分析其热特性.采用非线性压力分布FEA对应于加压状况和衬块形状进行分析FEI和机械不稳性.为了在衬块上产生一压力分布,相应于单盘和双盘加压卡钳加压力状况应反映卡钳位置形状.采用静态和动态两状况.在静态状况,转速为零和加一1.5MPa的静态压力.在动态状况,旋转部件的转速,加压大小和摩擦系数分别为10r/rain,1.5MPa和0.4.在TE1分析中,衬块的压力分布可采用预定的有效压力和有效衬片弧长.它可控制热点数目和临界速度[3...而该热点数和临界速度密切与衬片弧长有关[5].因此,利用有效压力和有效衬片弧长概念可使TEI仿真更精确.采用ABAQUS6.6一个商业FEA包进行热变形和结构分析,计算锥角和压力分布.2.2仿真结果2.2.1热变形分析用热结构FEA相应于制动器盘的厚度计算锥角.表1示内片在100.C的锥角和变形仿真结果. 锥角的相对比值是旋转部件试样的锥角和基本旋转部件之间的比,结果表明,锥角有一个相对低的绝对值.但是因为常温的边界条件必须按旋转部件形状达到一相对热变形差,故相对锥角差比绝对锥角更重要.该结果指出环槽部分的几何差异大大起到几何约束作用,它造成变形差异.因此,内和外片厚度不仅对结构特性而且还对热变形性质有显着影响.在实际汽车中,在剧热和机械负荷下,旋转部件边缘变形比不均匀压力的作用由DTV和径向偏振产生的具有相对大的数值.因此,它是不可忽略的.虽然径向偏振和DTV也增加盘和衬块之间的局部压力,它们与旋转部件横截面形状无关.因此,对于盘的优化设计,必须考虑热变形和旋转部件的锥角以及热容量.表1旋转部件边缘锥角和变形的仿真结果Table1Simulationresultsforconinganglesand deflectionsoftherotoredgeH—JCho等;汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一) 2.2.2结构分析旋转部件和衬片间一种均匀的压力分布是在优化设计方向一个最重要的因数.一个均匀的压力分布意谓着有较大的接触区,较宽接触带产生热和较硬的衬片,在制动器内可能造成热点和更大的噪声.一种均匀的压力分布也可能造成NVH问题.然而为获得高效的在稳态下的制动力,均匀压力分布相对比非均匀压力分布更稳定.此外,它有助于获得相对的热和机械特性以及磨损性能,因为与非均匀压力分布相比较它的压力幅值较低.卡钳加压方式和衬片弧长的不同在制动时可改变压力分布,接触区和衬片刚度.因此,为优化设计应该按照加压方式和衬块长度来分析盘和衬块之间的压力分布,特别关系到热点现象.图4示外衬块在单盘卡钳为100,909/6和80衬片弧长的压力分布,仿真条件如下:在停车情况旋转部件的转动聋宅0趸璺衬块弧长比RatioofPadarclenth,L/Lmax一制动状态衬块压力比Padpressureratioatstopstatus.一一转动状态衬块压力比Padpressureratioatrot撕onstatus(co=10rpm)……有效衬块压力比EffectivePadpressureratio裔宅.殳盏璺速度和压力大小分别为0和1.5MPa在运转状态, 旋转部件的转速,压力大小和摩擦系数分别为10r/ min,1.5MPa和0.4.表2为分析压力分布和复数固有值列出仿真条件.如图4所示,按照衬片中心轨迹的应力分布由点画曲线表示.该垂直轴是压力比P/P…,水平轴是衬片弧长比L/L,黑实曲线,破折曲线,点画曲线是制动状态衬块的压力比, 转动状态衬块的压力比和旋转部件转动状态(∞一10r/rain)衬块的压力比,它们的合成值和黑曲线一致.结果表明如衬片弧长减小,有效衬块压力比增大.对于单盘加压型式,因一较短的有效衬片弧长造成衬片的不灵敏区,该不灵敏区表明一相对低压力分布位置,该结果相对高于TE1分析,因为临界速度明显与衬片弧长有关.在转动状态,应力分析沿转动方向移动.此外,压力分布内周边和外周边发生差异,由于圆周方向相对速度不同.衬块弧长比蓉g专.垒蒸1.O0.80.60.40.2}单盘卡钳,80%衬块弧长lll-potcaliper,80%padarclengthf.～∥\\\=,,,,....OO.20.40.60.81.0村块弧长比RatioofPadarClenth,L/LmaxRatioofPadarclenth,L/Lm 一制动状态村块压力比Padpressureratioatstopstatus一—转动状态衬块压力比Padpressureratioatrotationstatus(co=10rpm)……有效村块压力比Effectivepadpressureratio一制动状态衬块压力比Padpress~eratioatstopstatus.一转动状态衬块压力比Padpressureratioatrotationstatus(co10rpm)…一有效村块压力比Effectivepadpressureratio图4外衬块的压力分布:(a)在100%衬片弧长压应力(b)在90%衬片弧长的压应力}(c)在8o%衬片弧长的压应力全为单盘型卡钳Fig.4Pressuredistributionofoutboardpad:(a)Compressivestressat100percentliningarele ngth,(b)Compressivestressat90percentliningarclength,and(c)Compressivestressat8Opercentliningarclength,allinaone-pot-typecaliper一35—H—JCho等:汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一)表2分析压力分布和复数固有值仿真条件Table2Simulationconditionsforpressuredistribution andcomplexeigenvalueanalysis旋转部件样件基本的,2t一0t,2t-2tRotorspecimensBase,2t-Ot,2t一2t100,9O,和8O在单盘卡钳内衬片弧长衬块样件∞,..,and.ini"garc."ghin——.one-potcahperPadspeclmens双盘卡钳内1OO衬片弧长100liningarclengthinatwo-potcaliper卡钳型式Calipertypes转速Rotationspeed作用压力Appliedpressure摩擦系数Frictioncoefficient单盘和双盘one-potandtwo～pot0.1Or/min1.5MPa0.4图5示双盘型卡钳内衬片的压力分布.其有效衬块压力和有效衬片弧长在中心迹线高于单盘型情况.关于TEI,较高的有效衬片弧长或有效压力意谓着临界速度较低I3...压力分布比单盘型相对均匀,然而上迹线的应力分布稍不均匀,它可能形成不灵敏区.该上迹线比下迹线有较高的相对速双盘卡钳,60*--2对角线减短衬块(上面)2-potcaliper,60degree2-diagonal—reducedpad(Upper)衬块弧长比RatioofPadarclenth,L/Lmax制动状态衬块压力比Padpressureratioatstopstatus一一转动状态衬块压比Padpressureratioatrotationstatus(co10rpm)……制动状态有效衬块压力比Effectivepadpressureratioatstopstatus…'转动状态有效衬块压力比Effectivepadpressureratioatrotationstatus(co=10rpm)度,该速度差在旋转部件的接触区形成压力差.在转动状况下,其结果与单盘型压力分布有相同趋向.特别,由于相对速度使压力集中于径向,内周边和外周边压力分布与圆周方向.由于在双盘型卡钳内周边和外周边的圆周方向之间的相对速度差,为降低不均匀热量介人的解决方法之一是减小径向加压位置的尺寸.当制动时相同加压力的情况下,与单盘型相比较,衬片刚度可增大.该结果结合到不稳定模式导致尖叫现象.均匀的接触压力分布也影响到制动的稳定性.因此,对于衬块形状的优化设计,不仅要考虑在径向和周向的相对速度和压力差,同时应当还要考虑卡钳的加压形状. 双盘卡钳,60*-2对角线减短衬块(中心)2-potcaliper,60degree衬块弧长比RatioofPadarclenth.L/Lmax制动状态衬块压力比Padpressureratioatstopstatus一一一转动状态衬块压比Padpressureratioatrotationstatus(colOrpm)…一制动状态有效衬块压力比EffectivepadpressureratioatstODstatus …?转动状态有效衬块压力比EffectivePadpressureratioat rotationstatus(o)=10wm)(b)双盘卡钳,60*2对角线减短衬块(下面) 2-potcaliper,60degree衬块弧长比RatioofPadarclenth,L/Lmax一制动状态衬块压力比Padpressureratioatstopstatus-一转动状态衬块压比Padpressureratioatrotationstatus(colOrpm)……制动状态有效衬块压力比Effectivepadpressureratioatstopstatus转动状态有效衬块压力比Effectivepadpressureratioatrotationstatus@=10rpm)图5衬片的压力分布:(a)在制动和转动情况下的压应力分布;(b)上,中心和下迹线的压应力分布Fig.5Pressuredistributionofthelining:(a)Compressivestressdistributionsatstoprotationc onditions;(b)Compressivestressdistributionsandtheupper,centre,andlowerpath一36～OOOOxeums∞害J00OOOO苍2T1ss2.0一葛:HH—JCho等:汽车盘制动器优化设计热和机械特性的研究(一)3热弹性不稳定性3.1实验评估TEI性能的基本标准是临界速度,高于临界速度的速度可导致发热点.热点分布在盘表面,不仅造成热强烈振动而且还引起磨损,材料损坏和热裂纹.因此,TEI性能的评估实质上是为了优化.临界速度分别按照旋转部件厚度,加压形式和主气缸压力确定的.实验中采用三种不同厚度的盘和二种不同的衬块,采用一制动器测功器用于制动,该主气缸压力为1.5和2.0bar,为检测热点,采用了高速红外线摄像仪.评估的样件为基本,2t-0t和2t一2t.采用单盘加压型整个衬片弧长即46.4.的衬块.还采用双盘加压型整个衬片弧长(49.8.)和8O(39.2.)的衬块样件.表3列出按照衬块样件和主气缸压力临界速度的实验条件.表3按照衬块样件和主气缸压力测量临界速度的实验条件Table3Experimentalconditionsformeasuringthecritical speedsaccordingtothepadspecimenandthepressure ofthemastercylinder旋转部件样件Rotorspecimens基本的,2t-0t,2t-2tBase,2t-0t,2t一2t46.4.(100衬片弧长;单盘卡钳型)46.4.(100liningarclength;one-potcalipertype)衬块弧长49.8.(i00衬片弧长;双盘卡钳型) Padarelengths49.8.(100liningarclength;two—potcalipertype) 39.2.(80衬片弧长}双盘卡钳型)39.2.(80liningarclength;two-potcalipertype)压力Pressures求得临界速度的实验步骤如下:第一步.建立底盘测功器的初始转速(在本实验中叫il为800r/min).第二步.加压力并测量旋转部件表面的温度分布.第三步.增加或减小最低速度由100r/rain并重复第二步直到热点产生.第四步.由100r/min减小转速,使其热点产生.并再由10r/rain增加转速.第五步.加压并测量旋转部件表面温度分布.第六步.由10r/min增大转速,并重复第五步直到热点发生.第七步.达到临界速度.18次试验采用不同的旋转部件厚度12次试验采用不同的衬块样件,每个设定压力进行三次试验,加压采取手动.对于所有试验的初始温度均为15.C,径向偏振小于10m.实验装置如图6所示.(b)图6实验装置:底盘测功器和高速红外线摄像仪.该高速红外线摄像仪装于盘表面垂直位置Fig.6Experimentalequipment:chassis—dynamometerand high-speedinfradcamera.Theinfraredcamerais placedperpendiculartothediscsurface.3.2预测TEI有限元分析(FEA)3.2.1理论方程式采用汽车盘制动器制动表明热传导和热弹性组合问题.两层(图7)的轴对称(3D)热传导方程式,在制动系统中可缩减为2D方程式.对于一盘制动装置,假定温度场的解超时间指数增长,按照T(x,Y,￡)一To(z,.),)+[e+J0(z)](1)式中b为复数指数增长率,m为波动数,表示为复数值的实验部分.波动数是波动在2丌m和1TI的长度内波动的数目确定的,可以为任意正实数值.(,)是稳态下温度并总满足热方程式.要解热弹性接触问题,压力分布p(x,Y,)必须确定为瞬时温度场T(x,Y,)函数.Yi等口1]提出了确定这种关系的不同方法.以一矩阵形式离散化该热方程式,采用标准GalerkinFE公式和应用热弹性关系求得(下转第三期)一37—。
紧凑型轿车盘式制动器设计优化研究随着汽车行业的快速发展，制动系统作为汽车安全的重要组成部分，也在不断地进行革新与优化。
作为制动系统的关键部件之一，盘式制动器的设计与优化对汽车的制动性能与安全性都具有重要影响。
因此，本文将对紧凑型轿车盘式制动器的设计与优化进行研究，并提出相应的优化方案与建议。
首先，我们将对紧凑型轿车盘式制动器的工作原理进行简要介绍。
盘式制动器主要由制动盘、刹车钳和刹车片组成。
当驾驶员踩下刹车踏板时，制动液通过主缸进入刹车钳，使刹车钳内的活塞移动，从而使刹车片夹住制动盘实现制动。
制动盘的旋转运动将动能转化为热能，并通过散热器散发出去。
紧凑型轿车在设计盘式制动器时需考虑车身空间有限的问题，因此，为了保证制动性能的同时减小制动器的尺寸，我们可以采用以下优化方案：1.材料优化：选择高性能的材料可以提高盘式制动器的制动效果。
例如，铸铁或碳陶瓷等材料具有较高的热传导性能和耐磨性，可减小制动片与制动盘的摩擦、磨损。
2.减小制动盘直径：通过减小制动盘的直径可以降低制动器的尺寸，适应紧凑型轿车的空间限制。
当制动盘直径减小时，可以通过增大刹车片的厚度来保持制动效果，从而实现在尺寸上的优化。
3.增加刹车钳活塞数目：增加刹车钳内的活塞数目可增大制动力矩，提高制动效果。
然而，增加活塞数目也会增加刹车钳的尺寸，需要在空间限制下进行合适的设计。
4.改良刹车片材料：选择适合紧凑型轿车的刹车片材料，如无石棉刹车垫、碳纤维刹车垫等，可以提高制动片的摩擦系数和耐磨性，改善制动效果。
5.改进制动液系统：优化制动液的性能，如选择高沸点制动液可以提高制动器的耐高温性能，防止制动液沸腾导致制动力下降。
6.优化制动盘散热设计：增加制动盘与散热器之间的传热面积，提高散热效率，防止制动片过热引起制动衰减。
综上所述，紧凑型轿车盘式制动器的设计与优化是一个综合性的问题，需要考虑多个方面的因素。
通过合理的材料选择、尺寸优化、制动片改良、系统完善等手段，可以实现紧凑型轿车盘式制动器的优化设计与性能提升，为汽车的行车安全提供可靠保障。
优化紧凑型轿车盘式制动器结构设计方案紧凑型轿车盘式制动器是汽车制动系统中的重要零部件之一，在保证安全性和可靠性的基础上，优化盘式制动器的结构设计方案，可以提升制动性能、减轻重量、降低成本等方面带来一定的好处。
首先，我们可以从盘式制动器的材料选择和制造工艺方面来进行优化设计。
目前常用的盘式制动器材料有铸铁和复合材料两种。
铸铁材料制作的盘式制动器具有成本低、制造工艺简单等优势，但其刹车性能和散热性能相对较差。
相比之下，复合材料制作的盘式制动器具有重量轻、散热性能好等优点，但制造工艺较为复杂，成本较高。
因此，在优化盘式制动器结构设计方案时，可以根据车辆的使用情况和需求选择合适材料，并结合先进的制造工艺进行制作，使其既能满足制动要求，又能降低制造成本。
其次，我们可以从盘式制动器的组成部分进行优化设计。
盘式制动器主要由刹车盘、刹车夹和刹车片等组成。
刹车盘是承受刹车力的部件，在设计时需要考虑到刹车盘的厚度、直径、材料选择等因素。
优化设计可以选择合适的材料，如高强度合金材料，以提高刹车盘的耐热性和耐磨性。
同时，通过改变刹车盘的厚度和直径，可以提升制动力矩和散热能力。
刹车夹是将刹车片夹紧在刹车盘上的部件，优化设计可以优化刹车夹的结构，使其更加紧凑、轻量化，并考虑到刹车片的易更换性和维修性。
此外，在盘式制动器的结构设计中，还需要考虑到盘式制动器的散热性能。
制动时，刹车盘会受到较大的摩擦热量，如果不能及时散热，会导致刹车性能下降甚至制动失效。
因此，在优化设计过程中，应合理设计散热通道和散热片，以增加散热面积和散热能力，确保盘式制动器在高温工况下的正常工作。
可以通过优化刹车盘的内部结构，增加散热通道的数量和尺寸，进一步提升盘式制动器的散热性能。
最后，在盘式制动器的结构设计中，还需要考虑到制动力的传递和分配。
优化设计可以选择合适的刹车片材料和结构，以提高制动力的传递效果。
同时，合理设计刹车系统的衬垫和活塞等部件，以均匀地分配制动力，避免因部分区域受压不均衡导致刹车不稳定的问题。
盘式制动器_毕业设计一、引言汽车的制动系统是保障行车安全的关键部件之一，而盘式制动器作为现代汽车制动系统的重要组成部分，具有诸多优点。
本次毕业设计旨在深入研究盘式制动器的工作原理、结构特点、性能优势以及设计过程中的关键技术。
二、盘式制动器的工作原理盘式制动器主要由制动盘、制动钳、制动衬块等部件组成。
当驾驶员踩下制动踏板时，制动液通过制动管路进入制动钳的油缸，推动活塞向外移动，使制动衬块紧紧压在制动盘上。
由于制动盘与车轮一同旋转，制动衬块与制动盘之间的摩擦力产生制动力矩，从而使车轮减速或停止转动。
盘式制动器的工作原理基于摩擦力的作用。
制动衬块与制动盘之间的摩擦力大小取决于制动压力、摩擦系数以及接触面积等因素。
为了提高制动性能，需要优化这些因素。
三、盘式制动器的结构特点1、制动盘制动盘通常采用通风式设计，以提高散热性能。
通风式制动盘内部有通风道，可以有效地将制动过程中产生的热量散发出去，防止制动盘过热导致制动性能下降。
2、制动钳制动钳分为浮动式和固定式两种。
浮动式制动钳可以在制动时沿导向销移动，使制动衬块均匀地压在制动盘上；固定式制动钳则固定在车桥上，其制动力更为均匀和稳定。
3、制动衬块制动衬块的材料和形状对制动性能有重要影响。
一般采用高性能的摩擦材料，如陶瓷纤维或半金属材料，以提供良好的摩擦系数和耐磨性。
四、盘式制动器的性能优势1、良好的散热性能相比鼓式制动器，盘式制动器的散热效果更好，能够在频繁制动的情况下保持稳定的制动性能，减少热衰退现象的发生。
2、制动响应迅速盘式制动器的制动钳和制动衬块与制动盘的接触面积较大，制动压力传递更直接，因此制动响应速度更快，能够提供更短的制动距离。
3、稳定性高盘式制动器的制动力分布均匀，不易出现制动跑偏等问题，提高了车辆行驶的稳定性和安全性。
4、易于维护盘式制动器的结构相对简单，检查和更换制动衬块等部件较为方便，降低了维护成本。
五、盘式制动器的设计要点1、制动盘的设计制动盘的直径、厚度、通风道的设计等都会影响制动性能和散热效果。
基于工程原理的紧凑型轿车盘式制动器优化设计探讨在设计紧凑型轿车盘式制动器时，工程原理是关键因素之一。
本文将探讨基于工程原理的紧凑型轿车盘式制动器的优化设计。
首先，我们应该了解盘式制动器的工作原理。
盘式制动器由刹车盘、刹车片、刹车卡钳和刹车液组成。
当驾驶员踩下制动踏板时，刹车液被推动到刹车卡钳中，使刹车片夹紧刹车盘，从而产生摩擦力，使车辆减速或停止。
在设计优化过程中，我们需要考虑以下几个方面。
首先是刹车盘材料的选择。
优质的刹车盘材料应具有良好的耐磨性、热稳定性和抗褪色性能。
常见的刹车盘材料包括铸铁、钢铁、复合材料等。
根据车辆类型和使用条件，选择合适的刹车盘材料可以提高刹车性能和寿命。
其次是刹车片材料的选择。
刹车片是刹车系统中负责产生摩擦力的部分，因此材料的选择至关重要。
常用的刹车片材料包括无机非金属材料、金属基复合材料等。
在优化设计中，应根据车辆质量、车辆类型和行驶条件等因素，选择适当的刹车片材料，以保证制动力的稳定性和耐磨性。
另外，刹车卡钳的设计也是优化过程中需要考虑的因素之一。
刹车卡钳负责夹紧刹车盘和刹车片，需要具备足够的力量和稳定性。
在优化设计中，我们可以采用轻质化设计和结构优化，以降低刹车卡钳的质量和提高其刚性。
此外，采用防尘密封设计可以减少灰尘和水分的进入，进而保护刹车片和刹车盘的使用寿命。
最后，刹车系统的液压系统也需要进行优化设计。
液压系统负责将驾驶员踩下的制动踏板力量转化为刹车盘和刹车片之间的夹紧力。
为了提高刹车性能，我们可以优化液压系统的结构，提高液压液的流量和压力，以提高刹车盘和刹车片之间的接触质量和可靠性。
总之，基于工程原理的紧凑型轿车盘式制动器的优化设计，需要考虑刹车盘材料、刹车片材料、刹车卡钳设计和液压系统结构等因素。
在优化设计过程中，我们应根据车辆类型、行驶条件和使用需求等因素，选择合适的材料和结构，以提高刹车性能和使用寿命。
通过不断的优化设计，我们可以实现紧凑型轿车盘式制动器在安全性、舒适性和可靠性等方面的全面提升。
. . .. .资料. . . 交通与汽车工程学院 课程论文说明书
课 程 名 称: 车辆工程专业科技创新实践活动 课 程 代 码: 3510429 题 目: 制动盘优化设计
年级/专业/班: 2011级/车辆工程/汽设一班 学 生 姓 名: 学 号: 6117 开 始 时 间: 2014 年 03 月 18 日 完 成 时 间: 2014 年 05 月 25 日 课程论文成绩： 学习态度及平时成绩（30） 技术水平与实际能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45） 总 分（100） . . .. .资料. . . 指导教师签名： 年 月 日 . . ..
.资料. . . 前 言 .................................................................................................................. 1 1汽车刹车盘国外研究现状与目标 ....................................................................... 1 1.1国外研究现状 ................................................................................................. 1 1.2国研究现状 ................................................................................................... 2 2制动盘组织分析与性能要求 ............................................................................. 2 3制动盘温升对摩擦系数的影响 ......................................................................... 3 4制动盘直径D .................................................................................................. 3 5制动盘厚度h .................................................................................................. 3 6 制动盘常存在的问题 ...................................................................................... 4 6.1气孔 ............................................................................................................. 4 6.2缩松 ............................................................................................................. 4 6.3砂眼缺陷 ...................................................................................................... 4 7制动盘catia图形 ............................................................................................ 4 结论................................................................................................................... 7 致 ...................................................................................................................... 7 参考文献............................................................................................................ 8 . . ..
.资料. . . 前 言
汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。本次设计的主要容就是运输车辆中的制动器，目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。其中盘式制动器较为广泛。盘式制动器有着制动效果更好，不易受外界条件影响，且制动较平稳等优势。
1汽车刹车盘国外研究现状与目标 制动盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的制动盘是汽车安全行驶的前提条件之一。虽然经过多年的应用与发展，但是从早期的石棉制动盘到目前广泛使用的铸铁制动盘，在环保、质量等方面都存在一些缺陷，并不能完全满足市场需求。汽车产业的迅猛发展，汽车产量的大幅度增加，降低能源消耗、加强环境保护对汽车用材料轻量化的要求，迫使人们不停的开展对汽车制动盘的研究。
1.1国外研究现状 国外早期的制动盘是用石棉纤维填充酚醛树脂制造而成的，其中石棉由硅酸盐矿物质得，含有一定数量的结晶水。由于强制制动时制动盘表面瞬间温度可达到500到600摄氏度，所含的结晶水快速遗失，往往造成制动盘制动性能发生热衰退，同时制动盘自身磨损，再加上石棉在加工、使用中其粉尘具有致癌作用，因此石棉制动盘渐渐被禁用。 . . .. .资料. . . 从20世纪60年代开始，美、欧、日等国家大面积推广使用的第二代刹车盘是半金属石墨复合材料制造的一。其主要成分是钢纤维、石墨、金属粉及其辅料，用改性酚醛树腊粘结成型。半金属刹车盘比石棉刹车盘耐磨性提高25％以上，摩擦系数高、导热性好加工易成型。同时，这种刹车盘也出现钢纤维在潮湿环境中易生锈、刹车时噪音大等缺点。 后来，由于铸铁具有一定的强度和良好的耐磨性，材料和制造成本都较低，长期以来一直是汽车刹车盘使用的材料。为了提高铸铁的强度和耐热性，避免使用过程中的“热裂”，在铸铁中加入Ni、Cu、Mo、Cr等合金元素。世界各国所采用刹车盘铸铁材料各有不同。英、美等国主要用高碳低合金铸铁（C>7.36％，Si<1.5％，含Mo、Cu或Ni等元素）；前联则采用Cr、Ni、Mo的合金铸铁，其碳含量为3.2％～3.5％，硅含量为1.9％～2.5％。蠕墨铸铁具有良好的热疲劳抗力，因此国外在80年代中后期对其在制动器上的应用开始了研究。 近十多年来，用金属基复合材料制造汽车刹车盘的报道很多。在材料方面，1986年开始用真空搅拌混合专利技术生产可重熔的颗粒增强铝基复合材料铸锭，铸锭重熔后，采用砂型、金属型、熔模、消失模、压铸、挤压铸造等工艺生产形状复杂、表面光洁、尺寸精确的高质量铸件。研究表明，含25％SiC的铝基复合材料，其模量、强度、导热性都明显优于HT200，而重量减轻50％～60％。SiC颗粒能明显提高基体的耐磨性能。相比研究，复合材料的耐磨性明显优于基体合金，也优于铸铁。研究“表明颗粒增强铝基复合材料刹车盘的主要优点是可使重量比铸铁件减少50％～60％，减小了惯性力，增加了制动的加速度，以致减少刹车距离。 . . .. .资料. . . 1.2国研究现状
由于国汽车发展较晚，对制动盘的着手程度也比不上国外，其中对铸铁的研究比较多，而有关铝基复合材料刹车盘的报道很少见到。 从国外汽车刹车盘的研究与使用现状及发展趋势来看，铝基复合材料汽车刹车盘是今后的主要发展方向，同时，国的研究与国外的研究相比，差距较大。很有必要开展这项研究工作。
2制动盘组织分析与性能要求 制动盘及其材料不仅要求高的安全可靠性，即足够的强度和刚度、好的耐磨性能和耐热疲劳性能，还要求一定的摩擦制动性能，即摩擦系数高而稳定，受速 度和环境变化的影响小，保证列车在任何条件下以一定的减速度并在规定的制动 距离停车。此外，特别是随着高速列车的发展，减轻列车重量，尤其是减少列 车的簧下质量（如制动盘的重量），改善列车的运行品质，降低运营成本，已经成为高速列车的重要技术问题之一。
3制动盘温升对摩擦系数的影响 在轿车高速运行或较长坡路的制动情况下，铸铁制动盘因制动摩擦发热而使其表面温度高达700℃，这一温度远远高于一般铝合金的熔点。然而，大量试验数据表明，SiC颗粒增强铝基复合材料的导热系数约为HT250铸铁的四倍，比热约为HT250铸铁的2倍，因而在制动过程中复合材料制动盘的表面温升低于铸铁制动盘。当然这还与制动盘的大小尺寸，实心、空心有关。 . . .. .资料. . . 4制动盘直径D
制动盘直径D应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加，可以降低制动钳的夹紧力，减少衬块的单位压力和工作温度。受轮辋直径的限制，制动盘的直径通常选择为轮辋直径的70％一79％。总质量大于2t的汽车应取上限。根据汽车设计老师和本人查阅的资料，本次设计制动盘的直径定为320mm。
5制动盘厚度h 制动盘厚度对制动盘质量和工作时的温升有影响。为使质量小些，制动盘厚度不宜取得很大；为了降低温度，制动盘厚度又不宜取得过小。制动盘可以做成实心的，或者为了散热通风的需要在制动盘中间铸出通风孔道。一般实心制动盘厚度可取为10—20mm，通风式制动盘厚度取为20～50mm，采用较多的是20—30mm。在高速运动下紧急制动, 制动盘会形成热变形, 产生颤抖。为提高制动盘摩擦面的散热性能, 大多把制动盘做成中间空洞的通风式制动盘, 这样可使制动盘温度降低20 %～30 %。本次设计考虑到安全可靠性，采用实心，厚度为20mm，并带有部分对称性散热小孔以达到缓解成热变形状况。
6 制动盘常存在的问题 6.1气孔 气孔是刹车盘铸件最常见的缺陷之一，刹车盘铸件小而壁薄，冷却、凝固速度快，发生析出性气孔和反应性气孔的可能性不大。而合脂油粘结剂砂芯的发气量大，如果铸型水分含量高，这两个因素常常会导致铸件产生侵入性气孔。
