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1、汽车电磁制动器设计毕业论文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
2、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
3、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
4、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，
5、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
6、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
7、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（R
8、aoul 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
9、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
10、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收集汽车电磁制动器的相关资料鼓式制动器的设计及校核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.电磁制动器的电磁体部分的设计及校核绘制装配图绘制零件图完成设计说明书研究方法： 确定总体方案：以电磁铁为动力来源，通过机械增力机构将电磁力放大并推动摩擦衬块从而产生制动，然后分别设计机械增力机构和电磁体部分。 通过对理论的分析并利用Pro/e、ANSYS、CAD等机械建模、动力学分析、有限元分析软件辅助
11、设计，既而完成本课题的初步设计。按照设计参数制作该制动器的原理样机。 第2章 制动器总体方案设计2.1 制动器结构型式的选择汽车车轮制动器主要用于行车制动系统，同时也有驻车制动之用。汽车制动器的形式主要有摩擦式、液力式、和电磁式等三种。汽车电磁式制动器虽然有作用滞后性能好、而且易于连接接头可靠等优点，但是由于成本太高，只运用在部分总质量较大的商用车上用作车轮制动器或缓速器；液力式制动器一般只用于缓速器上。目前广泛使用的仍为摩擦式制动器2。摩擦式制动器按照摩擦副的结构不同，分为鼓式、盘式和带式三种。带式制动器只用于中央制动器；鼓式制动器和盘式制动器应用最为广泛。鼓式制动器广泛应用于商用车，同时鼓
12、式制动器结构比较简单、制造成本低廉。鼓式制动器分为外束型鼓式制动器和内张型鼓式制动器。内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，制动蹄又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的凸缘上；其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带；其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。现外束型鼓式制动器主要用于中
13、央制动器的设计1。作为一款轻型载货商用车，考虑到制造维修成本以及制动效能等方面因素，采用四轮鼓式制动器。鼓式制动器可按照其制动蹄的受力情况的不同分类(见图2.1)，鼓式制动器的制动效能与制动鼓的受力平衡情况以及车轮旋转方向对制动效能（振动频率）的影响均不同2。 （a） （b） （c） （d） （e） （f）（a）领从蹄式（凸轮张开）；（b）领从蹄式（制动轮缸张开）；（c）双领蹄式（非 双向，平衡式）；（d）双向双领蹄式；（e）单向增力式；（f）双向增力式图2.1鼓式制动器简图制动蹄按照其制动鼓的旋转方向和张开时的转动方向是否一致，有领蹄与从蹄之分。制动蹄张开的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制
14、动蹄，称为领蹄；反之，则称为从蹄。领从蹄式制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中属中等；前进和倒退行驶的制动效果是不变的；结构较简单，而且成本低；便于附装在驻车制动驱动机构上；易于调整蹄片之间的间隙。在乘用车和总质量较小的商用车的后轮制动器2上得到较广泛的应用。轻型商用车总质量较小，因而采用结构简单，低成本的领从蹄式鼓式制动器。本文前轮采用了増力式鼓式制动器，后轮则采用了领从蹄式鼓式制动器。2.2 制动驱动机构的结构型式的方案比较选择制动器根据制动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动以及伺服制动三大类型。而按力的传递方式不同又分机械式、液压式、气压式三类，如表2.1所示。表2.1 制动驱动机构的结构型式制动力源力的传递方式用途型式制动力源工作介质型式工作介质简单制动系（人力制动系）司机体力机械式杆系或钢丝绳仅限于驻车制动液压式制动液部分微型汽车的行车制动动力制动系气压动力制动系发动机动力空气气压式空气中、重型汽车的行车制动气压-液压式空气、制动液液压动力制动系制动液液压式制动液伺服制动系真空伺服制动系司机体力与发动机动力空气液压式制动液轿车，微、轻、中型汽车的行车制动气压制动系空气液压伺服制动系制动液简单制动单靠驾驶员施加的踏板力或手柄力作为制动力源，故亦称人力制动。其中，又分为机械式和
