-.z..--可修編-交通與汽車工程學院課程論文說明書課程名稱:車輛工程專業科技創新實踐活動課程代碼:3510429題目:制動盤優化設計年級/專業/班:/車輛工程/汽設一班學生姓名:學號:6117開始時間:2014年03月18日完成時間:2014年05月25日課程論文成績：學習態度及平時成績〔30〕技術水平與實際能力〔20〕創新〔5〕說明書〔計算書、圖紙、分析報告〕撰寫質量〔45〕總分〔100〕指導教師簽名：年月日-.z.TOC\o"1-3"\h\z\u4331前言1159021汽車剎車盤國外研究現狀與目標1218881.1國外研究現狀1201811.2國研究現狀238612制動盤組織分析與性能要求2188243制動盤溫升對摩擦系數的影響3268244制動盤直徑D378545制動盤厚度h39576制動盤常存在的問題4151636.1氣孔4122756.2縮松4211586.3砂眼缺陷4124617制動盤catia圖形410789結論74418致730408參考文獻8-.z.-可修編-前言汽車的設計與生產涉及到許多領域，其獨有的平安性、經濟性、舒適性等眾多指標，也對設計提出了更高的要求。汽車制動系統是汽車行駛的一個重要主動平安系統，其性能的好壞對汽車的行駛平安有著重要影響。本次設計的主要容就是運輸車輛中的制動器，目前廣泛使用的是摩擦式制動器，摩擦式制動器就其摩擦副的構造形式可分成鼓式、盤式和帶式三種。其中盤式制動器較為廣泛。盤式制動器有著制動效果更好，不易受外界條件影響，且制動較平穩等優勢。1汽車剎車盤國外研究現狀與目標制動盤在汽車的制動系統中發揮著至關重要的作用，性能優良的制動盤是汽車平安行駛的前提條件之一。雖然經過多年的應用與開展，但是從早期的石棉制動盤到目前廣泛使用的鑄鐵制動盤，在環保、質量等方面都存在一些缺陷，并不能完全滿足市場需求。汽車產業的迅猛開展，汽車產量的大幅度增加，降低能源消耗、加強環境保護對汽車用材料輕量化的要求，迫使人們不停的開展對汽車制動盤的研究。1.1國外研究現狀國外早期的制動盤是用石棉纖維填充酚醛樹脂制造而成的，其中石棉由硅酸鹽礦物質得，含有一定數量的結晶水。由于強制制動時制動盤外表瞬間溫度可到達500到600攝氏度，所含的結晶水快速遺失，往往造成制動盤制動性能發生熱衰退，同時制動盤自身磨損，再加上石棉在加工、使用中其粉塵具有致癌作用，因此石棉制動盤漸漸被禁用。從20世紀60年代開場，美、歐、日等國家大面積推廣使用的第二代剎車盤是半金屬石墨復合材料制造的一。其主要成分是鋼纖維、石墨、金屬粉及其輔料，用改性酚醛樹臘粘結成型。半金屬剎車盤比石棉剎車盤耐磨性提高25％以上，摩擦系數高、導熱性好加工易成型。同時，這種剎車盤也出現鋼纖維在潮濕環境中易生銹、剎車時噪音大等缺點。后來，由于鑄鐵具有一定的強度和良好的耐磨性，材料和制造本錢都較低，長期以來一直是汽車剎車盤使用的材料。為了提高鑄鐵的強度和耐熱性，防止使用過程中的“熱裂〞，在鑄鐵中參加Ni、Cu、Mo、Cr等合金元素。世界各國所采用剎車盤鑄鐵材料各有不同。英、美等國主要用高碳低合金鑄鐵〔C>7.36％，Si<1.5％，含Mo、Cu或Ni等元素〕；前聯則采用Cr、Ni、Mo的合金鑄鐵，其碳含量為3.2％～3.5％，硅含量為1.9％～2.5％。蠕墨鑄鐵具有良好的熱疲勞抗力，因此國外在80年代中后期對其在制動器上的應用開場了研究。近十多年來，用金屬基復合材料制造汽車剎車盤的報道很多。在材料方面，1986年開場用真空攪拌混合專利技術生產可重熔的顆粒增強鋁基復合材料鑄錠，鑄錠重熔后，采用砂型、金屬型、熔模、消失模、壓鑄、擠壓鑄造等工藝生產形狀復雜、外表光潔、尺寸準確的高質量鑄件。研究說明，含25％SiC的鋁基復合材料，其模量、強度、導熱性都明顯優于HT200，而重量減輕50％～60％。SiC顆粒能明顯提高基體的耐磨性能。相比研究，復合材料的耐磨性明顯優于基體合金，也優于鑄鐵。研究“說明顆粒增強鋁基復合材料剎車盤的主要優點是可使重量比鑄鐵件減少50％～60％，減小了慣性力，增加了制動的加速度，以致減少剎車距離。1.2國研究現狀由于國汽車開展較晚，對制動盤的著手程度也比不上國外，其中對鑄鐵的研究比擬多，而有關鋁基復合材料剎車盤的報道很少見到。從國外汽車剎車盤的研究與使用現狀及開展趨勢來看，鋁基復合材料汽車剎車盤是今后的主要開展方向，同時，國的研究與國外的研究相比，差距較大。很有必要開展這項研究工作。2制動盤組織分析與性能要求制動盤及其材料不僅要求高的平安可靠性，即足夠的強度和剛度、好的耐磨性能和耐熱疲勞性能，還要求一定的摩擦制動性能，即摩擦系數高而穩定，受速度和環境變化的影響小，保證列車在任何條件下以一定的減速度并在規定的制動距離停車。此外，特別是隨著高速列車的開展，減輕列車重量，尤其是減少列車的簧下質量〔如制動盤的重量〕，改善列車的運行品質，降低運營本錢，已經成為高速列車的重要技術問題之一。3制動盤溫升對摩擦系數的影響在轎車高速運行或較長坡路的制動情況下，鑄鐵制動盤因制動摩擦發熱而使其外表溫度高達700℃，這一溫度遠遠高于一般鋁合金的熔點。然而，大量試驗數據說明，SiC顆粒增強鋁基復合材料的導熱系數約為HT250鑄鐵的四倍，比熱約為HT250鑄鐵的2倍，因而在制動過程中復合材料制動盤的外表溫升低于鑄鐵制動盤。當然這還與制動盤的大小尺寸，實心、空心有關。4制動盤直徑D制動盤直徑D應盡可能取大些，這時制動盤的有效半徑得到增加，可以降低制動鉗的夾緊力，減少襯塊的單位壓力和工作溫度。受輪輞直徑的限制，制動盤的直徑通常選擇為輪輞直徑的70％一79％。總質量大于2t的汽車應取上限。根據汽車設計教師和本人查閱的資料，本次設計制動盤的直徑定為320mm。5制動盤厚度h制動盤厚度對制動盤質量和工作時的溫升有影響。為使質量小些，制動盤厚度不宜取得很大；為了降低溫度，制動盤厚度又不宜取得過小。制動盤可以做成實心的，或者為了散熱通風的需要在制動盤中間鑄出通風孔道。一般實心制動盤厚度可取為10—20，通風式制動盤厚度取為20～50，采用較多的是20—30。在高速運動下緊急制動,制動盤會形成熱變形,產生顫抖。為提高制動盤摩擦面的散熱性能,大多把制動盤做成中間空洞的通風式制動盤,這樣可使制動盤溫度降低20%～30%。本次設計考慮到平安可靠性，采用實心，厚度為20mm，并帶有局部對稱性散熱小孔以到達緩解成熱變形狀況。6制動盤常存在的問題6.1氣孔氣孔是剎車盤鑄件最常見的缺陷之一，剎車盤鑄件小而壁薄，冷卻、凝固速度快，發生析出性氣孔和反響性氣孔的可能性不大。而合脂油粘結劑砂芯的發氣量大，如果鑄型水分含量高，這兩個因素常常會導致鑄件產生侵入性氣孔。6.2縮松縮松缺陷在有些剎車盤生產廠家表現得比擬嚴重。比照不同廠家的不同生產條件發現，配料中廢鋼參加量大，鑄件化學成分中的C、Si含量偏低，力學性能控制得過高〔個別情況下σb達350MPa以上〕，則縮松缺陷在總廢品率中所占的比例較高，組織致密度的控制難度較大。剎車盤鑄件為薄壁小件，可適當提高含量，增加石墨析出量，充分利用自補縮。也可采用二次孕育措施，即在小包參加0.1%-0.2%的75Si~Fe孕育劑進展瞬時孕育，提高孕育效果，促進石墨形核長大，孕育劑粒度以2-5mm為宜。6.3砂眼缺陷個別廠家鑄件砂眼缺陷較多，調研分析認為主要原因是型砂濕強度低。由于缺少型砂檢測儀器，憑經歷掌握，粘土或膨潤土、水等不定量，型砂的性能〔水分、含泥量、透氣性、濕強度、緊實率等〕不穩定或不能保證。而型砂的性能是控制剎車盤鑄件的重要措施之一，這一點應該引起生產廠家的重視并設法改良完善。在只混制面砂的情況下，控制混砂質量更為重要。另外，采用手工模板造型時，澆注系統處的緊實度和均勻性也應得到保證，否則可能因沖砂、掉砂而造成砂眼缺陷。7制動盤catia圖形制動盤外徑為320mm，凸臺外徑為160mm，凸臺徑64mm，凸臺上孔直徑為20mm，制動盤上小孔的直徑為6mm。具體圖形如下：圖1圖2圖3圖4圖5結論汽車制動器是汽車一個重要部件，是車輛不可或缺的一局部，其中制動器設計開展到今天，其技術已經成熟，但對于我們還沒有踏出校門的學生來說，其中的設計理念還是很值得我們去探討、學習的。盤式制動器的主要優點是：1、熱穩定性較好。因為制動摩擦襯塊的尺寸不長，其工作外表的面積僅為制動盤面積的12％～6％，故散熱性較好。2、水穩定性較好。因為制動襯塊對盤的單位壓力高，易將水擠出，同時在離心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上襯塊對盤的擦拭作用，因而，出水后只需經一、二次制動即能恢復正常；而鼓式制動器則需經過十余次制動方能恢復正常制動效能。3、制動力矩與汽車前進和后退行駛無關。4、在輸出同樣大小的制動力矩的條件下，盤式制動器的質量和尺寸比鼓式要小。5、盤式的摩擦襯塊比鼓式的摩擦襯片在磨損后更易更換，構造也較簡單，維修保養容易。6、制動盤與摩擦襯塊間的間隙小(0.05～0.15mm)，這就縮短了油缸活塞的操作時間，并使制動驅動機構的力傳動比有增大的可能。7、制動盤的熱膨脹不會像制動鼓熱膨脹那樣引起制動踏板行程損失，這也使間隙自動調整裝置的設計可以簡化。盤式制動器的主要缺點是：制動比擬粗暴。兩個粘有摩擦襯面的摩擦盤能在花鍵軸上來回滑動，是制動器的旋轉局部。當制動時，能在極短時間使車輛停頓。再加上壓盤上球槽的傾斜角不可能無限大，所以制動不平順。致本次制動盤的優化設計主要從制動盤的材料，尺寸等方面進展優化考慮的，在制作的過程中遇到很多困難，好在學校的資源還豐富，圖書館的資料也很齊全，結合教師講過的知識才完成了這次設計。在此我的教師和我的學校，是他們給了我這次時機。當然這次設計存在的問題還很多，缺乏之處比比皆是，我一定會再接再厲，好好學習專業知識，豐富自己，爭取下次取得更好的成績。參考文獻[1]惟信.汽車設計.：清華大學，2001：158～200[2]洪欣.汽車設計.：機械工業，1981：106～126[3]家瑞.汽車構造.第二版.：機械工業，2005：40～61[4]文春.汽車理論.：機械工業，2005：70～83[5]文生