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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 車用盤式電磁制動(dòng)器設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程07—1班
學(xué) 生 姓 名: 葉春暉
導(dǎo) 師 姓 名: 安永東
開 題 時(shí) 間: 2011年2月28日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
葉春暉
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07—1班
指導(dǎo)教師姓名
安永東
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
車用盤式電磁制動(dòng)器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
汽車制動(dòng)系統(tǒng)在汽車的安全方面扮演至關(guān)重要的角色。早期的制動(dòng)控制操縱一組簡單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力,那時(shí)的汽車比較小，速度較低，機(jī)械制動(dòng)雖已滿足需要，但隨著汽車自身質(zhì)量的增加,開始出現(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。美國林肯汽車公司也于1932年推出V12汽車，該車采用通過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)及汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車制動(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年問世，美國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)了液壓鉗盤式制動(dòng)器。由液壓控制，主要部件有制動(dòng)盤、分泵、制動(dòng)鉗、油管等。制動(dòng)盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(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?？刂蒲b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1000萬，世界汽車ABS的裝有率超過20%。一些國家已制定法規(guī)，使ABS成為汽車的標(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)更簡捷，功能更可靠的汽車制動(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)，為將來的汽車智能控制提供條件。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)；接收駐車制動(dòng)信號(hào)，控制駐車制動(dòng)；接收車輪傳感器信號(hào)，識(shí)別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動(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）車速傳感器 準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車輪的速度。
（3）線束 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)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
（1）整個(gè)汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)汽車制動(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）無制動(dòng)液，維護(hù)簡單。
（4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動(dòng)分總成為模塊化結(jié)構(gòu)。
（5）采用電線連接，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)于汽車電磁制動(dòng)器的最早研究和應(yīng)用都是拖掛車上的汽車電磁制動(dòng)器。早在1942年，美國的EMPIRE公司就申請(qǐng)了主要用于拖車的汽車電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)專利。國外著名汽車制造商和專業(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)，國外的電氣汽車制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)工作開展迅速深入，其中用電磁力驅(qū)動(dòng)的汽車電磁制動(dòng)器已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用狀態(tài)，但這種汽車電磁制動(dòng)器大部分都應(yīng)用于拖車的制動(dòng)系統(tǒng)中。同時(shí)各國都對(duì)汽車電磁制動(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)主要集中在拖掛車中主車與拖車的制動(dòng)力匹配上。近幾年，國外的汽車電磁制動(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，努力使汽車電磁制動(dòng)器能夠適應(yīng)普遍汽車的行車制動(dòng)。為使汽車電磁制動(dòng)器能在汽車上廣泛應(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。國外廠商在近幾年內(nèi)開始研制具有ABS功能的汽車電磁制動(dòng)器控件器。國內(nèi)汽車電磁制動(dòng)器的研究起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。近幾年國內(nèi)部分學(xué)者開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，有些汽車配件企業(yè)和一些中外合資企業(yè)涉及汽車電磁制動(dòng)器及其零部件的制造，但基本上都是采用國外的商業(yè)成品技術(shù)。
國內(nèi)關(guān)于汽車電磁制動(dòng)器的專利申請(qǐng)保護(hù)內(nèi)容，基本上跟國外50年前的技術(shù)相同，與目前國際同類技術(shù)相差甚遠(yuǎn)。所以自20世紀(jì)90年代，尤其是加入WTO后，我國汽車工業(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，人均擁有汽車量大大增加，而城市用汽車的數(shù)量更是與日俱增，為此研究適用于城市工況的汽車電磁制動(dòng)器應(yīng)運(yùn)而生。其次，汽車電磁制動(dòng)器的制動(dòng)力是電磁鐵的線圈通電后產(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，取而代之的是線束，這一變革使得電磁制動(dòng)器更易于與ABS等汽車上的電子裝置集成，且相對(duì)于制動(dòng)主缸、液壓閥及制動(dòng)管路，線束的維修與更換都要簡單得多。另外，由于使用線束代替機(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)，為將來的汽車智能控制提供條件。汽車電磁制動(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)車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的新方向。
現(xiàn)在汽車工業(yè)已全球化，自主研發(fā)性能優(yōu)越、可靠性高、成本低的汽車電磁制動(dòng)器，將使我國的汽車電磁制動(dòng)器產(chǎn)業(yè)拋棄高價(jià)購買國外技術(shù)，擁有自己的先進(jìn)技術(shù)，大大提高中國汽車業(yè)在全球的市場競爭力。因此，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車電磁制動(dòng)器，對(duì)趕超國際先進(jìn)水平，提高我國汽車制動(dòng)產(chǎn)品的市場競爭力具有現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，汽車電磁制動(dòng)器的普遍應(yīng)用將會(huì)帶來巨大的經(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。它主要通過控制器發(fā)出的制動(dòng)信號(hào)以電流的形式通過電磁體，利用改變通入電磁體的電流來改變制動(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、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
（1）汽車電磁制動(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)盤的設(shè)計(jì)。
三、技術(shù)路線（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)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日