基于ug桑塔纳2000汽车制动鼓的设计与仿真
摘 要
当前，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统件的设计需求旺盛。其中，制动器总成是动汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的安全性能与操控性能。 本课题根据大众桑塔纳2000轿车的行驶要求，对其后轮制动器进行整体结构设计，目的在于实现汽车在行驶时具备良好的制动性能与操控性能。
本毕业设计阐述表明的制动系统是桑塔纳2000后轮鼓式制动器。阐述了制动方面的发展、分类及鼓式制动器的结构、优缺点等等。通过计算和设计来确定后轮鼓式制动器的制动鼓、制动蹄、制动轮缸等主要零件的主要尺寸和结构，然后画出各零件图和总装图。最后再进行仿真评价分析制动系统的各项指标。
通过最后结果显示所设计的制动器总成是适用并且合乎准则完全可用。符合结构简单轻便、造价不高、工作稳当有保障等条件。
关键字：UG软件；仿真；制动；鼓式制动器
Abstract
At present, the automobile industry has become one of the pillar industries in the development of China's economy, and the automobile enterprises have a strong demand for the design of each system. The brake assembly is an important part of the motor vehicle, which directly affects the safety and control performance of the vehicle. According to the driving requirements of Volkswagen Santana 2000, the whole structure of rear wheel brakes is designed to achieve good braking performance and handling performance when driving.
This graduation design shows that the brake system is the Santana 2000 rear wheel drum brakes. The development, classification, structure, advantages and disadvantages of the drum brake are described. Through calculation and design, the main dimensions and structures of main parts such as brake drum, brake shoe and brake cylinder of rear wheel drum brake are determined, and then each part drawing and assembly drawing are drawn. Finally, the simulation evaluation and analysis of the indexes of the brake system are carried out.
The final result shows that the designed brake assembly is applicable and the criterion is completely available. It is in accordance with the conditions of simple and light structure, low cost, safe work and so on.
Keywords: UG software; simulation; brake; drum brakesKey words: UG software；simulation；braking；brake drum
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论
1.1制动器设计的意义 1
1.2制动器研究现状 2
1.3本次设计鼓式制动器应达到的目标 2
1.4本次鼓式制动器的设计要求 2
第2章 鼓式制动器的选择
2.1鼓式制动器形式方案分析 3
2.2制动器的结构型式及选择 3
2.3鼓式制动器整体方案 7
2.4鼓式制动器装配注意事项 8
第3章 鼓式制动器的设计计算 10
3.1桑塔纳2000轿车的主要参数数值 10
3.2同步附着系数的分析 10
3.3车辆前后轮制动力的分析 11
3.4制动器制动力分配系数 14
3.5鼓式制动器的主要参数及其确定 16
3.5.1制动鼓内径D 16
3.5.2摩擦村片宽度b和包角β 18
3.5.3摩擦衬片起始角β0 19
3.5.4制动器中心和张开力F0作用线之间的距离e 20
3.5.5制动蹄支承点位置坐标a和c 20
3.5.6摩擦片摩擦系数ƒ 21
3.6制动器主要零部件的结构设计 21
3.6.1制动鼓 21
3.6.2制动蹄 21
3.6.3制动底板 22
3.6.4制动蹄的支承 22
3.6.5制动轮缸 22
3.7制动器受力分析及最大制动力的确定 23
3.7.1制动器受力分析 23
3.7.2制动器最大制动力矩 24
第4章 校核 26
4.1核算制动器的热容量以及温升 26
4.2制动器的校核 27
4.2.1摩擦衬片所受力的校核 27
4.3驻车制动的计算 27
4.3.1汽车可能停驻的极限上坡路倾斜角 27
4.3.2汽车可能停驻的极限下坡路倾斜角 28
4.4制动减速度和制动距离 29
4.4.1最大减速度 29
第5章 基于UG的鼓式制动器结构设计 31
5.1 UG软件介绍 31
5.1.1 UG NX的技术 31
5.1.2优势 31
5.1.3主要功能 31
5.2鼓式制动器的三维设计 32
5.2.1制动器制动鼓设计 32
5.2.2制动蹄的设计 34
5.2.3制动器底板的设计 35
5.2.4制动轮缸 36
5.3鼓式制动器摩擦材料的选择 36
5.4鼓式制动器的整体设计 37
5.5鼓式制动器运动仿真分析 37
5.5.1模型的建立与简化 37
5.5.2运动仿真中各运动部件的分析 38
致 谢 43
参考文献 44
第1章 绪 论
1.１ 制动器设计的意义
现在,汽车安全的性能好坏与否尤为重要,因为它已经是人们日常出行乃至各行各业中不可或缺的重要交通工具之一。理所当然的,制动器功能的优劣对整车功能的优劣会有非常大的影响,特别是驾驶员的生命以及财产安全。所以,制动器的设计就显得尤为重要。
能形成阻碍车辆运动状态包括趋势的结构件是制动器。通俗的讲制动器的原理是其固定部件赋予旋转部件一个制动力矩，其结果是旋转部件它的转动角速度减小，此外,车轮与路面之间存在附着效应,形成路面作用于车轮上的制动力导致车辆减速[1]。说到这里就不得不提一下摩擦制动器。它是一种运用固定结构件和旋转结构件两个部件它们的工作面之间的摩擦作用来形成制动力矩的制动器。作为当前汽车应用率最高的制动器即摩擦制动器。它又可以有盘式和鼓式两种类别。鼓式和盘式的工作的面是圆柱形面和端面，旋转结构件是制动鼓和制动盘。
鼓式制动器作为制动器的一种，它的设计工作也是整车设计的重要部分。制动踏板、活塞、制动主缸、制动鼓、制动轮缸、制动底板、摩擦片等等主要构件共同组建成鼓式制动器。就制动效能和散热性能来讲盘式比鼓式强了许多。第二种在不同路况下,制动力会产生相当大的变化,很难掌握控制，究其原因便是鼓式的稳定性较差。并且它的散热性能比较差，所以在制动时就会产生非常多的热量。高温时制动块以及轮鼓它们两个很轻易就会形成特别驳杂的形变，伴随而来的就是制动衰退、振抖两种现象，制动效率的减小便是最终的结果[2]。并且，鼓式要每隔一段时间调控刹车蹄的间隙，情况严重时为了清扫里面积攒的刹车粉还需将其拆卸下来。但是鼓式制动器也有很多可取之处，比如它的成本比较低，而且符合传统的设计。轿车和重型车它们的制动方式分别是前盘后鼓以及四轮鼓式。一致的效能；平滑、渐进的响应；低污染、耐腐蚀；高度可靠；耐久性；耐磨损；设计有效可用的车轮制动器需要合乎以上条件是必须的。
1.2 制动器研究现状
由于汽车在行驶时要经常进行制动，所以制动性能的好坏就成了交通以及人身安全的决定性因素。当进行制动操作的时候，车辆会受到和行驶的方向正好相反的外力,然后就可以使汽车的行驶速度逐步减小直至为零。分析制动过程中的受力情况有助于设计和计算,但是这个过程相对有点复杂,所以一般需要建立简化模型来进分析。一般从以下三个方面来分析和评价:
a. 制动效能:包括制动的距离以及减速度；
b. 制动效能的恒定性:即抗热衰退性；
c. 制动时汽车的方向稳定性。
1.3 本次设计鼓式制动器应达到的目标
a. 具有良好的制动效能
b. 具有良好的制动效能的稳定性
c. 制动时汽车操纵稳定性好
d. 制动效能的热稳定性好
1.4 本次鼓式制动器的设计要求
汽车制动器设计既有对整个制动系统的功能和结构需要设计还有对零部件结构和功能也需要设计。而对制动系整体的性能要求，除上述要求以外，还应该达到使用性能相对良好、发生故障比较少等要求。达到各自所需的功能，并具备配合协作能力则是零部件要符合的条件。所以应该先作出综合设计方案，然后根据上述各要求，并考虑制动器的结构形式，以及设计题目的要求等最后再进行设计。
第2章 鼓式制动器的选择
2.1 鼓式制动器形式方案分析
作为应用率最高的机械摩擦式制动器。为了形成制动力矩并最终让达到汽车减速或者停车的目的它通过采用让旋转结构件件和固定结构件两者工作的面形成摩擦来实现。现代轿车的设计样式一般来讲都是前盘后鼓，这样能让制动功能落实的更好。
2.2 制动器的结构型式及选择
机械摩擦式样制动器因为转动结构件不同可分成鼓式和盘式。内张类型、外束类型是鼓式制动器的两种分类。以两个带有摩擦衬片作为摩擦元件的制动蹄为内张型，在制动底板上安放制动蹄，制动底板它又紧紧固定在前梁上或者后桥壳的突缘上，安置在轮毂上或者是变速器它的第二个轴后端的那个制动鼓这些是其旋转摩擦原件，蹄式制动器采用制动鼓的内在的表面和制动蹄摩擦片的外在表面形成了两个配对摩擦表面，相对应的再产生位于制动鼓上的摩擦力矩。也就是它叫做蹄式制动器的由来[3]。以刚度小并带摩擦片为摩擦原件的是外束型；其转动摩擦结构件是制动鼓，并采用制动鼓的圆柱形外在的面和制动带摩擦垫片的里面圆弧状的面作为相配对的摩擦工作面，最终形成赋予在制动鼓上的一个摩擦力矩，这也是它又叫带式制动器的由来。如今此种制动器已极少再被选用。内张型也就是通俗所讲的鼓式制动器。
盘式制动器的转动结构件是有且仅有一个并竖放安置以两个侧边面为作用面的制动盘，它的不动摩擦结构件一般来说制动块位于制动盘的两侧并与摩擦垫相伴随。一旦制动盘卡在制动块两侧紧的时候，摩擦表面就可以形成作用在制动盘上面的摩擦力矩。盘式制动器通常是用来作为轿车的车轮制动器，同时也可以用来作为各种种类汽车的中央制动器[4]。
