車(chē)用盤(pán)式電磁制動(dòng)器設(shè)計(jì)[輕型車(chē)自重1100kg]【6張CAD圖紙+PDF圖】

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汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)的安全方面扮演至關(guān)重要的角色。早期的制動(dòng)控制操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力,那時(shí)的汽車(chē)比較小，速度較低，機(jī)械制動(dòng)雖已滿(mǎn)足需要，但隨著汽車(chē)自身質(zhì)量的增加,開(kāi)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(chē)四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動(dòng)器，并有制動(dòng)踏板控制的真空助力裝置。美國(guó)林肯汽車(chē)公司也于1932年推出V12汽車(chē)，該車(chē)采用通過(guò)四根軟索控制真空加力器的鼓式制動(dòng)器。隨著科學(xué)技術(shù)及汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)制動(dòng)有了新突破。液壓制動(dòng)是繼機(jī)械制動(dòng)的又一重大革新。Duesenberg Eight車(chē)率先使用了液壓制動(dòng)器?？巳R斯勒的四輪液壓制動(dòng)器于1924年問(wèn)世，美國(guó)通用和福特公司分別于1934年和1939年采用了液壓制動(dòng)技術(shù)。到20世紀(jì)50年代，液壓動(dòng)力制動(dòng)器才成為現(xiàn)實(shí)。在液壓鼓式制動(dòng)器出現(xiàn)若干年后，人們又發(fā)現(xiàn)了液壓鉗盤(pán)式制動(dòng)器。由液壓控制，主要部件有制動(dòng)盤(pán)、分泵、制動(dòng)鉗、油管等。制動(dòng)盤(pán)用合金鋼制造并固定在車(chē)輪上，隨車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。分泵固定在制動(dòng)器的底板上固定不動(dòng)。制動(dòng)卡鉗上的兩個(gè)摩擦片分別裝在制動(dòng)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(chē)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(chē)的主動(dòng)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(dòng)參數(shù)給控制裝置。控制裝置進(jìn)行計(jì)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(guò)1000萬(wàn)，世界汽車(chē)ABS的裝有率超過(guò)20%。一些國(guó)家已制定法規(guī)，使ABS成為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。傳統(tǒng)的制動(dòng)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(dòng)踏板時(shí)，主缸將等量的油液送到通往每個(gè)制動(dòng)器的管路，通過(guò)比例閥使前后制動(dòng)力平衡。而ABS則按照每個(gè)制動(dòng)器的需要對(duì)油液壓力進(jìn)行調(diào)解。 隨著人們對(duì)制動(dòng)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(dòng)碰撞技術(shù)等功能融入制動(dòng)系統(tǒng)中，越來(lái)越多的附加機(jī)構(gòu)安裝在制動(dòng)系統(tǒng)上，使得制動(dòng)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(jiǎn)捷，功能更可靠的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)呼之欲出。 電磁制動(dòng)器系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)，為將來(lái)的汽車(chē)智能控制提供條件。電磁制動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)。其主要包括以下部分： （1）電磁制動(dòng)器 其結(jié)構(gòu)和液壓制動(dòng)器基本相似，有盤(pán)式和鼓式兩種；電磁制動(dòng)器是電磁制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，正是由于它的加入，使得制動(dòng)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(dòng)器的控制單元（ECU）接收制動(dòng)器踏板發(fā)出的信號(hào)，控制制動(dòng)器制動(dòng)；接收駐車(chē)制動(dòng)信號(hào)，控制駐車(chē)制動(dòng)；接收車(chē)輪傳感器信號(hào)，識(shí)別車(chē)輪是否抱死、打滑等，控制車(chē)輪制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動(dòng)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(dòng)變速系統(tǒng)，無(wú)極轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動(dòng)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(chē)速傳感器 準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車(chē)輪的速度。 （3）線(xiàn)束 給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號(hào)。 （4）電源 為整個(gè)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(dòng)系統(tǒng)具有其他傳動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)： （1）整個(gè)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)油箱、制動(dòng)主缸，助力裝置、液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車(chē)質(zhì)量降低。 （2）制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高了制動(dòng)性能。 （3）無(wú)制動(dòng)液，維護(hù)簡(jiǎn)單。 （4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測(cè)試簡(jiǎn)單快捷，制動(dòng)分總成為模塊化結(jié)構(gòu)。 （5）采用電線(xiàn)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(duì)于汽車(chē)電磁制動(dòng)器的最早研究和應(yīng)用都是拖掛車(chē)上的汽車(chē)電磁制動(dòng)器。早在1942年，美國(guó)的EMPIRE公司就申請(qǐng)了主要用于拖車(chē)的汽車(chē)電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)專(zhuān)利。國(guó)外著名汽車(chē)制造商和專(zhuān)業(yè)制動(dòng)器生產(chǎn)企業(yè)在這方面也表現(xiàn)得十分活躍。隨后半個(gè)多世紀(jì)，國(guó)外的電氣汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)工作開(kāi)展迅速深入，其中用電磁力驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)電磁制動(dòng)器已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用狀態(tài)，但這種汽車(chē)電磁制動(dòng)器大部分都應(yīng)用于拖車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)中。同時(shí)各國(guó)都對(duì)汽車(chē)電磁制動(dòng)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(duì)控制器的改進(jìn)主要集中在拖掛車(chē)中主車(chē)與拖車(chē)的制動(dòng)力匹配上。近幾年，國(guó)外的汽車(chē)電磁制動(dòng)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(chē)電磁制動(dòng)器能夠適應(yīng)普遍汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)。為使汽車(chē)電磁制動(dòng)器能在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用，需研究電磁體的特性、制動(dòng)器的性能及電磁制動(dòng)器控制器的控制策略。國(guó)外廠(chǎng)商在近幾年內(nèi)開(kāi)始研制具有ABS功能的汽車(chē)電磁制動(dòng)器控件器。國(guó)內(nèi)汽車(chē)電磁制動(dòng)器的研究起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。近幾年國(guó)內(nèi)部分學(xué)者開(kāi)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(chē)配件企業(yè)和一些中外合資企業(yè)涉及汽車(chē)電磁制動(dòng)器及其零部件的制造，但基本上都是采用國(guó)外的商業(yè)成品技術(shù)。 國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車(chē)電磁制動(dòng)器的專(zhuān)利申請(qǐng)保護(hù)內(nèi)容，基本上跟國(guó)外50年前的技術(shù)相同，與目前國(guó)際同類(lèi)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(guó)汽車(chē)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(chē)量大大增加，而城市用汽車(chē)的數(shù)量更是與日俱增，為此研究適用于城市工況的汽車(chē)電磁制動(dòng)器應(yīng)運(yùn)而生。其次，汽車(chē)電磁制動(dòng)器的制動(dòng)力是電磁鐵的線(xiàn)圈通電后產(chǎn)生的，由于不再靠液壓油產(chǎn)生制動(dòng)力，因此不再適用液壓油，也節(jié)省了液壓制動(dòng)管路，取而代之的是線(xiàn)束，這一變革使得電磁制動(dòng)器更易于與ABS等汽車(chē)上的電子裝置集成，且相對(duì)于制動(dòng)主缸、液壓閥及制動(dòng)管路，線(xiàn)束的維修與更換都要簡(jiǎn)單得多。另外，由于使用線(xiàn)束代替機(jī)械液壓制動(dòng)裝置及制動(dòng)管路，也減少了制動(dòng)時(shí)的非線(xiàn)性和制動(dòng)力矩相對(duì)于制動(dòng)力的遲滯效應(yīng)，因此汽車(chē)電磁制動(dòng)器代替液壓制動(dòng)器將成為必然。 2、選題目的和意義 電磁制動(dòng)器系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)，為將來(lái)的汽車(chē)智能控制提供條件。汽車(chē)電磁制動(dòng)系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)，不再使用液壓油，減少了液壓燃油的危險(xiǎn)，提高了安全性，也減輕了汽車(chē)的質(zhì)量；電磁制動(dòng)系統(tǒng)中采用了轉(zhuǎn)速反饋控制系統(tǒng)，顯著改善了制動(dòng)力矩和防滑性能，縮短了制動(dòng)距離，提高了輪胎和制動(dòng)裝置的使用壽命。而且，電磁制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)效率優(yōu)于液壓系統(tǒng)。電磁制動(dòng)系統(tǒng)將是機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的新方向。 現(xiàn)在汽車(chē)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(chē)電磁制動(dòng)器，將使我國(guó)的汽車(chē)電磁制動(dòng)器產(chǎn)業(yè)拋棄高價(jià)購(gòu)買(mǎi)國(guó)外技術(shù)，擁有自己的先進(jìn)技術(shù)，大大提高中國(guó)汽車(chē)業(yè)在全球的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)電磁制動(dòng)器，對(duì)趕超國(guó)際先進(jìn)水平，提高我國(guó)汽車(chē)制動(dòng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，汽車(chē)電磁制動(dòng)器的普遍應(yīng)用將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 電磁制動(dòng)器作為一種新型制動(dòng)器。它主要通過(guò)控制器發(fā)出的制動(dòng)信號(hào)以電流的形式通過(guò)電磁體，利用改變通入電磁體的電流來(lái)改變制動(dòng)器的制動(dòng)力。由于電磁制動(dòng)器具有與傳統(tǒng)制動(dòng)器的不同特點(diǎn)和要求，它涉及到對(duì)電磁制動(dòng)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(dòng)器的特點(diǎn)和要求，以制動(dòng)器功能為目標(biāo)，設(shè)計(jì)一種電磁制動(dòng)器，為開(kāi)發(fā)和研制電磁制動(dòng)器提供理論基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）汽車(chē)電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （2）研究電磁體的動(dòng)態(tài)工作特性。 （3）建立汽車(chē)電磁制動(dòng)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(duì)電磁制動(dòng)器進(jìn)行仿真分析。 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）如何解決電磁力的準(zhǔn)確計(jì)算與控制,根據(jù)所需的制動(dòng)力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)。 （2）如何設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)的增力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的放大與傳遞。 （3）電磁制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)。 三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法） 制動(dòng)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(jì) 制動(dòng)器增力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 制動(dòng)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(duì)課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識(shí)和了解。完成開(kāi)題報(bào)告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案，討論確定方案；對(duì)電磁制動(dòng)器的各組成部分進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設(shè)計(jì)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(jì)制動(dòng)器，設(shè)計(jì)非標(biāo)件，繪制制動(dòng)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(jì)，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見(jiàn)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(cè)，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(yáng)，洪嘉振.計(jì)算碰撞力的方法[J]，上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999(6)：727．730 [2]李永，宋健.車(chē)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(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [4]劉惟信.汽車(chē)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004 [5]李仲興，張赫等.車(chē)輛電磁制動(dòng)器電磁體磁場(chǎng)分析[J]，機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005.11 [6]錢(qián)劍安，魏巍.新型拖車(chē)電磁制動(dòng)器的研究，低壓電器[J]，2006,3 [7]王望予主編.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2004 [8]余志生主編.汽車(chē)?yán)碚? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2009 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