机械设计制造及自动化专业论文39310.doc
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1、 毕业论文题目:四轮农用车的车架设计制动系统设计四轮农用车的的设计(车架、制动系设计)摘要汽车制动系是保证汽车及驾驶者生命安全的重要部分,制动系是使行进中的汽车减慢速度或者停止运动。这次我的毕业设计题目是四轮农用车的设计(车架、制动系设计)。在第二章我主要介绍了制动系的概况和设计时应满足的基本要求。第三章主要是制动系的类型及最后确定的方案,其中列出了几种可供选择的类型并进行了分析、比较最后确定的方案如下:行车制动器:前鼓后鼓,前鼓式制动器为双领蹄式制动器,后鼓式制动器为领从蹄式制动器。第五章主要介绍了制动系主要结构参数的选择并进行了简单的计算,是本设计说明书的核心部分,其中包括鼓式制动器主要结
2、构参数的选择,例如:制动鼓内径、摩擦衬片宽度和包角、摩擦衬片起始角,同时对制动力和制动力矩分配系数进行了计算。第四章主要对驻车制动和应急制动进行了简单的计算。第五章介绍的是制动器主要零件的结构设计,如制动鼓、制动蹄、制动底板和制动轮缸等。第七章包括制动驱动机构的选择和计算,制动管路的分路系统和液压驱动机构的设计和计算。第八章列出了车架的几种类型,分析比较之后,最后确定选用前窄后宽的边梁式车架,并且在这一章中对车架的弯曲强度进行了计算,对车架的刚度进行了校核。通过这一系列的分析、计算、校核等,这套设计方案是可行的。关键词:制动系统,鼓式制动器,应急制动,车架 VTHE DESIGN OF 4SE
3、ATS MINI DUAL-USE CAR (THE DESIGN OF FRAME AND BRAKE SYSTEM)ABSTRACTThe brake system is an important part to keep safety for automobile, the purpose of the braking system is to slow down and stop the moving automobile.My topic in this graduation design is the design of frame and the brake system.In
4、second chapter we mainly introduced something about the brake system and some requests which the brake system should satisfied. The third chapter mainly introduced the type of the brake system and finally determined the plan, in this chapter we listed several kinds to choose, at last we determined t
5、he plan through analysis and compare with as follows: In traveling brake system, the former wheels and the rear wheels are drum brake. The drum type brake for collar from foot brake. The fourth chapter mainly introduced the main design parameters choice and has carried on the simple computation, and
6、 this chapter is the most important part. Including drum type main design parameter choice, For example: The brake drum inside diameter, the width, the angle and the outset angle and so on, simultaneously have carried on the computation to the brake strength and the braking moment distribution coeff
7、icient. The fifth chapter mainly said the vehicle to brake on stopping and momentary through simple computation. The brake major parts structural design, like brake drum and brake wheel cylinder and so on were designed in the sixth chapter. Seventh chapter including applies the brake the driving mec
8、hanism choice and the computation, the brake line by-pass system and the hydraulic pressure driving mechanism design and the computation. Eighth chapter has listed the frame several kind of types, after the analysis comparison, after finally front determined selects the narrow width side beam plate
9、frame, And has carried on the computation in this chapter to the frame bending strength, has carried on the examination to the frame rigidity. Through this a series of analysis, computation, examination and so on, this set of design proposal is feasibleKEY WORDS: brake system, drum brake,emergency b
10、rake, frame常用符号表制动器因数汽车承受的总地面制动力,N汽车制动器制动力,N轮胎与地面间的附着力,N制动器摩擦副的摩擦系数汽车重力,N重力加速度,m/s2汽车质心高度,mm制动减速度, m/s2汽车轴距,mm汽车总重量,kg制动蹄摩擦片与鼓之间的法向力,N制动蹄的张开力,N车轮有效半径,mm制动器对车轮的制动力矩,N/m汽车行驶速度,m/s地面对车轮的法向力,N汽车制动器制动力分配系数轮胎与地面间的附着系数同步附着系数 贵州师范大学毕业设计目 录第一章 前言.1第二章 制动器概况.3第三章 制动器的结构类型及选择.5第四章 制动参数选择及计算.94.1 制动器主要结构参数选择.94
11、.2 制动力与制动力矩分配系数.114.3 制制动器设计计算.12第五章 驻车制动和应急制动计算.165.1 驻车制动计算.165.2应急制动计算.17第六章 制动器主要零件的结构设计.18第七章 制动驱动机构的选择及计算.207.1制动驱动机构形式的选择.207.2制动管路的分路系统.207.3液压驱动机构的设计与计算.21第八章 车架.248.1车架的功用与要求.248.2车架类型方案对比与分析.248.3横梁和纵梁的连接.258.4车架的设计与计算.26第九章 总结.31参考文献.32致谢.33第一章 前言20世纪80年代后期,随着电子技术的发展,世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动
12、系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体,是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分:传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数,如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置,控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后,给压力调节器发出指令。当考虑基本的制动功能量,液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后,传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言,增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微
13、不足道。 传统的制动控制系统只做一样事情,即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时,主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路,并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。 目前,车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品,并在各种车辆上得到了广泛的应用,但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用,但是其调试比较困难,不同的车辆需要不同的匹配技术,在许多不同的道路上加以验证;从理论上来说,整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上,并未达到最佳的制动效果。另外,由于编制逻辑门限ABS有许多局限
14、性,所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(VDC)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS,它是以连续量控制形式,使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率,理论上是一种理想的ABS控制系统。滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率,另一个难点是车辆速度的测量问题,它应是低成本可靠的技术,并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的ABS而言,控制精度并不是十分突出的问题,并且达到高精度的控制也比较困难;因为路面及车辆运动状态的变化很大,多种干扰影响较大,所以重要的问题在于控制的稳定性,即系统鲁棒性,应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性,否则会导致人身
15、伤亡及车辆损坏。因此,发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在,多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外,增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统,是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制,与系统的模型无关,具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性,但调整控制参数比较困难,无理论而言,基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言,控制规律有一定的规律。 另外,也有采用其它的控制方法,如基于状态空门及线性反馈理论的方法,模糊神经网络控制系统等。各种控制方法并不是单独应用在汽车上,通常是几种控制方法组
16、合起来实施。如可以将模糊控制和PID结合起来,兼顾模糊控制的鲁棒性和PID控制的高精度,能达到很好的控制效果。综上所述,现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性,将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。同时,随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展,电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统,未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统,各种控制单元集中在一个ECU中,并将逐渐代替常规的控制系统,实现车辆控制的智能化
17、。 但是,汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车量生产中。现有及潜在的市场的吸引,各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才不断应用到汽车制动控制系统中来。同时需要各种国际及国内的相关法规的健全,这样装备新的制动技术的汽车就会真正应用到汽车的批量生产中。第二章 制动系概况制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行使直至停车;在下坡行使驶时,使汽车保持适当的稳定车速;使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少应有两套独立的制动装置,即行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证前两项功能,后者则用来保证第三项功能。行车制动的驱动机构常采用双回路或多回路,以保证其工
18、作可靠,驻车制动装置则采用机械驱动机构而不用液压或气压以防止产生故障。 除此以外,有些汽车还设有应急制动、辅助制动和自动制动装置。 应急制动装置利用机械力源进行制动,在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上,一旦发生蓄压装置压力过低等故障时,可用应急制动装置实现制动。同时,在人力控制下它还能兼作驻车制动。 辅助制动装置可实现汽车下长坡时,持续地减速或保持稳定的车速,并减轻或解除行车制动装置的负荷。 自动制动装置可实现当挂车与牵引车连接的制动管路渗漏或断开时,使挂车自动制动。 任何一套制动装置都由制动器和制动驱动机构两部分组成。设计制动时应满足如下基本要求: 1)具有足够的制动效能。行车制动能力是用
19、一定制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标来评定的;驻坡能力是以汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度来评定的。 2)工作可靠。行车制动装置至少有两套独立的驱动制动器的管路,当其中一套管路失效时,另一套完好的管路应保证汽车制动能力不低于没有失效时 规定值的30%。行车和驻车制动装置可以有共同的制动器,而驱动机构应各自独立。行车制动装置都用脚操纵,其他制动装置多为手操纵。 3)在任何速度下制动时,汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。 4)防止水和污泥进入制动器工作表面。 5)制动能力的热稳定性良好。 6)操纵轻便,并具有良好的随动性。 7)制动时,制动系产生的噪声尽可能小,同时力求减少散发出对
20、人体有害的石棉纤维等物质,以减少公害。 8)作用滞后性应尽可能好。作用滞后性是指制动反映时间,以制动踏板开始动作至达到给定的制动效能所需的时间来评价。气制动汽车的反映时间较长,要求不得超过0.6s;对于汽车列车,不得超过0.8s。 9)摩擦衬片应有足够的使用寿命。 10)摩擦副磨损后,应有能消除因磨损而产生间隙的机构,且调整间隙工作容易,最好设置自动调整间隙机构。 11)当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时,汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。防止制动时车轮被抱死有利于提高汽车在制动过程中的转向操纵性和方向稳定性,缩短制动距离,所以近年来防抱死制动系统在汽车上得到了很快的
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