汽车与电磁制动器的设计Word格式文档下载.docx

1、 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一四年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Electromagnetic BrakeCandidate：Gao FanSpecialty：Vehicle EngineeringClass： 10-4Supervisor：Lecturer Li RongHeilongjiang Institute of Technology2014-06Harbin摘 要 电磁制动器在国外已普遍应用于拖挂式车辆制动系统，国内尚未应用,但为了满足国外市场的需要，电磁制动器系统的研发已经开始，目前，国内制动系

2、统的生产企业缺乏具有自主知识产权的电磁制动器产品，影响了参与国际市场竞争。开展乘用车电磁制动系统的关键部件（电磁体）的关键技术研究，既是提高汽车制动器性能的需要,又能为我国相关企业参与国际市场竞争提供有力支持，同时推进我国汽车制动器行业的科技进步。运用电磁场理论，结合试验研究,确定了电磁体的结构和性能参数。分析电磁体工作特点，发现电磁体在车辆制动时内外侧磨损不均匀和电磁体自身旋转力矩导致卡死等弊端，影响使用寿命。本设计选用了四轮鼓式制动系统基础上设计电磁制动器。关键词：制动器；电磁铁；鼓式制动器；模态分析；制动系统 ABSTRACT Electromagnetic brakes have be

3、en widely used in foreign countries trailer braking system is not yet applied, but in order to meet the needs of foreign markets, R & D electromagnetic brake system has started, the current domestic production enterprises lack the braking system with independent intellectual property rights electrom

4、agnetic brake products, the impact of the competition in the international market. Research on key technologies of key components to carry out passenger electromagnetic brake system （electromagnets）, and both need to improve the performance of automotive brakes, but also provide strong support for C

5、hina-related enterprises to participate in international competition, while advancing the science and technology of Chinas automotive brake industry progress. The use of electromagnetic theory, combined with experimental studies to determine the structure and performance parameters of the electromag

6、net. Analysis electromagnet work characteristics found electromagnet inside and outside the vehicle when braking uneven wear and electromagnets cause stuck their rotation torque and other defects, affecting life. The design uses a four drum brake systems designed on the basis of electromagnetic brak

7、e. Keywords: Detent; Electromagnet; Drum Brake; Modal Analysis; Braking System第1章 绪 论1.1课题研究目的与意义1.1.1研究目的随着社会生产力的提高，科技的不断发展使人们对汽车驾驶的舒适性及便捷性的要求不断提高，所以汽车行业中出现了无人驾驶的概念。无人驾驶汽车是一种集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体的智能汽车。然而无人驾驶汽车最重要的一点就是安全性能一定要极高，防抱死制动系统是无人驾驶汽车的重要组成部分。电磁制动器用电缆代替管路，提高制动器的灵敏度、可靠性高、安装方便、尤其是制动系统安装简

8、单可靠，并永远避免了泄露和气阻的现象发生，控制器设计方便更利于实现ABS，电磁制动器的研究为汽车自动化、智能化提供了必备条件。电磁制动器对于汽车安全性的提高起着至关重要的作用，如果一辆汽车不具备防抱死系统，那么在汽车进行紧急刹车时，轮胎会被锁死，导致车辆失控发生侧滑。然而日常行车时，驾驶员要经常反复性踩制动踏板来防止汽车轮胎锁死。该系统还可以时刻了解轮胎情况，在轮胎即将锁死时及时做出相应反应。有效的避免汽车在行驶时发生侧滑或翻车。电磁制动器是一种新型的制动器，与传统的气压式、液压式相比电磁式制动器有其突出的优点，正在被我们越来越多的关注。1.1.2 研究意义本课题的选择是让学生运用所学有关汽车

9、制动器知识对汽车电磁制动器进行设计与研究。由于汽车电磁制动器目前还在研究当中，所以学生的能力得到充分锻炼，能够使学生更多更好的了解制动器设计方面的知识。通过对本课题的研究使学生可以完成理论课程与实践相结合。1.2课题研究现状及分析1.2.1电磁制动器的简介 汽车制动系统的功用是使行驶中的汽车根据行驶条件或驾驶员的意愿，减速、停车、保持某一定稳定速度或一停使的汽车保持不动。电磁制动系统比液压制动系统控制信号传递迅速、硬件简单及易于集成化。 制动器是机械系统中用于产生阻碍活动部件运动或者运动趋势的力或力矩的装置。其主要由制动架、制动件、操纵装置等组成。制动器的实质是将制动器中运动部件产生的动能转变

10、成其他形式的能。由于旋转元件的形状不同，汽车制动器可分为鼓式制动器和盘式制动器。本次我们研究的是鼓式制动器，原因是一般轻型轿车是前轮制动力大于后轮，后轮主要使其辅助制动作用所以后轮会采用成本比较低的鼓式制动器，就是所谓的前盘后鼓式制动器。目前电磁制动器在汽车领域的应用还局限于重型汽车例如：房车、拖车、挂车。由于重型汽车的车速一般不会太高制动力不会太大，所以采用四轮鼓式制动器。鼓式制动器按受力不同分为领从蹄式制动器、双领蹄式和双向双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、増力式制动器。 在本课题中前轮采用单向增力式制动器，由于其制动效能很高，居各式制动器之首，而且结构比较简单。后轮则采用领从蹄式制动器，其

11、效能稳定，前进倒退行驶的制动效果不变，结构简单成本低，便于附装驻车制动驱动机构易于调整蹄片和制动鼓之间的间隙。 电磁制动器的并不是一个新兴事物，它早在其他领域已应用广泛例如：起重机绞盘制动、电梯制动等。电磁制动器的是现代工业中一种理想的自动化执行元件，主要起传递动力和控制运动等作用。电磁制动器的工作原理是 当有电流通过电磁制动器磁性线圈时，电磁力吸合刹车片，使用刹车片释放制动盘，这时传动轴带着制动盘正常运转或者启动。当切断电磁制动器的电流时，那么刹车片脱离制动盘，制动盘与刹车片及法兰盘之间生产摩擦力矩，使用传动轴快速停止。电磁制动器一般由磁轭 、衔铁、 线圈 、弹簧等部件组成。失电释放制动 可

12、以调整衔铁和磁轭之间的气隙（气隙越小，作用力越大）和磁轭上面的紧盯来达到更大的力矩要求。电磁制动器是一种将轴或者回转体使其制动、停止或者保持的装置，而利用电磁力来动作的就称之为电磁制动器或者电磁刹车器。电磁制动器分为电磁粉末制动器、电磁涡流制动器和电磁摩擦式制动器。在本课题中选用的是电磁摩擦式制动器，其原理是激磁线圈通电产生磁场，通过磁轭吸合衔铁，衔铁通过联结件实现制动。 电磁制动器不仅考虑满足轿车常规制动性能要求的前提下，还需要考虑汽车的有限空间。因而需要对制动器増力机构进行有效的设计计算，使其能利用最小的空间占有率达到最有效的増力效果。电磁制动器的核心部件就是电磁铁，一般的电磁铁分为交流和

13、直流两种供电方式。由于汽车上的供电方式是直流供电，而且直流电磁具有节能、长寿、生产工艺简单、低噪音等交流电磁所不具备的特点。1.2.2国外汽车电磁制动器研究现状 随着电子技术的发展，对于世界汽车技术领域来说最显著的成就就是防抱制动系统（ABS）的实用与推广。随着大规模集成电路和超大规模的集成电路的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS已经成为了性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。一些国家与地区（例如：欧洲、日本、美国等）已经制定相关法规，令ABS系统成为汽车的标准配置。 现在国外已经将电磁制动器运用在拖车和房车上，制动技术国外仍处于实验研究阶段，郧古德里奇、ABS、霍尼韦

14、尔等公司对汽车电制动技术均取得了自己的专利。1903年，斯特克勒（Setckel）首先申请了一种电磁制动装置的专利。1936年，鲁尔.塞瑞真（Raoul Sarazin）首次将电磁制动技术应用到汽车上。1.2.3 国内汽车电磁制动器研究现状 随着电子技术的不断成熟与提高，电磁制动系统将是机动车制动系统发展的新方向。我国江苏大学也曾研究过一种新型电磁制动器，是应用于挂车上的鼓式摩擦型电磁制动器，电磁制动器的是国内外挂车制动的发展方向。而在国内我们的这个技术才刚刚起步，处于初级阶段。1.3研究的基本内容、拟解决的主要问题 1、本文研究主要包括以下几个方面： 1）. 制动器机械结构设计研究，包括机构

15、整体构造，关键零件的设计。 2）. 研究汽车鼓式制动器的组成、结构与设计。 2）. 设计并制造汽车电磁制动器,包括制动方式的设计、材料的选择、制动辅材料的选择及电磁线圈的设计。 3）.电磁铁组件的设计和理论的分析，根据所需的制动力矩确定出电磁铁的相关参数。例如：线圈的匝数、线圈的励磁电流、铁芯的尺寸。 4）.制动性能分析与研究，对设计好的制动器研究其制动时间响应，制动能力，噪声，发热与散热等问题。 同时选择最切合题目要求的方案进行设计、分析、计算、校核，主要包括：计算电磁制动器电磁铁的主要参数并对其进行校核计算；对增力机构进行计算校核；最后应用计算机辅助制图绘制总成装配图、零件图，并撰写设计计算说明书。2、拟解决主要问题 过滤并收集汽车电磁制动器的相关资料； 确定制动器主要参数：（制动鼓内径、摩擦衬片宽度和包角、摩擦片起始角、制动 器中心到张开力作用线的距离、制动蹄支承点位置坐标）。 计算鼓式制动器的制动鼓、制动底板、制动轮缸等主要部件的参数。 绘制装配图； 绘制并完成零件图； 完成设计说明书。1.4技术路线及研究方法领从蹄式制动器的设计及校核单向增力式制动器的设计及校核.研究方法： 确定总体方案：以电