毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目: 车用盘式电磁制动器设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07—1班 学 生 姓 名: 叶春晖 导 师 姓 名: 安永东 开 题 时 间: 2011年2月28日
指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名 指导教师姓名 叶春晖 安永东 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 车辆工程07—1班 是否外聘 □是■否 职称 副教授 从事 专业 题目名称 一、课题研究现状、选题目的和意义 1、研究现状 车用盘式电磁制动器设计 汽车制动系统在汽车的安全方面扮演至关重要的角色。早期的制动控制操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力,那时的汽车比较小，速度较低，机械制动虽已满足需要，但随着汽车自身质量的增加,开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。美国林肯汽车公司也于1932年推出V12汽车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。随着科学技术及汽车工业的发展，汽车制动有了新突破。液压制动是继机械制动的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世，美国通用和福特公司分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压动力制动器才成为现实。在液压鼓式制动器出现若干年后，人们又发现了液压钳盘式制动器。由液压控制，主要部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动卡钳上的两个摩擦片分别装在制动器两侧。20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就是ABS的实用与推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱死装置一般包括三部分：传感器、控制器与压力调节器。传感器接受运动参数给控制装置。控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。规模集成电路和超大规模集成电路的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS已成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界产量已超过1000万，世界汽车ABS的装有率超过20%。一些国家已制定法规，使ABS成为汽车的标准配置。传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当踩下制动踏板时，主缸将等量的油液送到通往每个制动器的管路，通过比例阀使前后制动力平衡。而ABS则按照每个制动器的需要对油液压力进行调解。 随着人们对制动性能要求的不断提高，ABS、牵引力控制系统、电子稳定性控制程序、主动碰撞技术等功能融入制动系统中，越来越多的附加机构安装在制动系统上，使得制动系统更加复杂，也增加了液压管路泄漏的隐患以及装配维修的难度。因此结构更简捷，功能更可靠的汽车制动系统呼之欲出。
电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。电磁制动控制因其巨大的优越性，必将取代传统的以液压为主的制动控制系统。其主要包括以下部分： （1）电磁制动器 其结构和液压制动器基本相似，有盘式和鼓式两种；电磁制动器是电磁制动系统的关键部分，正是由于它的加入，使得制动系统节省了很多液压管路和液压油，减少了污染漏油等。电磁制动器的控制单元（ECU）接收制动器踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统，自动变速系统，无极转向系统，悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以ECU还得兼顾这些系统的控制。 （2）车速传感器 准确、可靠、及时地获得车轮的速度。 （3）线束 给系统传递能源和电控制信号。 （4）电源 为整个电控制系统提供能源，也可以与其他系统共用。 从结构上可以看出这种电磁制动系统具有其他传动制动系统无法比拟的优点： （1）整个汽车制动系统结构简单，省去了传统汽车制动系统中的制动油箱、制动主缸，助力装置、液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低。 （2）制动响应时间短，提高了制动性能。 （3）无制动液，维护简单。 （4）系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构。 （5）采用电线连接，系统耐久性能好。 （6）易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。 对于汽车电磁制动器的最早研究和应用都是拖挂车上的汽车电磁制动器。早在1942年，美国的EMPIRE公司就申请了主要用于拖车的汽车电磁制动器的结构专利。国外著名汽车制造商和专业制动器生产企业在这方面也表现得十分活跃。随后半个多世纪，国外的电气汽车制动系统研发工作开展迅速深入，其中用电磁力驱动的汽车电磁制动器已经进入实用状态，但这种汽车电磁制动器大部分都应用于拖车的制动系统中。同时各国都对汽车电磁制动器进行不断改进，主要表现在电磁体和控制器两部分。而对控制器的改进主要集中在拖挂车中主车与拖车的制动力匹配上。近几年，国外的汽车电磁制动器的发展较缓慢，基本保持了20世纪的形式，只是在此基础上不断完善，努力使汽车电磁制动器能够适应普遍汽车的行车制动。为使汽车电磁制动器能在汽车上广泛应用，需研究电磁体的特性、制动器的性能及电磁制动器控制器的控制策略。国外厂商在近几年内开始研制具有ABS功能的汽车电磁制动器控件器。国内汽车电磁制动器的研究起步远远落后于国外。近几年国内部分学者开始致力于这方面的研究，其中江苏大学在这方面的研究较为突出。另外，有些汽车配件企业和一些中外合资企业涉及汽车电磁制动器及其零部件的制造，但基本上都是采用国外的商业成品技术。 国内关于汽车电磁制动器的专利申请保护内容，基本上跟国外50年前的技术相同，与目前国际同类技术相差甚远。所以自20世纪90年代，尤其是加入WTO后，我国汽车工业才得以突飞猛进的
发展，人们生活水平随着经济建设的发展不断得到提高，人均拥有汽车量大大增加，而城市用汽车的数量更是与日俱增，为此研究适用于城市工况的汽车电磁制动器应运而生。其次，汽车电磁制动器的制动力是电磁铁的线圈通电后产生的，由于不再靠液压油产生制动力，因此不再适用液压油，也节省了液压制动管路，取而代之的是线束，这一变革使得电磁制动器更易于与ABS等汽车上的电子装置集成，且相对于制动主缸、液压阀及制动管路，线束的维修与更换都要简单得多。另外，由于使用线束代替机械液压制动装置及制动管路，也减少了制动时的非线性和制动力矩相对于制动力的迟滞效应，因此汽车电磁制动器代替液压制动器将成为必然。 2、选题目的和意义 电磁制动器系统是一个全新的系统，为将来的汽车智能控制提供条件。汽车电磁制动系统取代了传统的液压制动机构，不再使用液压油，减少了液压燃油的危险，提高了安全性，也减轻了汽车的质量；电磁制动系统中采用了转速反馈控制系统，显著改善了制动力矩和防滑性能，缩短了制动距离，提高了轮胎和制动装置的使用寿命。而且，电磁制动系统的制动效率优于液压系统。电磁制动系统将是机动车制动系统发展的新方向。 现在汽车工业已全球化，自主研发性能优越、可靠性高、成本低的汽车电磁制动器，将使我国的汽车电磁制动器产业抛弃高价购买国外技术，拥有自己的先进技术，大大提高中国汽车业在全球的市场竞争力。因此，研发具有自主知识产权的汽车电磁制动器，对赶超国际先进水平，提高我国汽车制动产品的市场竞争力具有现实意义。同时，汽车电磁制动器的普遍应用将会带来巨大的经济和社会效益。 电磁制动器作为一种新型制动器。它主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体，利用改变通入电磁体的电流来改变制动器的制动力。由于电磁制动器具有与传统制动器的不同特点和要求，它涉及到对电磁制动器的性能、环境及材料等诸多因素的综合分析和比较，本文根据电磁制动器的特点和要求，以制动器功能为目标，设计一种电磁制动器，为开发和研制电磁制动器提供理论基础。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、研究的基本内容 （1）汽车电磁制动器的结构设计。 （2）研究电磁体的动态工作特性。 （3）建立汽车电磁制动器的力学模型并加以分析，建立仿真模型。 （4）使用MATLAB软件中的SIMULINK工具箱对电磁制动器进行仿真分析。 2、拟解决的主要问题 （1）如何解决电磁力的准确计算与控制,根据所需的制动力矩确定出电磁铁的相关参数。 （2）如何设计制动系统的增力机构，实现制动力的放大与传递。 （3）电磁制动器制动盘的设计。
三、技术路线（研究方法） 总体方案的确定 制动器主要等参数的确定 制动器增力结构的设计与计算 增力机构的仿真分析 电磁铁机构的设计 参数的修正 制动器性能仿真及结果分析 四、进度安排 1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。完成开题报告。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对电磁制动器的各组成部分进行初步设计。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交设计草稿，进行讨论，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、详细设计制动器，设计非标件，绘制制动器装配图及及零件图。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式设计，教师审核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照审核意见进行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。第16周（6月13日～6月17日）
五、参考文献 [1]刘锦阳，洪嘉振.计算碰撞力的方法[J]，上海交通大学学报，1999(6)：727．730 [2]李永，宋健.车辆电子电磁器件力学[M].北京：人民交通出版社，2010 [3]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001 [4]刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算[M].北京：清华大学出版社，2004 [5]李仲兴，张赫等.车辆电磁制动器电磁体磁场分析[J]，机械工程学报，2005.11 [6]钱剑安，魏巍.新型拖车电磁制动器的研究，低压电器[J]，2006,3 [7]王望予主编.汽车设计.北京：机械工业出版社[M]，2004 [8]余志生主编.汽车理论. 北京：机械工业出版社[M]，2009 [9]江洪.车辆电磁制动器CAT系统开发[J]，机械工程学报，2008.12 [10]吕应明.车辆电磁制动方案刍议[J]，城市轨道交通，2007 [11]刘韶庆.汽车挂车电磁制动器控制系统[J]，机械工程学报，2007.7 [12]宁晓斌，张文明等.用虚拟样机技术分析鼓式制动器的振动[J]，有色金属，2003.5 [13]王铎，赵经文等.理论力学[M].北京：高等教育出版社，1997 [14]S.J.Mstysiak, A.A.Yevtushenko，E.G.lvanyk. Contact temperature and wear of composite friction elements during braking [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer,2002，45:193-199 [15]Lolkma J K. Friction analysis of kinetic schemes: the friction coefficient[J].Biochimica et biophysica acta,1995,1252(2):284-294 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日
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