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电磁制动器的原理与设计,电磁,制动器,原理,设计
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南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：电磁制动器的原理与设计指 导 教 师: 2010年 3 月 19 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一 本课题的目的及研究意义 自上世纪九十年代，尤其是加入WTO后，我国汽车工业得到了突飞猛进的发展，人们生活水平随着经济建设的发展不断提高，对生活质量的要求也在不断提高。2002年底我国小型客车的保有量在1000万辆以上，而且在今后若干年内还会以较高的增长速度增加，人们利用节假日出门旅游休闲正在成为时尚，如同目前发达国家的旅游业一样，不少旅游休闲人员要享受大自然（海边或山岭区域）的乐趣，出门自己驾车。今后我国的汽车将会得到更大的发展，而解决汽车的制动问题正是本课题研究成果的用武之地之一；其次，现在汽车工业是全球采购的模式，只要我们生产的电磁制动器性能优越、可靠、成本低，在国际市场上是很有竞争力的；再次，利用本课题的研究成果，提高制动器的制动效能，便于实现制动系统的实时控制，市场前景极为广阔。 电磁制动器的研制，可以促进汽车产品设计方法的发展、完善制动器评价体系和制动器性能的检测方法，可以提高企业的自主开放能力、创新能力和竞争能力，同时也推动汽车行业的技术进步。电磁制动器用于汽车或汽车列车的行车制动，可以显著的缩短制动时间和制动距离，从而可以避免许多交通事故。另外，随着车辆线控操作和汽车电子化的发展，电磁制动器代替传统的行车制动也是一种必然。 因此，研究开发具有自主知识产权的电磁制动器，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，同时也将会带来巨大的经济和社会效益。二 制动系统的现状与发展趋势 目前，液压操纵仍然是最可靠最经济，即使增加了防抱制动（ABS）功能后，传统的液压制动系统仍然占有优势地位。传统的制动控制系统只做一件事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后制动力平衡。而ABS或其他一种干预系统则按照每个制动器的需要对油液压力进行调节。传统的液压制动系统发展至今，已是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的不断提高，防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制程序（ESP）、主动避撞技术（ACC）等功能逐渐融入到制动系统中，越来越多的附加机构安装于制动线路上，这使得制动系统结构更加复杂，也增加了液压回路泄露的隐患以及装配、维修的难度。因此结构更简捷，功能更可靠的系统呼之欲出。 随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。线控制动（BBW）是未来制动系统的发展方向，它不同于传统的制动系统。因为其传递的是电，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反应时间。电制动系统首先用在混合动力制动系统车辆上，采用液压制动和点制动两种系统，但这种混合制动系统也只是一个过渡方案，因为当两套制动系统共存，是结构复杂，成本偏高。而线控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。 2010年40%的欧洲汽车将全部采用x-by-wire(即线控目标)，通用公司的Autonomy上已使用brake-by-wire,steer-by-wire。目前，研制新型制动器电磁制动器时机正合适。虽然近几年国内也有部分汽车配件企业和一些中外合资企业涉及到了拖车电磁制动器及其配件的制造，如桂林市汽车配件总厂生产10英寸和12英寸两种规格的电磁制动器，但基本上采用国外的商业成品技术，产品绝大数销往美国。该厂在我国申请了实用新型专利，其保护内容基本与国外50年前的一样，与目前国际同类产品相比还有很大的差距，国内电磁制动系统的研究工作才刚刚起步。三 电磁制动器的结构和原理 圆盘式电磁制动器主要由弹簧、摩擦片、端盖、动片、调节螺丝、电磁铁圆盘、线圈、轴等组成。摩擦片铆接在动片上，可随轴一起旋转，沿着电动机轴端的花键作轴向移动。动片外侧是端盖，内侧是电磁铁圆盘。当电动机介入电源时，制动器线圈同时通上直流电，电磁铁圆盘立即被吸上，使电磁铁内部的弹簧压缩，圆盘和端盖与摩擦片脱开，动片在空腔中可以自由旋转，制动器处于松闸位置，电动机开始旋转。若电机断电，制动器线圈同时断电，电磁铁圆盘失去吸力被弹簧顶回，于是动片被卡在端盖与圆盘之间，摩擦片与它们摩擦产生制动力矩，从而电机被制动。四 可行性分析 电制动以其潜在的优势引起业内的广泛关注,针对目前对电制动系统研究的加强趋势,并综合研究了电制动领域的相关知识,提出一种思路和实施方案。 （1）方案实施的理论基础。随着科学技术的发展，电磁铁作为一种动作元件得到越来越广泛的应用，电磁铁是一种成熟的将电磁能量转换为机械能量的能量转换装置。对电磁铁的研究，前人已经积累了丰富的经验，这可以作为研究的理论基础。 （2）研究目标在现有的技术条件下的可实现性。从制动器发展历史上看，在1898年，克利夫兰的埃安斯佩里设计的一辆电动汽车就采用前轮电磁盘式制动器。斯佩里用圆盘分别与各个车轮的轮毂连成一体，另有一个镶有摩擦片的小圆盘，制动时，通过电磁铁的作用，使它紧贴着转动盘，就能阻止车轮的转动，当电流中断后，弹簧又把摩擦盘收回，车轮又可以自由转动。由此可见，用电磁铁做制动器的执行部分前人也曾做过，而且早于当前占据统治地位的液压制动器。此外，电磁抱闸制动器在电梯和起重机绞盘用的电磁盘式制动中已得到成熟应用。 综上所述，以电磁铁作为制动器制动机构在技术上可行。参考文献1 郭孔辉，王会义.模糊控制方法在汽车防抱制动系统中的应用J.汽车技术，2000，10(3)：7-10.2 Pushkin Kachroo,Ming Qing. Modeling and control of electromagnetic brakes for enhanced braking capabilities for automated highway systemJ.IEEE Proceedings,1998:391-396.3 胡福保.船舶电气设备调试方法问答M.北京：国防工业出版社，1990.99-100.4 郑华耀.船舶电气设备及系统M.大连：大连海事大学出版社，2004.58-59.5 张孟俊，孙鸿航.汽车电子技术的现状与发展J.电子产品世界，2004（6上半月）：52-55.6 Prokop，Electric brake magnetP. United States：patent 4086684，June 7，1983.7 邹继斌, 刘宝延,崔淑梅. 磁路与磁场M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998.8 丁文，周会军，鱼振民.基于ANSYS二次开发的开关磁阻电机电磁场分析软件J.微 电机,2006,39(2):19-21.9 Mehdi Moallem, Chee-Mun Ong, Lewis E, U et al.Effect of Rotor Profiles on the Torque of a Switched-reluctance MotorJ.IEEE Trans. On IA, 1992, 28(2):364-369.10孙剑波，詹琼华.开关磁阻电机降噪的新结构探索J.微电机，2005，38（3）：7-9.11杨芳，曲广吉.空间对接机构差动式机电缓冲阻尼系统机构传动原理分析J.力学 与实践，2000，22(6)：51-54.12赵阳，曹喜滨，徐玉如.空间对接机构电磁制动器参数优化设计研究J.空间科学 报，2000，20(4)：366-372.13胡之光.电机电磁场的分析与计算M.北京：机械工业出版社，1982.14陈照章，魏巍等.磁路形状对电磁制动器制动安全性能的研究J.中国安全科学学 报，2005,15(10):53-56.15胡清桂，李成忠.汽车自动报警刹车实现方案J.微机算机信息，2006,3(8)：212- 214. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题所提出的总体方案为利用直流电磁铁代替气缸、油缸作为制动动力源，通过一定的机械增力机构来加以放大，用以推动摩擦衬块。采用多种工具软件辅助设计，并做出一个较为合理的电磁制动器结构设计，使之能满足制动要求。遵循这一设计方案，要研究的内容主要包括以下几个部分：(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) 应用三维软件进行设计、分析和绘制有限元云图。(3) 电磁铁组建的设计和理论分析，根据所需的制动力矩确定出电磁铁的相关参数（如线圈的匝数、线圈的励磁电流、铁心的尺寸等）(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，噪音，发热与散热,维修等问题。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：论述了我国电磁制动器的发展历史、主要研究方向和发展趋势，查阅资料比较完整，对电磁制动器相关的设计理论与技术有比较全面的了解。叙述条理清楚，文字表述正确，但对电磁制动器的理论方面论述不够。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：电磁制动器
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