車用盤式電磁制動器設(shè)計[輕型車自重1100kg]【6張CAD圖紙+PDF圖】

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Eight車率先使用了液壓制動器。克萊斯勒的四輪液壓制動器于1924年問世，美國通用和福特公司分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術(shù)。到20世紀(jì)50年代，液壓動力制動器才成為現(xiàn)實(shí)。在液壓鼓式制動器出現(xiàn)若干年后，人們又發(fā)現(xiàn)了液壓鉗盤式制動器。由液壓控制，主要部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動。分泵固定在制動器的底板上固定不動。制動卡鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動器兩側(cè)。20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就是ABS的實(shí)用與推廣。ABS集微電子技術(shù)、精密加工技術(shù)、液壓控制技術(shù)為一體，是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。它的安裝大大提高了汽車的主動安全性和操縱性。防抱死裝置一般包括三部分：傳感器、控制器與壓力調(diào)節(jié)器。傳感器接受運(yùn)動參數(shù)給控制裝置?？刂蒲b置進(jìn)行計算并與規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，ABS已成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應(yīng)用前景的成熟產(chǎn)品。1992年ABS的世界產(chǎn)量已超過1000萬，世界汽車ABS的裝有率超過20%。一些國家已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一樣事情，即均勻分配油液壓力。當(dāng)踩下制動踏板時，主缸將等量的油液送到通往每個制動器的管路，通過比例閥使前后制動力平衡。而ABS則按照每個制動器的需要對油液壓力進(jìn)行調(diào)解。 隨著人們對制動性能要求的不斷提高，ABS、牽引力控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動碰撞技術(shù)等功能融入制動系統(tǒng)中，越來越多的附加機(jī)構(gòu)安裝在制動系統(tǒng)上，使得制動系統(tǒng)更加復(fù)雜，也增加了液壓管路泄漏的隱患以及裝配維修的難度。因此結(jié)構(gòu)更簡捷，功能更可靠的汽車制動系統(tǒng)呼之欲出。 電磁制動器系統(tǒng)是一個全新的系統(tǒng)，為將來的汽車智能控制提供條件。電磁制動控制因其巨大的優(yōu)越性，必將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)。其主要包括以下部分： （1）電磁制動器 其結(jié)構(gòu)和液壓制動器基本相似，有盤式和鼓式兩種；電磁制動器是電磁制動系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，正是由于它的加入，使得制動系統(tǒng)節(jié)省了很多液壓管路和液壓油，減少了污染漏油等。電磁制動器的控制單元（ECU）接收制動器踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。由于各種控制系統(tǒng)如衛(wèi)星定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，自動變速系統(tǒng)，無極轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動控制系統(tǒng)高度集成，所以ECU還得兼顧這些系統(tǒng)的控制。 （2）車速傳感器 準(zhǔn)確、可靠、及時地獲得車輪的速度。 （3）線束 給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號。 （4）電源 為整個電控制系統(tǒng)提供能源，也可以與其他系統(tǒng)共用。 從結(jié)構(gòu)上可以看出這種電磁制動系統(tǒng)具有其他傳動制動系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)： （1）整個汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)中的制動油箱、制動主缸，助力裝置、液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低。 （2）制動響應(yīng)時間短，提高了制動性能。 （3）無制動液，維護(hù)簡單。 （4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動分總成為模塊化結(jié)構(gòu)。 （5）采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能好。 （6）易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。 對于汽車電磁制動器的最早研究和應(yīng)用都是拖掛車上的汽車電磁制動器。早在1942年，美國的EMPIRE公司就申請了主要用于拖車的汽車電磁制動器的結(jié)構(gòu)專利。國外著名汽車制造商和專業(yè)制動器生產(chǎn)企業(yè)在這方面也表現(xiàn)得十分活躍。隨后半個多世紀(jì)，國外的電氣汽車制動系統(tǒng)研發(fā)工作開展迅速深入，其中用電磁力驅(qū)動的汽車電磁制動器已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用狀態(tài)，但這種汽車電磁制動器大部分都應(yīng)用于拖車的制動系統(tǒng)中。同時各國都對汽車電磁制動器進(jìn)行不斷改進(jìn)，主要表現(xiàn)在電磁體和控制器兩部分。而對控制器的改進(jìn)主要集中在拖掛車中主車與拖車的制動力匹配上。近幾年，國外的汽車電磁制動器的發(fā)展較緩慢，基本保持了20世紀(jì)的形式，只是在此基礎(chǔ)上不斷完善，努力使汽車電磁制動器能夠適應(yīng)普遍汽車的行車制動。為使汽車電磁制動器能在汽車上廣泛應(yīng)用，需研究電磁體的特性、制動器的性能及電磁制動器控制器的控制策略。國外廠商在近幾年內(nèi)開始研制具有ABS功能的汽車電磁制動器控件器。國內(nèi)汽車電磁制動器的研究起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。近幾年國內(nèi)部分學(xué)者開始致力于這方面的研究，其中江蘇大學(xué)在這方面的研究較為突出。另外，有些汽車配件企業(yè)和一些中外合資企業(yè)涉及汽車電磁制動器及其零部件的制造，但基本上都是采用國外的商業(yè)成品技術(shù)。 國內(nèi)關(guān)于汽車電磁制動器的專利申請保護(hù)內(nèi)容，基本上跟國外50年前的技術(shù)相同，與目前國際同類技術(shù)相差甚遠(yuǎn)。所以自20世紀(jì)90年代，尤其是加入WTO后，我國汽車工業(yè)才得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人們生活水平隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展不斷得到提高，人均擁有汽車量大大增加，而城市用汽車的數(shù)量更是與日俱增，為此研究適用于城市工況的汽車電磁制動器應(yīng)運(yùn)而生。其次，汽車電磁制動器的制動力是電磁鐵的線圈通電后產(chǎn)生的，由于不再靠液壓油產(chǎn)生制動力，因此不再適用液壓油，也節(jié)省了液壓制動管路，取而代之的是線束，這一變革使得電磁制動器更易于與ABS等汽車上的電子裝置集成，且相對于制動主缸、液壓閥及制動管路，線束的維修與更換都要簡單得多。另外，由于使用線束代替機(jī)械液壓制動裝置及制動管路，也減少了制動時的非線性和制動力矩相對于制動力的遲滯效應(yīng)，因此汽車電磁制動器代替液壓制動器將成為必然。 2、選題目的和意義 電磁制動器系統(tǒng)是一個全新的系統(tǒng)，為將來的汽車智能控制提供條件。汽車電磁制動系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的液壓制動機(jī)構(gòu)，不再使用液壓油，減少了液壓燃油的危險，提高了安全性，也減輕了汽車的質(zhì)量；電磁制動系統(tǒng)中采用了轉(zhuǎn)速反饋控制系統(tǒng)，顯著改善了制動力矩和防滑性能，縮短了制動距離，提高了輪胎和制動裝置的使用壽命。而且，電磁制動系統(tǒng)的制動效率優(yōu)于液壓系統(tǒng)。電磁制動系統(tǒng)將是機(jī)動車制動系統(tǒng)發(fā)展的新方向。 現(xiàn)在汽車工業(yè)已全球化，自主研發(fā)性能優(yōu)越、可靠性高、成本低的汽車電磁制動器，將使我國的汽車電磁制動器產(chǎn)業(yè)拋棄高價購買國外技術(shù)，擁有自己的先進(jìn)技術(shù)，大大提高中國汽車業(yè)在全球的市場競爭力。因此，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車電磁制動器，對趕超國際先進(jìn)水平，提高我國汽車制動產(chǎn)品的市場競爭力具有現(xiàn)實(shí)意義。同時，汽車電磁制動器的普遍應(yīng)用將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 電磁制動器作為一種新型制動器。它主要通過控制器發(fā)出的制動信號以電流的形式通過電磁體，利用改變通入電磁體的電流來改變制動器的制動力。由于電磁制動器具有與傳統(tǒng)制動器的不同特點(diǎn)和要求，它涉及到對電磁制動器的性能、環(huán)境及材料等諸多因素的綜合分析和比較，本文根據(jù)電磁制動器的特點(diǎn)和要求，以制動器功能為目標(biāo)，設(shè)計一種電磁制動器，為開發(fā)和研制電磁制動器提供理論基礎(chǔ)。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）汽車電磁制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （2）研究電磁體的動態(tài)工作特性。 （3）建立汽車電磁制動器的力學(xué)模型并加以分析，建立仿真模型。 （4）使用MATLAB軟件中的SIMULINK工具箱對電磁制動器進(jìn)行仿真分析。 2、擬解決的主要問題 （1）如何解決電磁力的準(zhǔn)確計算與控制,根據(jù)所需的制動力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)。 （2）如何設(shè)計制動系統(tǒng)的增力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)制動力的放大與傳遞。 （3）電磁制動器制動盤的設(shè)計。 三、技術(shù)路線（研究方法） 制動器性能仿真及結(jié)果分析 參數(shù)的修正 增力機(jī)構(gòu)的仿真分析 總體方案的確定 電磁鐵機(jī)構(gòu)的設(shè)計 制動器增力結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算 制動器主要等參數(shù)的確定 四、進(jìn)度安排 1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看相關(guān)資料，對課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識和了解。完成開題報告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設(shè)計的總體方案，討論確定方案；對電磁制動器的各組成部分進(jìn)行初步設(shè)計。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設(shè)計草稿，進(jìn)行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、詳細(xì)設(shè)計制動器，設(shè)計非標(biāo)件，繪制制動器裝配圖及及零件圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設(shè)計，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見進(jìn)行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊，準(zhǔn)備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、參考文獻(xiàn) [1]劉錦陽，洪嘉振.計算碰撞力的方法[J]，上海交通大學(xué)學(xué)報，1999(6)：727．730 [2]李永，宋健.車輛電子電磁器件力學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2010 [3]劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [4]劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004 [5]李仲興，張赫等.車輛電磁制動器電磁體磁場分析[J]，機(jī)械工程學(xué)報，2005.11 [6]錢劍安，魏巍.新型拖車電磁制動器的研究，低壓電器[J]，2006,3 [7]王望予主編.汽車設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2004 [8]余志生主編.汽車?yán)碚? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2009 [9]江洪.車輛電磁制動器CAT系統(tǒng)開發(fā)[J]，機(jī)械工程學(xué)報，2008.12 [10]呂應(yīng)明.車輛電磁制動方案芻議[J]，城市軌道交通，2007 [11]劉韶慶.汽車掛車電磁制動器控制系統(tǒng)[J]，機(jī)械工程學(xué)報，2007.7 [12]寧曉斌，張文明等.用虛擬樣機(jī)技術(shù)分析鼓式制動器的振動[J]，有色金屬，2003.5 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