论文总字数：16012字

摘 要

汽车良好的制动性可以在驾驶员发现危险时保障我们的人身安全，研究汽车的制动性是我们研发汽车必不可少的一环。本文毕业设计以轻型客车为研究对象，测算了评价汽车制动性能的相关参数，并对相关零件使用逆向工程进行了建模。

本次毕业设计首先叙述了国内外制动系研究现状，然后建立数学模型，计算了与制动性能有关的参数。发现前轮制动力大于后轮，鼓式制动器制动效能因数较大。然后使用CATIA软件对制动器各零件进行逆向建模，根据约束关系对各零件进行装配，最后导出二维工程图，标注公差、尺寸等，使其符合实际生产需求。

关键词：制动性 逆向工程 制动器 三维模型 工程制图

Study on the braking performance of light passenger cars

Abstract

The good braking ability of the car can protect our personal safety when the driver finds danger. Research on the braking ability of the car is an indispensable part of our research and development of the car. This paper takes the light bus as the research object, calculates the relevant parameters to evaluate the braking performance of the car, and models the relevant parts using reverse engineering.

This graduation project first describes the research status of braking system at home and abroad, and then establishes a mathematical model to calculate the parameters related to braking performance. It is found that the braking force of the front wheel is larger than that of the rear wheel, and the braking efficiency factor of the drum brake is larger. Then, CATIA software is used for reverse modeling of brake parts, and assembly of brake parts according to the constraint relationship. Finally, 2d engineering drawings are derived, and tolerance and dimension and marked to make them meet the actual production requirements.

Key words: Braking performance; Reverse engineering; Brake; 3D Modeling; Engineering drawing

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.3国外制动性研究发展历程 1

1.3.1盘式制动器 1

1.3.2鼓式制动器 2

1.3.3 ABS 2

1.4国内制动性发展研究历程 2

1.4.1盘式制动器 2

1.4.2鼓式制动器 3

1.4.3 ABS 3

第二章 制动参数计算 4

2.1制动系统概述 4

2.2制动过程分析 4

2.2.1制动时间分析 4

2.2.2制动距离分析 5

2.2.3制动力与制动力矩分配 7

2.2.4驻车制动力学分析 10

2.2.5制动器制动效能因数 11

第3章 基于CATIA的零部件逆向建模 15

3.1逆向工程介绍 15

3.2 使用软件介绍 15

3.3点云数据获取及处理 16

3.3.1三维激光扫描技术介绍 16

3.3.2点云数据的获取（以制动底板为例） 16

3.3.3点云数据的处理 17

3.4制动器三维模型设计 18

3.4.1制动底板设计 18

3.4.2摩擦片模型设计 22

3.4.3制动盘模型设计 22

3.4.4活塞模型设计 23

3.4.5活塞密封圈模型设计 23

3.4.6外制动钳体模型设计 24

3.4.7内制动钳体模型设计 24

第四章 盘式制动器虚拟装配 26

4.1外制动器装配 26

4.2内制动器装配 27

4.3盘式制动器总装配 27

第五章 二维工程图 29

5.1二维工程图导出（以外制动钳体为例） 29

5.2二维工程图尺寸标注 30

第六章 总结与展望 32

6.1总结 32

6.2展望 32

参考文献 33

致 谢 34

第一章 绪论

1.1课题背景

随着中国综合国力的提高，各产业蓬勃发展，汽车行业也不例外。人们对汽车安全性要求日益提高，作为汽车重要性能指标之一的制动性尤为重要。我们发现在很多交通事故里，因为汽车制动性能较差，汽车不能及时刹车，导致了悲剧的发生。汽车的制动效能太差，制动距离过长，紧急制动时产生侧滑等因素^[1]导致交通事故，严重危害了人们生命财产安全。全球各汽车制造大国纷纷投入时间与精力来提高汽车的制动性。

1.2研究目的及意义

汽车在行驶过程中能够在短时间内停车并且维持行驶的方向稳定性和在下长坡时能够维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。而行驶过程中汽车受到多种阻力包括空气阻力、滚动阻力、坡度阻力、加速阻力^[21]。这些阻力阻碍了汽车运动，但它们属于不可控阻力，为了保障汽车的行驶安全，我们需要提高汽车的制动性。

1.3国外制动性研究发展历程

1.3.1盘式制动器

20世纪，盘式制动器被发明出来。由于其出色的性能被广泛运用。目前西方发达国家几乎所有汽车都配备了盘式制动器。目前国外盘式制动器做的好的比较有名的公司有博世，威伯科，奔德士，克诺尔等厂家^[4]。Karakoc使用有限元技术对盘式制动器进行建模，借助了序列二次规划结合模拟退火算法对制动器结构设计，提高了盘式制动器的性能^[5]。Belhocine A 等用ANSYS技术对制动盘进行了热结构分析，研究表明制动器组件的热裂纹、制动褪色、盘厚变化和过早磨损大多是由摩擦产热造成的^[5,7]。

1.3.2鼓式制动器

Rajesh Somnay等学者提出用有限元技术来预测鼓式制动器性能的方法。研究是基于热结构耦合，通过仿真分析。研究表明当鼓式制动器发热时，鼓式制动器发生变形从而使得制动效能因数降低，制动应力增大^[2]P.Ioannidis等也使用了有限元技术来分析鼓式制动器非线性接触问题，通过仿真分析，预测了鼓式制动器的噪声、振动特性^[3]。研究结果表明初始条件对于鼓式制动器接触压力的分布影响较大。

1.3.3 ABS

第一家使用ABS制动防抱死技术的是博世公司。博世公司使用传感器来测量车轮转速。但由于模拟式电子控制系统的缺陷，ABS的控制效果并不理想^[8]。但随着电子技术的发展，大规模集成电路被广泛使用。使得ABS的控制精度、反应速度和可靠性显著提高^[24]。这使得ABS制动防抱死技术得到广泛运用并普及。

1.4国内制动性发展研究历程

1.4.1盘式制动器

国内很多学者也对盘式制动器的优化作了相关研究。米洁，吴欲龙等学者使用模拟退火算法对盘式制动器进行多目标优化，既提高了盘式制动器的可靠性，又降低了制动盘尺寸和摩擦副升温^[9]。王良模，彭育辉等学者使用有限元的方法对盘式制动器的钳体和托架进行建模，得到了盘式制动器钳体和托架工作时的应力分布图，优化了盘式制动器的结构设计^[10]。

1.4.2鼓式制动器

现在鼓式制动器仍存在着问题：它的制动效能没有盘式制动器稳定，性能还有待提高。韩文明，吕振华等学者将有关公式进行变换推导，将制动效能因数分为两部分：一是取决于制动蹄杠杆增力作用，二是摩擦自增式或自减式作用^[11]。发现了制动效能因数与摩擦片径向合力作用点位置、摩擦系数的变换特性，改良了鼓式制动器，提高了鼓式制动器制动效能。

1.4.3 ABS

国内学者对于ABS的研究主要集中于以下四个方面:

1.逻辑门限控制和PID控制：优点是主要避免了复杂运算，结构简单，缺点主要是控制逻辑复杂，自适应性较差。郭忠庆等学者构建了PID控制的仿真模型^[12]，在不同路况下进行了研究，提高了ABS的防滑性能。

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