重卡驾驶室自动翻转油泵电机的设计

参 数 进 行 对 比 显 示 , 在 相 同 的 工 况 下 , 优 化 波 纹 管 能 提 供 更 大 的柔 性 补 偿 量 , 且 更 加 经 济 。 说 明 数 学 模 型 建 立 的 正 确 , 粒 子 群 法可 实 现 波 纹 管 的 结 构 完 整 性 优 化 设 计 , 并 得 到 满 意 解 。 工 作 可 作为 波 纹 管 的 优 化 设 计 及 研 究 的 借 鉴 。参 考 文 献1 于 颖 , 李 永 生 等 . U 型 波 纹 管 的 优 化 设 计 系 统 J . 机 械 设 计 与 制 造 ,2 0 0 7( 5 ) : 6 5 6 72 杨 玲 , 谢 守 勇 等 . 膨 胀 节 波 纹 管 优 化 设 计 J . 农 业 机 械 学 报 , 2 0 0 6 , 3 7 ( 9 ) :1 5 4 1 5 63 孙 爱 芳 . 基 于 C A E 的 U 形 波 纹 管 膨 胀 节 的 工 程 优 化 设 计 J . 压 力 容 器 ,2 0 0 5( 2 ) : 2 1 2 44 李 永 生 , 李 建 国 . 波 形 膨 胀 节 实 用 技 术 . 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 2 0 0 0重 卡 驾 驶 室 自 动 翻 转 油 泵 电 机 的 设 计*史 立 伟1张 学 义1王 学 超2(1山 东 理 工 大 学 交 通 与 车 辆 工 程 学 院 , 淄 博 2 5 5 0 9 1 ) (2比 亚 迪 汽 车 设 计 院 , 深 圳 5 1 8 0 0 0 )D e s i g n o f p u m p m o t o r f o r a u t o m a t i c t i l t i n g d e v i c e o n h e a v y t r u c k c a I L i - w e Z H A N G X u e - y W A N G X u e - c h a S c h o o l o f V e h i c l e E n g i n e e r i n g , S h a n d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Z i b o 2 5 5 0 9 1 , C h i n a )(2B i y a d i A U T O D e s i g n I n s t i t u t e , S h e n z h e n 5 1 8 0 0 0 , C h i n a )! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !【 摘 要 】 在 分 析 驾 驶 室 液 压 自 动 翻 转 系 统 工 作 原 理 的 基 础 上 , 设 计 了 驱 动 液 压 油 泵 的 钕 铁 硼永 磁 直 流 电 动 机 。 通 过 理 论 计 算 及 理 论 分 析 确 定 了 永 磁 体 及 转 子 的 最 佳 设 计 尺 寸 。 设 计 的 钕 铁 硼 永磁 油 泵 电 机 , 具 有 结 构 简 单 、 工 作 可 靠 、 噪 音 低 、 比 功 率 大 等 特 点 , 可 有 效 提 高 重 型 载 货 汽 车 驾 驶 室 翻转 的 安 全 性 、 舒 适 性 及 操 纵 方 便 性 。关 键 词 : 自 动 翻 转 装 置 ; 电 机 ; 钕 铁 硼 永 磁 ; 驾 驶 室【 A b s t r a c t】 B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e a u t o m a t i c c a b t i l t i n g d e v i c e s , a p e r m a n e n t m a g n e t m o t o r i s d e -s i g n e d t o d r i v e t h e p i s t o n p u m p . T h e d i m e n s i o n s o f t h e m a g n e t a n d t h e r o t o r a r e d e t e r m i n e d t h r o u g h t h e o r e t -i c a l c a l c u l a t i o n a n d a n a l y s i s . N d - F e - B p e r m a n e n t m a g n e t p u m p m o t o r h a s s o m e c h a r a c t e r i s t i c a s f o l l o w s :l o w f a i l u r e r a t e , s i m p l e s t r u c t u r e , h i g h r e l i a b i l i t y , l o w n o i s e , h i g h p o w e r . I t c a n i m p r o v e t h e s a f e t y , c o m f o r ta n d m a n i p u l a t i o n c o n v e n i e n c e o f h e a v y t r u c k .K e y w o r d s : A u t o m a t i c t i l t i n g d e v i c e ; M o t o r ; N d - F e - B p e r m a n e n t m a g n e t ; C a 分 类 号 : T H 1 2 , U 4 6 1 . 3 文 献 标 识 码 : A* 来 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 0 9 - 0 8 * 基 金 项 目 : 山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 ( Z 2 0 0 7 F 0 6 )文 章 编 号 : 1 0 0 1 - 3 9 9 7( 2 0 0 8 ) 0 5 - 0 0 4 3 - 0 2随 着 国 内 高 等 级 公 路 的 持 续 建 设 及 物 流 业 的 迅 猛 发 展 , 我国 重 卡 销 量 增 长 迅 速 。 为 了 便 于 发 动 机 的 维 修 与 保 养 , 以 及 满 足人 们 对 驾 驶 舒 适 性 、 安 全 性 和 方 便 性 等 性 能 的 要 求 , 需 要 将 驾 驶室 打 开 和 关 闭 。 对 于 驾 驶 室 重 量 在 5 0 0 k g 以 上 的 重 卡 , 传 统 的 人力 翻 转 、 由 机 械 扭 杆 式 机 构 锁 紧 的 驾 驶 翻 转 机 构 已 不 能 满 足 要求 , 急 需 开 发 驾 驶 室 自 动 翻 转 系 统 1 。 在 分 析 驾 驶 室 自 动 翻 转 系统 工 作 原 理 的 基 础 上 , 设 计 了 驱 动 驾 驶 室 自 动 翻 转 液 压 油 泵 用的 永 磁 直 流 电 动 机 。1 驾 驶 室 液 压 翻 转 系 统 工 作 原 理 分 析目 前 国 外 的 中 、 重 型 载 货 汽 车 普 遍 采 用 了 电 动 / 手 动 液 压 翻转 机 构 。 翻 转 机 构 工 作 时 , 启 动 电 动 机 , 柱 塞 泵 由 电 动 机 偏 心 轴带 动 , 油 液 经 过 换 向 阀 后 进 入 液 压 缸 , 推 动 驾 驶 室 绕 前 支 点 翻 转 。回 位 时 只 需 改 变 换 向 阀 的 位 置 , 仍 由 柱 塞 泵 驱 动 液 压 缸 , 油 液 经换 向 阀 流 回 油 箱 。2 油 泵 电 机 总 体 设 计2 . 1 总 体 结 构 设 计汽 车 驾 驶 室 自 动 翻 转 装 置 的 核 心 部 件 - - 油 泵 电 机 为 汽 车驾 驶 室 自 动 翻 转 装 置 提 供 机 油 压 力 , 电 机 旋 转 使 得 翻 转 装 置 的油 缸 动 作 推 动 驾 驶 室 翻 转 。 该 油 泵 电 机 具 有 结 构 简 单 、 工 作 可靠 、 体 积 小 、 噪 音 低 、 转 矩 大 、 功 率 大 等 特 点 , 可 有 效 提 高 车 辆 的安 全 性 、 舒 适 性 及 操 纵 方 便 性 等 。将 电 动 机 、 柱 塞 泵 设 计 为 一 体 , 满 足 了 汽 车 驾 驶 室 下 方 狭 窄空 间 的 安 装 要 求 和 安 全 可 靠 性 的 要 求 。油 泵 电 机 采 用 永 磁 励 磁 , 既 保 留 了 电 励 磁 直 流 电 动 机 良 好的 调 速 特 性 和 机 械 特 性 , 还 因 省 去 了 励 磁 绕 组 和 励 磁 损 耗 而 具有 结 构 工 艺 简 单 、 用 铜 量 少 等 特 点 , 如 图 1 所 示 。#第 5 期2 0 0 8 年 5 月 - 4 3 -M a c h i n e r y D e s i g n & M a n u f a c t u r 设 计 与 制 造图 1 钕 铁 硼 永 磁 直 流 电 动 机 总 装 配 图1 . 电 机 轴 2 . 密 封 圈 3 . 滚 动 轴 承 4 . 螺 钉 5 . 前 端 盖 6 . 转 子 绕 组7 . 磁 钢 8 . 转 子 铁 芯 9 . 绝 缘 垫 片 1 0 . 槽 楔 1 1 . 换 向 器 1 2 . 机 座1 3 . 后 端 盖 1 4 . 刷 握 座 1 5 . 电 刷 1 6 . 弹 簧 1 7 . 含 油 轴 承2 . 2 总 体 参 数 设 计假 设 电 动 泵 作 动 力 源 时 翻 转 一 次 约 为 2 0 s 左 右 , 驾 驶 室 重6 0 0 k g , 则 :P =F 0 0 0 . 5 9 . 82 0= 1 5 0 一 定 的 安 全 系 数 , 本 设 计 额 定 功 率 3 0 0 W 。 电 机 额 定电 压 2 4 V , 额 定 电 流 1 6 A , 额 定 转 速 1 4 4 0 r / m i n , 起 动转 矩 倍 数 T*s t N= 4 . 5 , 防 护 等 级 为 I P 6 6 。 另 外 , 为 了 防 止 电 动 泵 长 时间 工 作 而 损 毁 电 动 机 , 在 电 动 泵 中 还 装 有 热 继 电 器 来 保 护 电 动 机 。2 . 3 永 磁 材 料 的 选 用钕 铁 硼 永 磁 材 料 的 显 著 优 点 是 剩 磁 高 ( 是 铁 氧 体 永 磁 的 3 ) 、 矫 顽 力 大 ( 是 铁 氧 体 永 磁 的 ( 3 4 ) 倍 , 是 铝 镍 钴 永 磁 的 1 0倍 ) , 最 大 磁 能 积 高 ( 是 铁 氧 体 永 磁 的 1 0 倍 , 是 铝 镍 钴 永 磁 的 8倍 , 是 稀 土 钴 永 磁 的 1 . 5 倍 ) , 可 以 用 较 小 的 体 积 提 供 较 强 的 磁场 。 因 此 本 设 计 选 用 钕 铁 硼 稀 土 永 磁 材 料 。3 主 要 尺 寸 计 算3 . 1 电 枢 直 径 的 计 算电 枢 直 径 以 下 公 式 计 算 : . 1 P 1 04!#n 中 : P 计 算 功 率 。P =1 + 2 $N / 1 0 03 $N / 1 0 0 #P : 电 机 额 定 功 率 ;!i 计 算 极 弧 系 数 ;A 电 磁 负 荷 , 电 磁 负 荷 由 永 磁 材 料 的 性 能 和 磁 路 尺 寸 决定 , 对 于 设 计 的 小 型 永 磁 直 流 电 动 机 , A = 3 0 0 A / c m 。B 气 隙 磁 密 ;# 电 机 长 径 比 , #=Le 本 设 计 取 0 . 6 7 ;n 电 机 转 速 , 这 里 n = 1 4 4 0 r / m i n ;短 距 因 数 , s i n!2p;其 中 , 电 机 线 圈 节 距 , % 为 极 距 %=!p。设 计 电 枢 直 径 6 1 m m 。3 . 2 永 磁 体 尺 寸 选 择3 . 2 . 1 永 磁 体 磁 化 方 向 长 度sK&r0( 1 - )式 中 : 外 磁 路 饱 和 系 数 ;K 气 隙 系 数 ; 气 隙 长 度 ;0 空 载 漏 磁 系 数 , 本 电 机 为 小 电 机 , 0= 1 . 3 3 ; 预 估 永 磁 体 空 载 工 作 点 ;&r 永 磁 材 料 相 对 回 复 磁 导 率 。设 计 磁 化 方 向 长 度 3 m m 。3 . 2 . 2 永 磁 体 轴 向 长 度 电 枢 长 度 #设 计 取 4 0 m m 。电 枢 计 算 长 度 Le f= 2 3 . 2 . 3 永 磁 体 内 径永 磁 体 内 径 Dm i= 2 设 计 的 磁 钢 , 如 图 2 所 示 。图 2 磁 钢3 . 3 电 枢 绕 组 的 设 计估 算 电 枢 绕 组 总 匝 数 N =6 0 a : ( 预 计 满 载 气 隙 磁 通 。(= !i%Le 1 0- 6式 中 : 感 应 电 动 势 初 算 值 + 2 $N / 1 0 03 $U N ;p 极 对 数 p = 2 ;电 机 额 定 转 速 , 1 4 4 0 r / m i n 。经 计 算 , 设 计 电 枢 绕 组 N = 7 0 4 匝 。4 试 验 及 结 论( 1 ) 将 设 计 的 电 机 在 模 拟 测 功 机 上 进 行