摘 要
伴随着汽车的发展，汽车行驶的安全问题已经愈发受到关注，在保证车辆安全行驶的主要因素中,车辆制动系统扮演着一个及其重要的角色其结构设计直接影响着制动性能和安全性。本文通过深入研究和分析，提出了一种微型面包车前轮盘式制动器设计，提升其制动性能、安全性及可靠性。确保车辆在复杂道路和不同负载下都能高效、安全地完成制动操作。
本课题的设计题目是某品牌微型面包车盘式制动器。在本设计中，选取的参考车型是上海通用五菱微型面包车的相关参数进行盘式制动器的设计。设计过程为面包车主要参数的确定。盘式制动器的计算，如制动力与制动力分配系数、制动 制动器进行坡道驻车计算、制动距离、摩擦衬块计算、制动效能的校核分析，验证了其合理性。然后使用建模对盘式制动器的制动盘、制动块等关键零部件进行三维建模和部件装配，使用cad完成了制动器的二维cad图纸的绘制，最终完成本 次设计。
通过这次设计完成了盘式制动器的数据的相关计算以及制动盘设计、摩擦衬块设计、制动钳，制动块设计等，同时也对零部件进行了有限元模型分析校核。为今后盘式制动器设计提供了一定的参考。
关键词 面包车；盘式制动器；有限元分析
目 录
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪 论 ....1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3制动器发展现状 1
1.3.1国外的发展现状 2
1.3.2国内的发展现状 4
1.4本文主要工作 5
1.4.1研究内容 5
1.4.2技术路线 5
第2章 总体方案论证 4
2.1 常见的制动器 7
2.1.1鼓式制动器 7
2.1.2盘式制动器 8
2.2 设计方案分析 9
第3章 盘式制动器的主要参数计算 11
3.1 设计原始数据 11
3.2 制动力与制动力分配系数 11
3.3同步附着系数 15
3.4利用附着系数和制动效率 15
3.5 制动器的最大制动力矩 17
3.5.1前、后车轮制动力分配 17
3.5.2制动器最大制动力矩 17
3.6 制动器因数 19
3.7驻车制动计算 20
3.8制动减速度 20
3.9制动距离 21
4 盘式制动器的主要零部件的设计 23
4.1制动盘 23
4.1.1制动盘厚度 23
4.2摩擦衬块 24
4.2.1摩擦衬块内、外半径 24
4.2.2摩擦衬块作用半径.............................................................................24
4.2.2摩擦衬块的工作面积 24
4.3制动钳 25
4.4制动块 25
4.4.1制动块的磨损计算 26
4.5液压驱动机构 27
4.5.1制动管路 27
4.6液压制动驱动机构的设计计算 27
4.6.1制动轮缸直径确定 27
4.6.2制动主缸直径的确定 28
第5 章 盘式制动器的有限元分析
5.1 ansys
5.2 静力学分析
5.2.1 材料的选择
5.2.2 网格划分
5.2.3 施加载荷
5.2.4 后处理
5.5 模态分析
5.6 热结构耦合分析
6.结 论
致 谢
第1章 绪 论
1.1 研究背景
伴随着经济的飞快发展，人民生活水平的不断提高，并伴随着汽车的发展，汽车已经是人们日常生活当中不可缺少的交通工具，因此，人们对汽车的舒适度、安全性以及操作性越来越看重，汽车也随着人们的需求不断的完善[1]。如今汽车已成为人类现代生活最为普遍的交通工具，但汽车在给人们带来便利的同时也带来了大量的与汽车有关的交通事故，汽车行驶的安全问题已经愈发受到关注，汽车制动器的安全性和可靠性也越来越引起人们的重视。盘式制动器市场规模在全球及中国都呈现出增长态势[2]。
在全球盘式制动器市场规模从2019年至2024年逐年增大。2023年全球汽车盘式制动器市场规模达到960亿元。2024年盘式制动器市场规模达到1000亿。全球盘式制动器市场在过去几年变化较快，并且预计在未来几年内将继续保持增长。
中国市场过去几年中，盘式制动器应用广泛，主要应用在轿车、SUV、轻型客车、轻型客车等等。在商用车领域：有些商用车的前轮部分也会采用盘式制动器，有利于车辆在行驶过程中的有效制动[3]。随着相关法规的推动以及对车辆安全性和性能要求的提高，盘式制动器在商用车中的占比在30%-40%左右。在乘用车领域：盘式制动器已经成为大多数车型的标准配置，尤其是在轿车和SUV等车型上，其占比不断提高。总体而言，乘用车领域盘式制动器的占比在70%-80%左右[4]。
在保证车辆安全行驶的主要因素中,车辆制动系统扮演着一个及其重要的角色。 制动器作为汽车制动系统重要的一环，可谓是重中之重。汽车制动器工作环境复杂，面临诸多挑战，对其性能要求日益苛刻。如何来保证并且提高制动器的安全性,是不可避免的问题。在当今世界,每年都有最新的科研技术运用于车辆制动之上[5]。
汽车盘式制动器市场前景广阔，无论是全球还是中国市场都处于上升阶段。在不同车型领域有着不同程度的应用普及，且随着汽车安全需求的不断提升，其在车辆制动系统中的关键地位愈发凸显，因此对汽车盘式制动器的研究已成为现在汽车研究的重要课题。
1.2 研究意义
盘式制动器的结构设计直接影响到其制动性能和安全性。通过优化设计制动盘、制动夹具、制动片等关键部件的结构参数，可以提高制动器的制动效率、稳定性和可靠性。盘式制动器的研究还对于提高汽车制动系统的可靠性和耐久性具有重要意义。通过对制动器的结构设计和材料选择进行优化，可以延长其使用寿命，减少故障率。通过对盘式制动器的结构设计和有限元分析，可以优化汽车制动系统，提高汽车的整体性能[6]。
通过优化设计制动盘的材料、结构和制动片的摩擦材料，可以减少制动时的能量损耗，降低汽车的能源消耗，实现节能减排的目标。盘式制动器在长期使用过程中会受到高温、高压等环境因素的影响，容易导致零部件的磨损和老化，从而影响制动器的性能和安全性。通过有限元分析，可以模拟不同工况下零部件的受力情况，评估零部件的强度和耐久性，为零部件的优化设计提供科学依据，延长零部件的使用寿命。盘式制动器的研究不仅对汽车制造业具有重要意义，还对整个汽车工业的发展具有积极影响[6]。
通过不断提升盘式制动器的设计和制造水平，推动汽车制造技术的进步，提高汽车产品的质量和竞争力，推动汽车工业朝着智能化、节能环保的方向发展。在制动系统中，汽车制动器性能的好坏是影响汽车整体制动性能的重要因素，也是影响汽车行驶安全性不可忽视的环节。汽车行驶安全性能的改善主要体现在车辆制动性能的改善，因此研究制动器的设计是有其远大的实际意义。
1.3制动器发展现状
1.3.1国外的发展现状
盘式制动器的结构设计及有限元分析在国外得到了广泛的研究和应用，各国在该领域都有着不同的特点和发展趋势。
德国在汽车制造领域拥有世界一流的技术和制造水平，在盘式制动器的研究和应用方面也颇具经验。德国的汽车制造商和研究机构在盘式制动器的结构设计、材料选择和制造工艺等方面进行了深入研究，致力于提高盘式制动器的性能和安全性[7]。
美国作为汽车工业的领先国家之一，在盘式制动器领域也有着丰富的研究成果和应用经验。美国的制动系统制造商在制动器的材料、结构设计和性能优化方面处于领先地位，通过大规模的试验和仿真分析，不断提升盘式制动器的制动性能和可靠性[7]。
Seoyeon Ahn,Chanhyuk等通过测试多种制动盘和摩擦片，分析它们温度变化的过程，并对故障原因进行了详细分析[8]。
日本作为汽车制造业的重要国家，其盘式制动器技术也处于世界领先水平。日本的制动系统制造商在盘式制动器的研发和生产方面积累了丰富的经验，不断推出新型的盘式制动器产品，并通过先进的有限元分析技术对其进行优化设计，以满足不断变化的市场需求[9]。
其中英国有一家设计先进制动技术设备的公司---Twiflex。设计出一款制动器，规格MUS3，完整的组件（卡钳和推进器）部件号 6780923，重量（完整组件）2.200千克（4.85 磅），最小制动盘直径
