2刹车盘毕业设计.docx
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2刹车盘毕业设计
第1章绪论
近年来,我国汽车工业发展迅猛。
2007年我国汽车产量达到888万两,连续9年保持两位数的增长速度,成为世界主要的汽车生产大国之一。
汽车工业在我国国民经济中处于重要地位,2009年我国汽车工业占全国GDP的8%,站第二产业GDP的4.5%,支柱产业地位明显。
随之我国汽车工业的飞速发展,刹车盘行业也迎来了前所未有的反战机遇。
1999年,我国摩擦材料行业总产值近7亿元人民币,出口额约为8000万元人民币;2005年全国摩擦材料行业总产值为50亿元人民币,出口额为14亿元人民币。
而且这一数据正在以超过20%的增长速度增长,出口额进一步加大。
刹车盘行业随着我国汽车产业的篷布反战而开始崭露头角,09年我国汽车产销量达到1000万辆,这为我国刹车盘提供了庞大的市场需求空间,但是刹车盘行业的行业发展仍然存在问题。
随着我国科技的不断进步,刹车盘行业的竞争也将进一步升级,可以预见,在未来的十年中,该行业的竞争将会在新技术开发,新材料应用等多项科技化领域不断进步,以减少我国汽车刹车盘行业水平与国际水平的差距,从而进一步实现贸易扩大等方面的目标以及提高我国汽车制造技术的国际水平和降低车祸发生率。
1.1立项背景
在这种需求下,刹车盘的铸造工艺发生了翻天覆地的改变。
刹车盘铸件属薄壁小件,技术要求高,而国内生产出口刹车盘的企业,大多采用手工造型,粘土砂湿型,冲天炉熔炼铁液,成分变化较大,给生产技术管理和铸件质量控制带来一定难度,个别厂家铸件废品率居高不下,直接影响企业的经济效益和出口业务,急需有新的工艺取代。
其中运用的铸造方法—金属型覆砂铸造,已在许多铸造领域采用,并得到广大厂家及工厂的认可。
故此本毕业设计也采用金属型覆砂铸造刹车盘,以保证铸件质量及出品率。
1.2刹车盘概念
刹车目前有盘刹和鼓刹,老一些的车很多都是前盘后鼓的。
现在的车很多前后都是盘刹的。
因为盘刹较鼓刹的散热好,在高速制动状态下,不容易产生热衰退,所以其高速制动效果好。
但在低速冷闸时,制动效果不如鼓刹。
价格比鼓刹贵。
所以现在很多中高级轿车采用全盘刹,而普通轿车采用前盘后鼓,而相对低速,且需要制动力大的卡车、巴士,仍采用鼓刹。
盘刹的刹车盘就是一个圆的盘子,车子行进时它也是转动的。
制动卡钳就是用来两片夹住刹车盘而产生制动力的。
它相对旋转的刹车盘是固定的。
踩刹车时就是它夹住刹车盘起到减速或者停车的作用。
鼓刹是密封的,形状像鼓状,在国内也有很多叫刹车锅。
行车时它是转动的。
鼓刹里边固定有两个弧形或者是半圆的刹车蹄。
踩刹车时两个刹车蹄就在制动轮缸的作用下外张,撑起刹车蹄摩擦着刹车鼓的内壁来起到减速或者停车的作用。
1.3刹车盘结构
盘式刹车片(碟)分为实心盘(单片盘)和风道盘(双片盘)。
实心盘式我们比较容易理解,说白了,就是实心的。
风道盘(VentedDisc),顾名思义具有透风功效。
从外表看,它在圆周上有许多通向圆心的洞空,称为风道。
汽车在行使中通过风道处空气对流,达到散热的目的的,比实心式散热效果要好许多。
现在大部分轿车都是前驱,前盘使用频率计磨损较大,故采用前风道盘,后实心盘(单片盘)。
当然也有前后都是风道盘的,但制造成本并不会差的离谱。
本文中的第一张图片为打孔划线盘,其刹车性能及散热有一定提高,但对刹车片有较大磨损。
现在有人改装刹车盘,友情提示:
1.盘的材质一定要够好,没有过多影响强度的缺陷,如大的气孔、砂眼,不允许存在缩松。
2.孔的间距及大小分布等等,因为多钻一个孔,该处的强度就弱几分。
如盘断裂,后果不堪设想,后果不堪设想。
3.对称均分。
如盘的平衡被严重破坏,在行驶过程中对主轴会有一定影响。
3.这可是幸福工程,望慎之又慎。
若无专业人员指导,最好不要蛮干。
另外有一种盘集成了HUB、ABS环、装配螺栓、轴承皮等,一般称为轴承盘,用于卡车等较大车型。
鼓式刹车有一形状类似铃鼓的铸铁件,称为刹车鼓,它与轮胎固定并同速转动。
盘式刹车具有较佳的反应性及稳定性,散热性较佳,更换简便等优点。
鼓式刹车的成本较低、绝对制动力更高,被较多地运用在小型轿车的后轮。
但其磨耗率较高,因此同时整体成本较高。
1.4刹车盘与刹车鼓的区别
事实上,有时候制动鼓很有效,但如果只使用制动鼓试图停下一辆高速汽车,就会发现它们的局限性:
它们会衰减。
制动鼓摩擦生热,导致膨胀。
制动蹄必须要向外移动以便接触到制动鼓,这意味着必须深入踩下制动踏板。
摩擦材料发热产生的气体也被困在制动蹄和制动鼓内部,减弱了制动能力。
第一次制动汽车可能会从高速很快停下,但是在第二次制动时,你运气就不一定那么好了。
汽车制造商在制动鼓上添加散热片或铝制材料,来冷却制动鼓和金属制动衬面,但这不是高性能制动装置的解决方案。
于是出现了制动盘。
制动盘曾经被应用于飞机和工业用途。
通过施加到制动钳上的液压力,摩擦材料(制动片)夹住转动的制动片。
制动盘似乎不像制动鼓那么容易“抓死”,因此当停车的时候它们能提供更好的方向稳定性。
和封闭式制动鼓不同,制动盘是敞开式的,这一点兼具优缺点。
由于空气很容易通过摩擦性材料,可以更好地冷却制动盘。
通风式盘片有两个摩擦表面,由一些散热片隔开。
这使得位于摩擦表面之间盘片内部的空气能够更好地冷却。
现在大部份前轮制动盘为通风式,因为它们进行大部分制动工作;大部分后制动盘为非通风式,有一个“实心”盘片,因为后轮制动盘不会产生那么多热量。
制动盘还有一个优点,脏东西和气体会被旋转的制动盘甩出去,而制动鼓会聚集脏东西。
水,油和摩擦材料产生的气体很快散开,可进行更好的制动。
有些制动盘带孔或槽,部分原因是为了美观,另外也有实际用途:
在制动片和盘片摩擦物质表面的水和气体可以通过孔径,这样制动装置可以立刻发挥作用,无需通过盘片转动进行清洁。
这在赛车环境中是很重要的,但在普通道路上不很实用。
孔洞降低了摩擦物质的面积,甚至会卡住小石头,所以它们需要更多的维护。
1.5刹车盘生产现状
1、生产技术状况:
刹车盘种类繁多,特点是壁薄,盘片及中心处由砂芯形成。
不同种类刹车盘,在盘径、盘片厚度及两片间隙尺寸上存在差异,盘毂的厚度和高度也各不相同。
单层盘片的刹车盘结构比较简单。
铸件重量多为6-18kg。
2、技术要求:
铸件外轮廓全部加工,精加工后不得有任何缩松、气孔、砂眼等铸造缺陷。
金相组织为中等片状型,石墨型,组织均匀,断面敏感性小(特别是硬度差小)。
3、力学性能:
σb≥250MPa,HB180~240,相当于国际HT250牌号。
4、有些外商对铸件的化学成分也作要求,本毕业设计不作详细介绍。
1.6刹车盘的前景
陶瓷刹车盘并非就是普通陶瓷,而是在1700度高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷。
陶瓷盘的重量只有普通铸铁盘的一半不到,举个例子,采用陶瓷刹车的SLRMCIAREB,其前轮刹车盘直径为370mm但重量仅为6.4公斤。
而采用普通刹车盘的CL-CLASS其前盘直径为360mm但重量高达15.4公斤。
更轻的刹车盘就意味着悬挂下重量的减轻。
这令悬挂系统的反应更快,因而能够提升车辆整体的操控水平。
另外,普通的刹车碟容易在全力制动下因高热产生热衰退,而陶瓷刹车碟能有效而稳定的抵抗热衰退,其耐热效果比普通刹车盘高出许多倍,还有,陶瓷碟在制动最初阶段就立刻能产生最大的刹车力,因此甚至无需刹车辅助增加系统,而整体制动比传统刹车系统更快、距离更短、为了抵抗高热,在制动活塞与刹车衬块之间有陶瓷来隔热,陶瓷刹车碟有非凡的耐用性,如果正常使用是终生免更换的,而普通的铸铁刹车碟一般用上几年就要更换。
1.7刹车盘的作用
刹车盘片肯定是用来制动的,其制动力来源于制动钳。
通常来说一般的制动钳都是固定内侧制动活塞泵所在部分,外侧是一个卡钳式的结构。
内侧制动片固定在活塞泵上,外侧制动片固定在卡钳外部。
活塞通过制动油管过来的压力推动内侧制动片,同时通过反作用力拉动卡钳,使外侧制动片向里。
两者同时压向制动盘,通过制动盘和内外制动片的摩擦产生制动力。
这个过程中,推动活塞是靠制动液,也就是液压油.这个是发动机助力的。
碟式刹车的作用方式顾名思义是以盘式刹车来静止的刹车盘片,夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力,使车轮转动速度将低的刹车装置。
当踩下刹车踏板时,刹车总泵内的活塞会被推动,而在刹车油路中建立压力。
压力经由刹车油传送到刹车卡钳上之刹车分泵的活塞,刹车分泵的活塞在受到压力后,会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘,使得刹车片与刹车盘发生磨擦,以降低车轮转速,好让汽车减速或是停止。
对于手制动来说,是使用拉索通过一个杠杆结构的机构,强制拉动制动片,使它们与制动盘压紧,从而产生制动力的。
1.8碟式刹车的优缺点
碟式刹车的优点:
1.盘式刹车散热性较鼓式刹车佳,在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。
2.刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。
3.盘式刹车系统的反应快速,可做高频率的刹车动作,因而较为符合ABS系统的需求。
4.盘式刹车没有鼓式刹车的自动煞紧作用,因此左右车轮的刹车力量比较平均。
5.因刹车盘的排水性较佳,可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。
6.与鼓式刹车相比较下,盘式刹车的构造简单,且容易维修。
碟式刹车的缺点:
1.因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用,使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低。
2.盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小,使刹车的力量也比较小。
3.为改善上述盘式刹车的缺点,因此需较大的踩踏力量或是油压。
因而必须使用直径较大的刹车盘,或是提高刹车系统的油压,以提高刹车的力量。
4.手刹车装置不易安装,有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。
5.刹车片之磨损较大,致更换频率可能较高。
1.9本文设计内容
本毕业设计是充分分析市场上现有的刹车盘的优缺点的基础上提出来的一种新式的刹车皮的设计理念。
这种刹车盘在克服以往刹车盘的缺点的基础上,集合了盘式刹车盘和鼓式刹车盘的优点,使得左右轮的刹车力量比较平均,排水性能较佳,更符合ABS刹车系统,最重要的是散热性能有了较大的提高,延长了产品的使用时间。
第2章刹车盘的三维造型分析
2.1对设计任务的整体了解
名称:
刹车盘
材料:
HT250
类型:
成批生产
重量:
约3.5kg
本铸件属于盘状薄壁件,盘面上的风道利于空气对流,达到散热的目的。
如下图所示。
采用金属型覆砂工艺,需考虑金属型材料及芯砂材料。
2.2刹车盘的三维造型过程
首先双击桌面上的快捷图标启动Pro/EngineerWildfire5.0,在新建对话框中选择零件,将“使用缺省模板”前面的对勾去掉,如图所示:
点击确定后,选择毫米单位制mmms_part_solid,确定后就建立三维零件模型文件,用于“新式刹车盘”的三维设计。
1、激活拉伸特征命令。
单击【插入】—【拉伸】菜单项或特征工具栏中的拉伸特征命令按钮,系统进入拉伸特征界面,屏幕下方出现拉伸特征操控面板,如下图所示:
制定草绘平面和草绘平面参照。
在【草绘】对话框中,单击“草绘平面”中的平面收集器将其激活,选中工作区中的TOP面为草绘平面;单击“草绘方向”中的参照有机器将其激活,并选取RIGHT面作为草绘平面的参照,单击下面的“方向”下拉列表,使此参照平面的方向向“右”,如下图所示:
绘制草图。
在草图状态下以坐标系原点为圆心绘制两个直径分别为231mm和142mm的圆,点击推出草图状态,系统生成拉伸的预览。
确定拉伸方向及拉伸深度。
保证拉伸特征生成于TOP面的正方向一侧。
在操控板的深度值输入框中输入拉伸深度值5.5。
预览特征。
单击操控面板中的预览图标,浏览所创建的拉伸特征,如不符合要求,按退出暂停模式,继续编辑特征
完成特征。
预览特征无误后,点击完成拉伸特征的绘制。
2、激活中心线绘制命令。
点击图标,同时选中FRO
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