重型货车制动系统设计 毕业（设计）论文论文.doc

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重型货车制动系统设计
摘要
汽车作为陆地上的现代重要交通工具,由许多保证其性能的大部件,即所谓“总成”组成,制动系就是其中一个重要的总成,它直接影响汽车的安全性。随着高速公路的快速发展和车流密度的日益增大,交通事故也不断增加。据有关资料介绍,在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中,制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见,制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外,制动系统的好坏还直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率,也就是保证运输经济效益的重要因素。制动系统既可以使行驶中的汽车减速,又可保证停车后的汽车能驻留原地不动。由此可见,汽车制动系统对于汽车行驶的安全性,停车的可靠性和运输经济效益起着重要的保证作用。
当今,随着高速公路网的不断扩展、汽车车速的提高以及车流密度的增大,对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。只有制动性能良好和制动系工作可靠的汽车才能充分发挥出其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。由此可见,制动系是汽车非常重要的组成部分,从而对汽车制动系的机构分析与设计计算也就显得非常重要了。
本论文是设计东风重型货车的制动系统,采用的是气压驱动机构的凸轮式鼓式制动器。为了安全考虑制动系统的气压回路采用双回路。
关键词:气压制动;制动性;重型货车;传动装置;
重型货车制动系统设计
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Abstract
Asanimportantmodernland-basedtransport,Automotivecomponentsfrommanylargeparts,namely,theso-called"assembly"whichensuretheperformanceofautomotive,,,thebrakesystemfailurecausedtheaccidentaccountingforthetotalnumberof45%.,thebrakingsystemhasadirectimpactonthequalityoftheaveragevehiclespeedandvehicletransportationefficiency,thatis,animportantfactorensuringcost-,,thereliabilityofparking,andtransporteconomicefficiency.
Today,withever-expandinghighwaynetwork,theimprovementofvehiclespeedandtrafficdensity,-,thusit’
Keywords:airbrake;Brake;Heavytrucks;Transmissiondevice;
目录
1绪论 1
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2制动系的总体设计 6
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3制动过程的动力学参数计算 12
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4制动器的结构及主要零部件设计 25
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重型货车制动系统设计
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5鼓式制动器的设计计算 33
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6气压制动驱动机构的设计计算 43
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7经济技术性分析 49
8总结 51
致谢 52
重型货车制动系统设计
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参考文献 53
附录A译文 54
附录B外文 63
重型货车制动系统设计
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刘聪:东风重型货车制动系统设计
辽宁工程技术大学毕业设计(论文)
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1绪论

近百年来,汽车工业之所以常胜不衰主要得益于汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场,生产批量大而给企业带来丰厚的利润。最主要的是科学技术的不断进步,使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。随着我国汽车产业的不断发展和新交通法规的实施,我国的汽车及其运输管理开始走向正轨,农用运输车将逐渐退出市场,而重型运输自卸车逐渐呈现出广阔的发展前景。然而车辆交通安全历来是人们最为关心的问题之一,它直接关系到人民生命和财产的损失,因此汽车制动系统的可靠性研究至关重要。汽车制动系是用于使行驶中的汽车减速或停车,使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使以停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大,为了保证行车安全、停车可靠,汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性良好、制动系工作可靠的汽车,才能充分发挥其动力性能。
汽车制动系统至少有两套独立的制动装置,即行车制动装置和驻车制动装置:重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置;牵引车还应有自动制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车,并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。其驱动机构常采用双回路或多回路结构,以保证其工作可靠。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至在斜坡上,它也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动,以免其产生故障。
应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时,这时则可利用应急制动装置的机械力源(如强力压缩弹簧)实现汽车制动。应急制动装置不必是独立的制动系统,它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备,因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。
辅助制动装置用于山区行驶的汽车上,利用发动机排气制动或电涡流制动等辅助制动装置,则可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速并减轻或解除行车制动器的负荷。通常,在总质量为5t以上的客车上和12t以上的载货汽车上装备这种辅助制动—减速装置。任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。制动器有鼓式与盘式之分。行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮,而驻车制动则多采用手制动杆操纵,且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。中央制动器位于变速器之后的传动系中,用于制动变速器第二轴或传动轴。行车制动和驻车制动这两套制动装置必须具有独立的制动驱动机构,而且每车必备。行车制动装置的驱动机构,分液压和气压两种型式。用液压传递操纵力时还应有制动主缸和制动轮缸以及管路;用气压操纵时还应有空气压缩机、气路管道、贮气简、控制阀和制动气室等。
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辽宁工程技术大学毕业设计(论文)
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过去,大多数汽车的驻车制动和应急制动都使用中央制动器,其优点是制动位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴的制动力矩较小,容易满足操纵手力小的要求。但在用作应急制动时,往往使传动轴超载。现代汽车由于车速提高,对应急制动的可靠性要求更严,因此,在中、,多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构,使之兼起驻车制动和应急制动的作用,从而取消了中央制动器。重型载货汽车由于采用气压制动,故多对后轮制动器另设独立的由气压控制而以强力弹簧作为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构,也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车除了采用了上述措施外,还保留了由气压驱动的中央制动器,以便提高制动系的可靠性。

目前国内外汽车制动系统的发展大致相似,国内研究现状:目前制动系统的供能装置主要是,人力制动、伺服制动、动力制动三种形式。目前,人力仅是来控制操纵机构,助力系统分为伺服制动、气定液压制动、液压制动。液压制动是目前得到广泛应用的一种制动系统。传动装置上,普遍都是采用气或液压通过管路传递到制动器上,进行压力制动。目前,也有通过电机进行制动的,通过电机产生的制动力直接作用在制动器上进行制动。制动器主要有鼓式制动器、盘式制动器两种。鼓式制动器分为很多种、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器等。盘式制动器有固定钳式制动器、浮动钳式制动器等。盘式制动器的摩擦材料在逐渐的发展,目前国内多以半金属纤维增强复合摩擦材料应用最为普遍。但一些企业和地方根据本身的特点,也在研究新型摩擦材料。
大约从20世纪60年代开始,电子技术的进步成为汽车工业发展的最大动力。现代汽车的控制系统几乎全由电子控制装置实现,在提高经济性、动力性、可靠性、舒适性和排放控制系统方面起到明显的作用。因此,电子产品在汽车上的应用比例,已成为评价其品质、性能指标的重要依据。
今天,ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。目前,ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用,并且欧共体法规EEC/71/,重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用,并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性,但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能,同时可进行制动强度的控制。车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能;另一方面是采用优化控制理论,实施伺服控制和高精度控制。在第一方面,ABS功能的扩充除ASR外,同时把悬架和转向控制扩展进来,使ABS不仅仅是防抱死系统,而成为更综合的车辆控制系统
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今天,ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。
车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能;另一方面是采用优化控制理论,实施伺服控制和高精度控制。
在第一方面,ABS功能的扩充除ASR外,同时把悬架和转向控制扩展进来,使ABS不仅仅是防抱死系统,而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展,将产生电子控制系统之间的联系网络,从而产生一些新的功能,如:采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率;在制动过程中,通过输入一个驱动命令给电子悬架系统,能防止车辆的俯仰。
在第二个方面,一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术,已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS),这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来,并不是一个简单的问题。除技术外,系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。
经过了一百多年的发展,汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子,特别是大规模、超大规模集成电路的发展,汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电—液(EH)制动系统,该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用4个比例阀和电力电子控制装置,K-H公司的EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况,而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力,从而使制动距离缩短5%。一种完全无油液、完全的电路制动BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史。
BBW是未来制动控制系统的L发展方向。全电制动不同于传统的制动系统,因为其传递的是电,而不是液压油或压缩空气,可以省略许多管路和传感器,缩短制动反应时间。其主要包含以下部分:
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(1)电制动器。其结构和液压制动器基本类似,有盘式和鼓式两种,作动器是电动机;
(2)电制动控制单元(ECU)。接收制动踏板发出的信号,控制制动器制动;接收驻车制动信号,控制驻车制动;接收车轮传感器信号,识别车轮是否抱死、打滑等,控制车轮制动力,实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如***、导航系统,自动变速系统,无级转向系统,悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成,所以ECU还得兼顾这些系统的控制;
(3)轮速传感器。准确、可靠、及时地获得车轮的速度;
(4)线束。给系统传递能源和电控制信号;
(5)电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源,也包括再生能源。
从结构上可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点:
(1)整个制动系统结构简单,省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件,使整车质量降低;
(2)制动响应时间短,提高制动性能;
(3)无制动液,维护简单;
(4)系统总成制造、装配、测试简单快捷,制动分总成为模块化结构;
(5)采用电线连接,系统耐久性能良好;
(6)易于改进,稍加改进就可以增加各种电控制功能。
全电制动控制系统是一个全新的系统,给制动控制系统带来了巨大的变革,为将来的车辆智能控制提供条件。但是,要想全面推广,还有不少问题需要解决:
首先是驱动能源问题。采用全电路制动控制系统,需要较多的能源,一个盘式制动器大约需要1kW的驱动能量。目前车辆12V电力系统提供不了这么大的能量,因此,将来车辆动力系统采用高压电,加大能源供应,可以满足制动能量要求,同时需要解决高电压带来的安全问题。
其次是控制系统失效处理。全电制动控制系统面临的一个难题是制动失效的处理。因为不存在独立的主动备用制动系统,因此需要一个备用系统保证制动安全,不论是ECU元件失效,传感器失效还是制动器本身、线束失效,都能保证制动的基本性能。实现全电制动控制的一个关键技术是系统失效时的信息交流协议,如TTP/C。
系统一旦出现故障,立即发出信息,确保信息传递符合法规最适合的方法是多重通道分时区(TDMA),它可以保证不出现不可预测的信息滞后。TTP/C协议是根据TDMA制定的。第三是抗干扰处理。车辆在运行过程中会有各种干扰信号,如何消除这些干扰信号造成的影响,目前存在多种抗干扰控制系统,基本上分为两种:即对称式和非对称式抗干扰控制系统。
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对称式抗干扰控制系统是用两个相同的CPU和同样的计算程序处理制动信号。非对称式抗干扰控制系统是用两个不同的CPU和不一样的计算程序处理制动信号。两种方法各有优缺点。另外,电制动控制系统的软件和硬件如何实现模块化,以适应不同种类的车型需要;如何实现底盘的模块化,是一个重要的难题。只有将制动、转向、悬架、导航等系统综合考虑进来,从算法上模块化,建立数据总线系统,才能以最低的成本获得最好的控制系统。
电制动控制系统首先用在混合动力制动系统车辆上,采用液压制动和电制动两种制动系统。这种混合制动系统是全电制动系统的过渡方案。由于两套制动系统共存,使结构复杂,成本偏高。
随着技术的进步,上述的各种问题会逐步得到解决,全电制动控制系统会真正代替传统的以液压为主的制动控制系统。
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。
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。
2制动系的总体设计

1)能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除满足设计任务书的规定和国家标准的有关要求外,也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求。