文档介绍：汽车电磁制动器优化设计
序言
随着社会生产力水平的提高,科学技术的不断发展,汽车的制造工艺也在不断的提升。人们在满足了日常出行便利的情况下,对汽车的安全性能越来越注重。
能源危机作为当前社会的主要矛盾之一却不能阻止人们对速度的追求,因此车辆制动系统性能的好坏直接关系到人们的生命安全和财产安全。一直以来国内外汽车生产企业和科研部门都非常重视汽车新型制动系统的研发。伴随着第一辆汽车的诞生,汽车制动器的研究就已经开始,从一开始的简单的机械装置制动到气压制动、液压助力制动和如今的电子控制液压制动器先后出现在汽车上面。
电磁制动器是一种新型制动器,国外己用到拖车尤其是房车的制动上,而国内在这方面的研究还处于起步阶段。和传统的气压式、液压式制动器相比,电磁制动器有其突出的优点,正受到越来越多的重视。首先用电缆代替管路,提高了制动器的灵敏度,冗余电路的加入也很方便,可靠性高,安装方便,尤其是主、挂车的制动系统连接更简单可靠,并永远避免了泄漏和气阻现象;其次,控制器设计方便,易于实现ABS,因此代表了制动器的发展趋势,为汽车线控操纵实现车辆自动化、智能化提供了必备部件。
本说明书共分为4章,第一章课题分析与方案论证;第二章对制动系统进行历史的回顾和未来的展望;第三章对制动器的增力机构进行分析和设计;第四章对制动器的核心部件电磁铁进行分析设计。其中重点是机械增力机构和电磁铁的设计。设计的最终成果是能满足轿车常规制动的性能要求。
第1章课题分析与方案论证
课题任务分析
本课题的主要任务是对汽车电磁制动器进行优化设计,完成电磁制动器的书面设计使之能满足轿车常规制动的性能要求。
首先需要了解的是汽车电磁制动器的使用性能和设计要求。如今马路上的汽车越来越多,速度也越来越快,如何能在各种突发情况下对汽车进行有效的制动一直是人们关注的话题,因此本次设计的电磁制动器必须满足这一基本要求,只有立足在这一点上才能有目的地去完成这个课题。在明确了课题的目标之后,就需要熟悉汽车电磁制动器的设计方法和流程。正所谓没有规矩不成方圆,每个课题从开始到结束都有一定的步骤需要去完成,只有掌握了汽车电磁制动器的设计方法和流程,才能明确每一步需要做什么、怎么做、要达到什么要求,这都是需要明确列出的。
电磁制动器在满足轿车常规制动性能要求的前提下,还必须考虑到如何充分利用汽车的有限空间。因此需要对制动器增力机构进行有效的设计计算,使其能以最小的空间占有率达到最大有效增力的效果。考虑到连杆机构具有设计简单,制造费用便宜,铰链的磨损较轻且轻微的制造误差对输出动态响应的影响很小等有点,本次设计初步决定采用连杆增力机构。
电磁制动器的核心部件是电磁铁。一般电磁铁有交流和直流两种供电方式。考虑到汽车上的用电器以直流供电为主,而且直流电磁具有节能、寿命长,生产工艺简单,具有交流电磁所不具备的低噪音等特点,因而选用直流电磁铁作为设计对象。
在完成电磁制动器的理论设计后,还要用绘图软件绘制电磁制动器的模型,这样才能对设计出的电磁制动器的理论分析和计算做出直观的检验和完善。
方案论证
电制动以其潜在的优势引起业内的广泛关注。针对目前对电制动系统研究的加强趋势,并综合研究了电制动领域的相关知识,提出一种思路和实施方案。
项目实施的理论基础。
随着科学技术的发展,电磁铁作为一种动作元件得到越来越广泛的应用。电磁铁是一种成熟的将电磁能量转换为机械能量的能量转换装置。对电磁铁的研究前人已经积累了丰富的经验,这可以作为研究的理论基础。
研究目标在现有技术条件下的可实现性。
从制动器发展历史上看,在1989年,克里夫兰的埃安斯佩里设计的一辆电动汽车就采用前轮电磁盘式制动器[2]。斯佩里用圆盘分别与各个车轮的轮毂连成一体,另有一个镶有摩擦片的小圆盘。制动时,通过电磁铁的作用,使他紧贴着转动盘,就能阻止车轮的转动,当电流中断后,弹簧又把摩擦盘缩回,车轮又可以自由转动。由此可见,用电磁铁做制动器的执行部分前人也曾做过,而且早于当前占统治地位的液压制动器。此外,电磁抱闸制动器在电梯和起重机绞盘用的电磁盘式制动中已得到成熟应用[3]。综上所述,以电磁铁作为制动器动作机构在技术上可行。
汽车电磁制动器利用直流电磁铁代替气缸、油缸作为制动动力源,通过一定的机械增力机构来加以放大,用以推动摩擦衬块。采用多种工具软件辅助设计,并做出一个较为合理的电制动器结构设计,使之能满足制动要求。遵循这一设计方案,要研究的内容主要包括三部分:
制动器机械结构设计研究,包括机构整体构造,关键零件的设计。
电磁铁组件的设计和理论分析,根据所需的制动力矩确定出电磁铁的相关参数(如线圈的匝数、线圈的励磁电流、铁心的尺寸等)
制动性能分析与研究,对设计好的制动器研究器制动时间响应,制