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南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學 生 姓 名：
學 號：
專 業(yè)：
機械工程及自動化
設(shè)計(論文)題目：
電磁制動器的原理與設(shè)計
指 導 教 師:
2010年 3 月 19 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
一 本課題的目的及研究意義
自上世紀九十年代，尤其是加入WTO后，我國汽車工業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，人們生活水平隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展不斷提高，對生活質(zhì)量的要求也在不斷提高。2002年底我國小型客車的保有量在1000萬輛以上，而且在今后若干年內(nèi)還會以較高的增長速度增加，人們利用節(jié)假日出門旅游休閑正在成為時尚，如同目前發(fā)達國家的旅游業(yè)一樣，不少旅游休閑人員要享受大自然（海邊或山嶺區(qū)域）的樂趣，出門自己駕車。今后我國的汽車將會得到更大的發(fā)展，而解決汽車的制動問題正是本課題研究成果的用武之地之一；其次，現(xiàn)在汽車工業(yè)是全球采購的模式，只要我們生產(chǎn)的電磁制動器性能優(yōu)越、可靠、成本低，在國際市場上是很有競爭力的；再次，利用本課題的研究成果，提高制動器的制動效能，便于實現(xiàn)制動系統(tǒng)的實時控制，市場前景極為廣闊。
電磁制動器的研制，可以促進汽車產(chǎn)品設(shè)計方法的發(fā)展、完善制動器評價體系和制動器性能的檢測方法，可以提高企業(yè)的自主開放能力、創(chuàng)新能力和競爭能力，同時也推動汽車行業(yè)的技術(shù)進步。電磁制動器用于汽車或汽車列車的行車制動，可以顯著的縮短制動時間和制動距離，從而可以避免許多交通事故。另外，隨著車輛線控操作和汽車電子化的發(fā)展，電磁制動器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的行車制動也是一種必然。
因此，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電磁制動器，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，同時也將會帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。
二 制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
目前，液壓操縱仍然是最可靠最經(jīng)濟，即使增加了防抱制動（ABS）功能后，傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)仍然占有優(yōu)勢地位。傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)只做一件事情，即均勻分配油液壓力。當制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥使前后制動力平衡。而ABS或其他一種干預(yù)系統(tǒng)則按照每個制動器的需要對油液壓力進行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)發(fā)展至今，已是非常成熟的技術(shù)。隨著人們對制動性能要求的不斷提高，防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)、電子穩(wěn)定性控制程序（ESP）、主動避撞技術(shù)（ACC）等功能逐漸融入到制動系統(tǒng)中，越來越多的附加機構(gòu)安裝于制動線路上，這使得制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復雜，也增加了液壓回路泄露的隱患以及裝配、維修的難度。因此結(jié)構(gòu)更簡捷，功能更可靠的系統(tǒng)呼之欲出。
隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。線控制動（BBW）是未來制動系統(tǒng)的發(fā)展方向，它不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)。因為其傳遞的是電，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應(yīng)時間。電制動系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和點制動兩種系統(tǒng)，但這種混合制動系統(tǒng)也只是一個過渡方案，因為當兩套制動系統(tǒng)共存，是結(jié)構(gòu)復雜，成本偏高。而線控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)。
2010年40%的歐洲汽車將全部采用x-by-wire(即線控目標)，通用公司的Autonomy上已使用brake-by-wire,steer-by-wire。目前，研制新型制動器——電磁制動器時機正合適。雖然近幾年國內(nèi)也有部分汽車配件企業(yè)和一些中外合資企業(yè)涉及到了拖車電磁制動器及其配件的制造，如桂林市汽車配件總廠生產(chǎn)10英寸和12英寸兩種規(guī)格的電磁制動器，但基本上采用國外的商業(yè)成品技術(shù)，產(chǎn)品絕大數(shù)銷往美國。該廠在我國申請了實用新型專利，其保護內(nèi)容基本與國外50年前的一樣，與目前國際同類產(chǎn)品相比還有很大的差距，國內(nèi)電磁制動系統(tǒng)的研究工作才剛剛起步。
三 電磁制動器的結(jié)構(gòu)和原理
圓盤式電磁制動器主要由彈簧、摩擦片、端蓋、動片、調(diào)節(jié)螺絲、電磁鐵圓盤、線圈、軸等組成。摩擦片鉚接在動片上，可隨軸一起旋轉(zhuǎn)，沿著電動機軸端的花鍵作軸向移動。動片外側(cè)是端蓋，內(nèi)側(cè)是電磁鐵圓盤。當電動機介入電源時，制動器線圈同時通上直流電，電磁鐵圓盤立即被吸上，使電磁鐵內(nèi)部的彈簧壓縮，圓盤和端蓋與摩擦片脫開，動片在空腔中可以自由旋轉(zhuǎn)，制動器處于松閘位置，電動機開始旋轉(zhuǎn)。若電機斷電，制動器線圈同時斷電，電磁鐵圓盤失去吸力被彈簧頂回，于是動片被卡在端蓋與圓盤之間，摩擦片與它們摩擦產(chǎn)生制動力矩，從而電機被制動。
四 可行性分析
電制動以其潛在的優(yōu)勢引起業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注,針對目前對電制動系統(tǒng)研究的加強
趨勢,并綜合研究了電制動領(lǐng)域的相關(guān)知識,提出一種思路和實施方案。
（1）方案實施的理論基礎(chǔ)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電磁鐵作為一種動作元件得到越來越廣泛的應(yīng)用，電磁鐵是一種成熟的將電磁能量轉(zhuǎn)換為機械能量的能量轉(zhuǎn)換裝置。對電磁鐵的研究，前人已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，這可以作為研究的理論基礎(chǔ)。
（2）研究目標在現(xiàn)有的技術(shù)條件下的可實現(xiàn)性。從制動器發(fā)展歷史上看，在1898年，克利夫蘭的?！ぐ病に古謇镌O(shè)計的一輛電動汽車就采用前輪電磁盤式制動器。斯佩里用圓盤分別與各個車輪的輪轂連成一體，另有一個鑲有摩擦片的小圓盤，制動時，通過電磁鐵的作用，使它緊貼著轉(zhuǎn)動盤，就能阻止車輪的轉(zhuǎn)動，當電流中斷后，彈簧又把摩擦盤收回，車輪又可以自由轉(zhuǎn)動。由此可見，用電磁鐵做制動器的執(zhí)行部分前人也曾做過，而且早于當前占據(jù)統(tǒng)治地位的液壓制動器。此外，電磁抱閘制動器在電梯和起重機絞盤用的電磁盤式制動中已得到成熟應(yīng)用。
綜上所述，以電磁鐵作為制動器制動機構(gòu)在技術(shù)上可行。
參考文獻
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題所提出的總體方案為利用直流電磁鐵代替氣缸、油缸作為制動動力源，通過一定的機械增力機構(gòu)來加以放大，用以推動摩擦襯塊。采用多種工具軟件輔助設(shè)計，并做出一個較為合理的電磁制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之能滿足制動要求。遵循這一設(shè)計方案，要研究的內(nèi)容主要包括以下幾個部分：
(1) 制動器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，包括機構(gòu)整體構(gòu)造，關(guān)鍵零件的設(shè)計。
(2) 應(yīng)用三維軟件進行設(shè)計、分析和繪制有限元云圖。
(3) 電磁鐵組建的設(shè)計和理論分析，根據(jù)所需的制動力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)（如線圈的匝數(shù)、線圈的勵磁電流、鐵心的尺寸等）
(4) 制動性能分析與研究，對設(shè)計好的制動器研究其制動時間響應(yīng)，制動能力，噪音，發(fā)熱與散熱,維修等問題。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
論述了我國電磁制動器的發(fā)展歷史、主要研究方向和發(fā)展趨勢，查閱資料比較完整，對電磁制動器相關(guān)的設(shè)計理論與技術(shù)有比較全面的了解。敘述條理清楚，文字表述正確，但對電磁制動器的理論方面論述不夠。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
電磁制動器涉及的設(shè)計理論具有一定的技術(shù)難度；課題研究的目的在于通過電磁制動器較完整的設(shè)計和理論研究過程實踐，提高機械設(shè)計綜合能力；該課題研究適合機械專業(yè)學生的畢業(yè)設(shè)計課題。課題涉及機械結(jié)構(gòu)和有限元分析計算，而且對總體結(jié)構(gòu)設(shè)計技巧方面的要求較高，課題研究能很好地鍛煉學生的設(shè)計能力和提高學生的設(shè)計水平。在規(guī)定的時間內(nèi)學生能完成理論分析和基本結(jié)構(gòu)設(shè)計等任務(wù)。
指導教師：
2010年 3 月 25 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
2010 年 3 月 27日