汽车电磁—摩擦集成制动器设计及制动性能研究

发布时间：2017-09-24 13:32

  本文关键词：汽车电磁—摩擦集成制动器设计及制动性能研究

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【摘要】：随着汽车保有量的不断增长,加之高速公路的飞速发展,汽车制动安全性也越来越受重视。就目前,摩擦制动仍然还是主要的制动方式,但传统摩擦制动在连续制动、频繁制动等工况下会造成制动器温度不断的升高,严重时导致制动“热衰退”现象,引发交通事故。同时摩擦制动工作过程中还会产生粉尘和噪声污染。所以开展针对上述问题的课题研究急切而有意义。为此本文提出一种集电磁制动与摩擦制动于一体的集成制动器,利用电磁制动“非摩擦”的优点来改善上述问题。本文以期为实际应用提供一种可供选择的方案,为电磁与摩擦集成制动器的设计开发提供一定的理论支持。本文具体研究内容如下:(1)综述电磁制动与摩擦制动各自的功能结构特点及研究现状,分析国内外现有电磁制动与摩擦制动集成方案的优劣,综合汽车轮毂内部空间限制,提出了一种集电磁制动与摩擦制动于一体的集成方案,并详细介绍其工作原理及工作模式,并结合电磁理论推导了该集成制动方案制动力矩理论计算公式。为后续研究奠定理论基础。(2)选定某具体汽车车型,根据该车相关结构性能参数及轮胎规格,结合集成制动器理论计算公式中各参数对制动力矩的影响,充分考虑制动器额定制动力矩及制动盘热容量限制,完成制动器关键参数的优选,根据所优选的参数,建立电磁与摩擦集成制动器结构模型,并详细介绍了其结构布置形式。(3)根据优选的结构参数建立简化模型,在Maxwell中对集成制动器电磁制动电磁场及涡流场进行分析,得到了电磁制动磁场分布及涡流分布情况,为电磁制动温升分析奠定基础。同时得到了电磁制动力矩响应曲线及部分结构参数对电磁制动力矩的影响规律,并与理论计算值对比,验证了模型及理论计算公式的正确性。(4)以涡流损耗为电磁与摩擦集成制动器电磁制动的内热源,建立Ansoft-Workbench涡流-热耦合模型,对电磁制动温升进行分析,分析转速和电流对制动温升的影响规律。在Abaqus中建立集成制动器摩擦制动模型,分别对不同制动工况下集成制动器使用摩擦制动和电磁与摩擦联合制动两种工作模式进行温升分析,并与传统盘式制动器温升作对比,验证集成制动器良好的抗热衰退性能。
【关键词】：集成制动 参数设计 磁场分析 温升分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 摩擦制动研究现状10-11
• 1.2.2 电磁制动研究现状11-12
• 1.2.3 电磁与摩擦集成制动研究现状12-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 电磁与摩擦集成制动器原理方案设计17-29
• 2.1 电磁制动器的结构形式17-18
• 2.2 摩擦制动器的结构形式18-19
• 2.3 电磁与摩擦集成结构方案确定19-21
• 2.4 电磁与摩擦集成制动器工作原理21-22
• 2.5 电磁与摩擦集成制动方案制动力矩分析22-28
• 2.5.1 摩擦制动力矩23-24
• 2.5.2 电磁制动力矩24-28
• 2.5.3 电磁与摩擦集成制动力矩28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 电磁与摩擦集成制动器关键参数设计29-41
• 3.1 集成制动装置关键参数设计依据29-30
• 3.2 额定制动力矩计算30-31
• 3.3 集成制动器关键参数设计31-37
• 3.3.1 复合制动盘参数设计31-33
• 3.3.2 复合制动盘材料选定33-34
• 3.3.3 摩擦制动片参数设计34
• 3.3.4 铁芯及励磁线圈参数设计34-36
• 3.3.5 软磁体工作点选取36
• 3.3.6 气隙的选择36-37
• 3.4 电磁与摩擦集成制动器结构设计37-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 集成制动器电磁场及制动力矩特性分析41-57
• 4.1 电磁场分析数学理论41-46
• 4.1.1maxwell方程组41-42
• 4.1.2 运动介质中的电磁场方程42-44
• 4.1.3 涡流场分析的数学模型44-46
• 4.1.4 电磁制动力矩计算46
• 4.2 电磁制动仿真模型建立46-50
• 4.2.1 建立几何模型46-47
• 4.2.2 设置材料属性47-48
• 4.2.3 设定边界条件及激励48-49
• 4.2.4 网格划分49-50
• 4.2.5 定义运动求解选项50
• 4.3 集成制动器磁场特性及制动力矩特性分析50-55
• 4.3.1 电磁场瞬态仿真结果50-51
• 4.3.2 电磁制动电涡流分布51-53
• 4.3.3 电磁制动力矩特性分析53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 电磁与摩擦集成制动器热衰退性分析57-79
• 5.1 集成制动器制动盘温度场数学模型57-59
• 5.1.1 制动盘温度场的热载荷57-58
• 5.1.2 制动盘温度场控制方程58
• 5.1.3 制动盘温度场边界条件的确定58-59
• 5.2 制动盘温升分析工况及制动载荷59-62
• 5.3 集成制动器电磁制动温升特性分析62-66
• 5.3.1 Ansoft-Workbench耦合模型建立62-63
• 5.3.2 电磁制动温度场求解结果63-66
• 5.4 集成制动器摩擦制动温升分析66-71
• 5.4.1 摩擦制动有限元建模66-68
• 5.4.2 紧急制动工况68-70
• 5.4.3 长下坡连续制动工况70-71
• 5.5 集成制动器电磁与摩擦联合制动温升分析71-74
• 5.5.1 紧急制动工况71-73
• 5.5.2 长下坡连续制动工况73-74
• 5.6 传统盘式制动器温升分析74-77
• 5.6.1 紧急制动工况74-76
• 5.6.2 长下坡制动工况76-77
• 5.7 本章小结77-79
• 第六章 论文总结与展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 论文创新点79-80
• 6.3 展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 攻读学位期间取得的研究成果87

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本文编号：911715