摘 要

随着现代汽车技术的发展日益壮大，伴随着的是人们对于汽车安全性能的要求越来越大，燃料电池客车的出现，为客车市场的持续发展推开了一扇新的大门。所以进一步提高客车整车的安全性能和保证其可靠性也是客车技术发展十分重要的一步，汽车的制动性能就是其中一个十分关键的参数，所以对其进行的设计研究具有重要的现实意义。

本次设计主要是在对燃料电池客车制动系统结构进行设计分析的基础上，根据燃料电池客车整体参数和性能要求，设计出符合标准的合理可靠的制动系统。制动系统的设计是在主要参数的基础上，我们选择适当的结构方案，设计决定前后制动器的主要结构尺寸等。最后对制动效能有一个简单分析和评价，再对制动系统的部分主要元件进行应力应变计算及仿真分析。

关键词：燃料电池客车；制动；气压盘式制动器；热力学仿真；Workbench

Abstract

With the development of modern automobile technology, the requirement of automobile performance catch more and more attention. The fuel cell bus has opened a new door for the development of the passenger car market. And further improving the safety performance of the bus and ensuring its reliability are also very important in the development of safety technology. The brake system of the automobile is one of the most important parameters. So it is very important to design a reliable brake system.

This design is mainly on the fuel cell bus brake system based on the analysis of the design. According to the fuel cell bus overall parameters and performance requirements, to design a reliable braking system. The design of the braking system is based on the main parameters, and a reasonable structure is chosen to design the main structure size of the brake. Finally, some parts of the braking system are simulated and analyzed, and the braking efficiency is analyzed and evaluated.

Key words: Fuel cell bus; Brake; Air disc brake; Thermodynamic simulation; Workbench

目录

第1章 绪论 1

1.1汽车制动系设计的意义 1

1.2汽车制动系设计的目的 1

1.3汽车制动系设计的要求 1

1.4国内外研究现状 2

1.5本章小结 2

第2章 制动系结构形式的确定 3

2.1制动器类型确定 3

2.2制动器结构型式选择 3

2.4制动回路形式选择 4

2.5本章小结 5

第3章 制动系主要参数的确定 6

3.1燃料电池客车主要参数 6

3.2车辆制动时受力分析 6

3.3同步附着系数的确定 9

3.4制动器效能因数 10

3.5本章小结 11

第4章 制动系结构设计 12

4.1制动器结构设计 12

4.1.1制动盘 12

4.1.2制动钳 13

4.1.3制动块 13

4.2气压制动系统驱动机构设计 15

4.2.1制动气室 15

4.2.2储气筒 15

4.2.3制动气泵 17

4.2.4控制阀 18

4.2.5保护阀 18

4.3制动性能评价 19

4.4本章小结 20

第5章 制动器热力学仿真 21

5.1制动器热力学基本理论 21

5.1.1热传递方式 21

5.1.2接触分析理论 21

5.1.3制动摩擦生热理论 22

5.2热分析模型的建立 22

5.2.1简化模型 22

5.2.2接触、载荷和边界条件 23

5.2.3划分网格 24

5.3稳态仿真分析 24

5.4瞬态仿真分析 26

5.5本章小结 29

第6章 总结与展望 30

6.1设计总结 30

6.2展望 30

参考文献 31

致谢 31

第1章 绪论

1.1汽车制动系设计的意义

汽车制动系统对汽车行驶的安全性、可靠性有着非常直接的影响，所以需要不断地投入，对汽车制动系统不断的设计以及研究是一个持续发展的课题。汽车制动系统是用来制约汽车的运动状况的，应该能使得汽车在高速情况下的减速或紧急制动，使得在下长坡的过程中能够始终保持稳定的车速，使得汽车能够稳定的驻车在原地等等。随着汽车技术的更新换代，对汽车安全性和可靠性的需求与日俱增。特别是汽车运输速度的不断提高，要求汽车能够及时可靠的制动。研究表明新时代下对燃料电池客车技术发展的需求增大^[1]。本设计旨在设计合理可靠的制动系统与其相匹配，进行仿真分析和制动效能评价，保证其工作足够可靠，推动燃料电池客车的推广和发展。

1.2汽车制动系设计的目的

1. 获得优秀的制动效能
2. 保证汽车制动时的操纵稳定性
3. 仿真优化获得良好的制动效能稳定性

1.3汽车制动系设计的要求

进行电动客车的制动系设计以及分析，需要先初定该客车的制动系的基本设计方案，在完成燃料电池客车的选型后，需要确定制动系统的基本构成，即行车制动系统的结构。制动系的结构种类较多，形式多样，需要结合电动客车本身特点需要进行综合思量。对比各个类型的制动系统结构，结合燃料电池客车的本身特点，本次研究采用气压盘式制动系统。

确定制动系统的基本方案之后，我们需要进行制动器的结构参数的初步设计和计算。然后初选制动器的主要参数，再次进行制动器结构的初步建模。在此基础上进行制动性能的验算校核，满足要求后再进行结构的细化和完善，其中包括制动盘所需要的制动力矩的计算、各摩擦块的摩擦力矩的计算。查阅资料得，设计制动盘时需要尺寸较小来减少成本，满足制动效能高，导热系数高的要求^[2]。另外必要时还需考虑制动器间隙自动调整装置的帮助。

在设计时要有合理的在制动力分配系数，保证其制动时车辆的行驶操纵稳定性。在完成初步的设计任务之后，完成三维模型的建立，并且在此基础上初步评价其制动性能，并在之后进行制动器热力学的仿真计算，与设计目标进行比对，得以初步完善设计。

1.4国内外研究现状

就燃料电池客车而言，随着公共运输水平的逐年不断提高，美国和欧洲的各个城市的公共车辆数量持续增长，每年有大批量的公交车辆等待更新换代，越来越多的环保公交车、低碳公交车跃上街头。得益于早期的开发，欧美市场中出现越来越多的燃料电池客车也陆续使用气压盘式制动器，其市场占比在不断增大。研究发现很多的燃料电池客车装用气动盘式制动器总成使整车相较传统有了新的卖点^[3]，并不断得到用户和市场的认可。经过对比，发现如此可以提高整车的制动性能，进而提高整车的在市场上有足够竞争力。由于气压盘式制动器的性能特点，在国外的很多的营运公共客车上应用已成为主流的趋势投入了使用，适用范围广泛。