【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件及預覽，所見才能所得，請細心查看有疑問可以咨詢QQ：414951605或1304139763
畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目: 車用盤式電磁制動器設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07—1班
學 生 姓 名: 葉春暉
導 師 姓 名: 安永東
開 題 時 間: 2011年2月28日
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
葉春暉
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛工程07—1班
指導教師姓名
安永東
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
車用盤式電磁制動器設計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
汽車制動系統(tǒng)在汽車的安全方面扮演至關重要的角色。早期的制動控制操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力,那時的汽車比較小，速度較低，機械制動雖已滿足需要，但隨著汽車自身質(zhì)量的增加,開始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質(zhì)量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。美國林肯汽車公司也于1932年推出V12汽車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動器。隨著科學技術及汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車制動有了新突破。液壓制動是繼機械制動的又一重大革新。Duesenberg Eight車率先使用了液壓制動器?？巳R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。到20世紀50年代，液壓動力制動器才成為現(xiàn)實。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80年代后期，隨著電子技術的發(fā)展，世界汽車技術領域最顯著的成就是ABS的實用與推廣。ABS集微電子技術、精密加工技術、液壓控制技術為一體，是機電一體化的高技術產(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。傳感器接受運動參數(shù)給控制裝置。控制裝置進行計算并與規(guī)定的數(shù)值進行比較后，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成為汽車的標準配置。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、主動碰撞技術等功能融入制動系統(tǒng)中，越來越多的附加機構(gòu)安裝在制動系統(tǒng)上，使得制動系統(tǒng)更加復雜，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：
（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、復雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低。
（2）制動響應時間短，提高了制動性能。
（3）無制動液，維護簡單。
（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，稍加改進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，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)進入實用狀態(tài)，但這種汽車電磁制動器大部分都應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行不斷改進，主要表現(xiàn)在電磁體和控制器兩部分。而對控制器的改進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世紀的形式，只是在此基礎上不斷完善，努力使汽車電磁制動器能夠適應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遠落后于國外。近幾年國內(nèi)部分學者開始致力于這方面的研究，其中江蘇大學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。
國內(nèi)關于汽車電磁制動器的專利申請保護內(nèi)容，基本上跟國外50年前的技術相同，與目前國際同類技術相差甚遠。所以自20世紀90年代，尤其是加入WTO后，我國汽車工業(yè)才得以突飛猛進的發(fā)展，人們生活水平隨著經(jīng)濟建設的發(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運而生。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，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，擁有自己的先進技術，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)權的汽車電磁制動器，對趕超國際先進水平，提高我國汽車制動產(chǎn)品的市場競爭力具有現(xiàn)實意義。同時，汽車電磁制動器的普遍應用將會帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。
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)電磁制動器的特點和要求，以制動器功能為目標，設計一種電磁制動器，為開發(fā)和研制電磁制動器提供理論基礎。
二、設計（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行仿真分析。
2、擬解決的主要問題
（1）如何解決電磁力的準確計算與控制,根據(jù)所需的制動力矩確定出電磁鐵的相關參數(shù)。
（2）如何設計制動系統(tǒng)的增力機構(gòu)，實現(xiàn)制動力的放大與傳遞。
（3）電磁制動器制動盤的設計。
三、技術路線（研究方法）
制動器性能仿真及結(jié)果分析
參數(shù)的修正
增力機構(gòu)的仿真分析
總體方案的確定
電磁鐵機構(gòu)的設計
制動器增力結(jié)構(gòu)的設計與計算
制動器主要等參數(shù)的確定
四、進度安排
1、進行文獻檢索查，查看相關資料，對課題的基本內(nèi)容有一定的認識和了解。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行初步設計。第3-6周（3月14日～4月8日）
3、提交設計草稿，進行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日）
4、詳細設計制動器，設計非標件，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，準備答辯。第16周（6月13日～6月17日）
五、參考文獻
[1]劉錦陽，洪嘉振.計算碰撞力的方法[J]，上海交通大學學報，1999(6)：727．730
[2]李永，宋健.車輛電子電磁器件力學[M].北京：人民交通出版社，2010
[3]劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001
[4]劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設計計算[M].北京：清華大學出版社，2004
[5]李仲興，張赫等.車輛電磁制動器電磁體磁場分析[J]，機械工程學報，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.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社[M]，2004
[8]余志生主編.汽車理論. 北京：機械工業(yè)出版社[M]，2009
[9]江洪.車輛電磁制動器CAT系統(tǒng)開發(fā)[J]，機械工程學報，2008.12
[10]呂應明.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]，機械工程學報，2007.7
[12]寧曉斌，張文明等.用虛擬樣機技術分析鼓式制動器的振動[J]，有色金屬，2003.5
[13]王鐸，趙經(jīng)文等.理論力學[M].北京：高等教育出版社，1997
[14]S.J.Mstysiak, A.A.Yevtushenko，E.G.lvanyk. Contact temperature and wear of composite friction elements during braking [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer,2002，45:193-199
[15]Lolkma J K. Friction analysis of kinetic schemes: the friction coefficient[J].Biochimica et biophysica acta,1995,1252(2):284-294
六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日