蔚来汽车前制动器设计及热性能分析cad＋三维图＋设计说明书

摘  要
随着技术发展和社会进步，电动汽车越来越普及，电动汽车无论是保有量还是增量都很大，其安全性是人们普遍关心的问题之一，制动器是电动汽车当中的重要部件之一，是用于实现刹车制动的部件，它的构造和特性与电动汽车的安全性能息息相关。
本毕业设计针对某电动汽车制动器进行设计，主要的设计内容如下：
（1）确定本毕业设计的研究背景和意义，通过分析国内外研究现状，在制动器的发展现状基础上提出本文的设计方向，通过对使用环境、制动器工作要求等充分调研，确定本文的研究目标和内容。 
（2）通过文献检索、网络检索等方式了解制动器的结构特点，通过分析构造和工作原理加深对制动器的理解，并明确了电动汽车制动器的工作要求和工作特点，为本文的设计明确了设计指标。
（3）结合电动汽车制动器的工作要求，对制动器进行了设计，并对关键零部件进行了详细设计，对制动器进行了力学计算和有限元仿真分析，确保结构设计的合理性、安全性和可靠性。
（4）结合设计计算结果，通过Solidworks三维造型设计软件对电动汽车制动器进行了三维建模，并对关键零部件进行了二维图纸的绘制。

关键词：电动汽车；制动器；设计；有限元分析

目  录

摘  要    I
第1章 绪 论    1
1.1 研究背景与意义    1
1.2 国内外研究现状    2
1.2.1 国外研究现状    2
1.2.2 国内研究现状    3
1.3 研究目标和内容    5
第2章 电动汽车制动器总体设计方案确定    6
2.1 设计要求    6
2.2 制动原理和工作过程    6
2.3 总体方案确定    7
第3章 电动汽车制动器结构设计计算    8
3.1 制动系统主要参数数值    8
3.2 同步附着系数的分析    8
3.3 制动器最大制动力矩确定    10
3.4 制动器的主要参数计算    11
3.4.1 制动鼓直径    11
3.4.2 摩擦衬片宽度b和包角β    12
3.4.3 制动器中心到张开力P作用线和距离e    13
3.4.4 制动蹄支销中心的坐标位置是k 与 c    13
第4章 摩擦衬片的有限元分析    14
4.1 三维模型建立    14
4.2 有限元分析    16
4.2.1 有限元模型建立    16
4.2.2 材料属性的设定    16
4.2.3 单元类型选择    17
4.2.4 网格的划分    17
4.2.5 接触特性设置    18
4.2.6 边界条件设置及载荷施加    19
4.3 求解结果及分析    19
第5章 总结与展望    22
5.1 总结    22
5.2 展望    22
参考文献    23
致 谢    24

第1章绪 论   
1.1研究背景与意义
随着物流行业的迅猛发展，社会对电动汽车的需求量越来越大，截止2019年，我国的电动汽车保有量达到了26150万辆[1]，特别是在国家推行双碳目标、新能源电动汽车补贴的背景下，新能源电动汽车销量一再突破。
我国是电动汽车工业大国，也是电动汽车销量最多的国家，中国电动汽车市场与欧洲电动汽车市场占据全球80%以上的份额，由于欧美汽车工业发展历史悠久，相关的技术积累也非常雄厚，近些年来国家不断的提高中国电动汽车工业基础能力，但在某些关键零部件方面还有一定差距。通常来说，进口品牌的电动汽车无论在安全性能还是舒适性上均有一定的优势，保持了一定程度上的溢价，这其中就是某些关键零部件——制动器在起作用。

图 1-1 我国电动汽车保有量
电动汽车制动系的功用是使电动汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使电动汽车保持适当的稳定车速；使电动汽车可靠地停在原地或坡道上。因此，必须充分考虑制动器的控制机构和制动执行机构的各种性能，然后进行电动汽车的制动器的设计以满足电动汽车安全行驶的要求。据有关资料的介绍，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动器是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动器的好坏直接影响车辆的平均车速和车辆的运输效率，也就是保证运输经济效益的重要因素。
制动器的摩擦衬片在使用一段时间后，表面出现磨损并有黑色的物质，而两端的磨损却很少。这使得摩擦片与制动鼓的接触面积减少，摩擦系数下降，刹车效能降低。

图 1-2 失效的摩擦片    
图 1-3 摩擦片失效前后对比
基于以上现象和问题，对于电动汽车用制动器的结构进行深入研究，并通过现代计算机辅助设计手段——有限元分析对其进行仿真分析，对于高性能制动器的设计乃至整个零部件产品的发展具有重大的意义。

1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
国外汽车工业体系发达，计算机技术发展较早，国外对制动器方面的研究已取得了很多研究成果。
1999年C. Hohmann， K.Schiffner， 使用ADINA对一款卡车用鼓式制动器进行了有限元分析，发现制动鼓与摩擦衬片的法向压力呈非线性分布。
在2010年，Pedro等人对加工过程中的有限元模型进行研究；
在2012年， Yi Zhang提出一种多目标优化模型，采用改进的遗传算法，最大限度的减小鼓式制动器的体积以及摩擦产生的热量；
同在2012年，Wen Jin-Shi运用有限元法和拉格朗日乘子模型对接触疲劳下的疲劳裂纹的起始预测；
在2013年，很多科学家结合工业实际运用进行了分析，譬如：E. Feulvarch等运用有限元的动网格技术模拟搅拌摩擦焊； 
Durul Ulutan等人利用有限元对钛合金和锦基合金刀具的后刀面进行摩擦和磨损的仿真和预测。
Seyedali等人使用超声波和有限元方法对摩擦焊接的铝合金板进行残余应力的分布进行分析。
Choe-Yung Teoh则对鼓式制动器的摩擦自激振动进行产生的机理进行了分析，运用不同的模式试验，确定了保证模态收敛的标准。
Miha Pevec等人运用试验和有限元分析对鼓式制动器进行噪声状态和振动影响因素的研究。
Muhammad等人对鼓式制动器瞬态接触应力进行分析，为制动鼓的优化提供参数依据。这些工业实践中的应用拓展了摩擦学的应用范围，也更丰富和完善了摩擦学的理论，为后面更好的开展有限元分析提供了参考。
2016年JinchunHuang，Charles M.Krousgrill以有限元为手段研究了鼓式制动器啸叫的机理。
1.2.2国内研究现状
王良模、彭育辉于2002年应用大型的机械软件I—DEAS建立了某一国产双向自增力鼓式制动器的有限元模型，对其强度进行有限元方法的计算、分析。
2013年吕振华、亓昌利用有限元分析软件ADINA建立一种蹄－鼓式制动器热弹性耦合动力学分析的三维有限元模型，探讨了进行制动器热弹性耦合有限元分析的过程，通过仿真计算得到制动器工作过程中摩擦副间接触力分布、制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场等重要信息。
刘立刚、王学林利用ANSYS软件预测了某电动汽车的鼓式制动器分布式摩擦衬片的压力分布、制动扭矩、制动器的应力分布以及制动器的变形。
2015年李亮、宋健通过建立循环制动过程中温度鼓式制动器三维有限元仿真场分析的快速有限元仿真模型，对鼓式制动器采用二维有限元仿真，获得瞬态温度场等仿真结果。
目前，电动汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。
第1章绪 论   
1.1研究背景与意义
随着物流行业的迅猛发展，社会对电动汽车的需求量越来越大，截止2019年，我国的电动汽车保有量达到了26150万辆[1]，特别是在国家推行双碳目标、新能源电动汽车补贴的背景下，新能源电动汽车销量一再突破。
我国是电动汽车工业大国，也是电动汽车销量最多的国家，