【正文】 第 6 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 主要零部件有制動盤、分泵。Duesenberg Eight 車率先使用了轎車液壓制動器，但到 20 世紀 50年代，液壓助力制動器才成為現(xiàn)實。這時，開始出現(xiàn)真空助力裝置。 第 4 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） （ 2） 電磁鐵組件的設(shè)計和理論分析，根據(jù)所需的制動力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)（如線圈的匝數(shù)、線圈的勵磁電流、鐵心的尺寸等） 圖 設(shè)計總 體方案框圖 直流電磁鐵 控制總成 電源 制動卡鉗 機械增力機構(gòu) 第 5 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 章 制動系統(tǒng)的歷史 制動系統(tǒng)的歷史 車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面扮演著至關(guān)重要的角色，隨著車輛技術(shù)的進步和汽車行駛速度的提高，這種重要性日漸突出。采用工具軟件輔助設(shè)計，并做出一個較為合理的電制動器結(jié)構(gòu)，使之能滿足制動要求。 設(shè)計步驟 汽車電磁制動器的研究設(shè)計在 國 外早已經(jīng)有所成果，在國內(nèi)還處于探索狀態(tài)。遵循這一設(shè)計方案，要研究的內(nèi)容主要包括三部分： （ 1） 制動器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，包括機構(gòu)整體構(gòu)造，關(guān)鍵零件的設(shè)計。 汽車電磁制動器 利用直流電磁鐵代替氣缸、油缸作 為制動動力源，通過一定的機械增力機構(gòu)來加以放大，用以推動摩擦襯塊。此外，電磁抱閘制動器在電梯和起重機絞盤用的電磁盤式制動中已得到成熟應(yīng)用 [3]。制動時，通過電磁鐵的作用，使他緊貼著轉(zhuǎn)動盤，就能阻止車輪的轉(zhuǎn)動，當(dāng)電流中斷后，彈簧又把摩擦盤縮回，車輪又可以自由轉(zhuǎn)動。 從制動器發(fā)展歷史上看，在 1989 年，克里夫 蘭的埃安斯佩里設(shè)計的一輛電動汽車就采用前輪電磁盤式制動器 [2]。對電磁鐵的研究前人已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，這可以作為研究的理論基礎(chǔ)。 第 3 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁鐵作為一種動作元件得到越來越廣泛的應(yīng)用。針對目前對電制動系統(tǒng)研究的加強趨勢，并綜合研究了電制動領(lǐng)域的相關(guān)知識，提出一種思路和實施方案。 在完成電磁制動器的理論設(shè)計后，還要用繪圖軟件繪制電磁制動器的模型，這樣 才能對設(shè)計出的電磁制動器 的理論分析和計算 做出直觀的 檢驗和完善。一般電磁鐵有交流和直流兩種供電方式。 考慮到連桿機構(gòu)具有設(shè)計簡單，制造費用便宜，鉸鏈的磨損較輕且輕微的制造誤差對輸出動態(tài)響應(yīng)的影響很小等有點，本次設(shè)計初步?jīng)Q定采用連桿增力機構(gòu)。 電磁制動器 在滿足 轎車常規(guī)制動性能要求 的前提下，還必須考慮到如何充分利用汽車的有限空間。在明確了課題的目標之后，就需要熟悉汽車電磁制動器的設(shè)計方法和流程。 首先需要了解的是汽車電磁制動器的使用性能和設(shè)計要求 。設(shè)計的最終成果是能滿足轎車常規(guī)制動的性能要求。 本說明書共分為 4章，第一章課題分析與方案論證 ；第二章對制動系統(tǒng)進行歷史的回顧和未來的展望；第三章對制動器的增力機構(gòu)進行分析和設(shè)計；第四章對制動器的核心部件電磁鐵進行分析設(shè)計。和傳統(tǒng)的氣壓式、液壓式制動器相比，電磁制動器有其突出的優(yōu)點，正受到越來越多的重視 。 伴隨著第一輛汽車的誕生，汽車制動器的研究就已經(jīng)開始，從一開始的簡單的機械裝置制動到氣壓制動、液壓助力制動和如今的電子控制液壓制動器先后出現(xiàn) 在汽車上面。 能源危機作為當(dāng)前社會的主要矛盾之一卻不能阻止人們對速度的追求，因此 車 輛制動系統(tǒng)性能 的 好壞直接關(guān)系到人 們的生命 安全 和財產(chǎn)安全。 第 1 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 汽車電磁制動器 優(yōu)化 設(shè)計 序 言 隨著社會生產(chǎn)力水平的提高，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車的制造工藝也在不斷的提升。人們在滿足了日常出行便利的情況下，對汽車的安全性能越來越注重。 一直以來 國內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)和科研部門都非常重視汽車新型制動系統(tǒng)的研發(fā)。 電磁制動器是一種新型制動器，國外己用到拖車尤其是房車的制動上，而國內(nèi)在這方面的研究還處于起步階段。 首先用電纜代替管路，提高了制動器的靈敏度，冗余電路的加入也很方便，可靠性高，安裝方便，尤其是主、掛車的制動系統(tǒng)連接更簡單可靠，并永遠避免了泄漏和氣阻現(xiàn)象 ； 其次，控制器設(shè)計方便，易于實現(xiàn) ABS，因此代表了制動器的發(fā)展趨勢，為汽車線控操縱實現(xiàn)車輛自動化、智能化提供了必備部件。其中重點是機械增力機構(gòu)和電磁鐵的設(shè)計。 第 2 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 章 課題分析與方案論證 課題任務(wù)分析 本課題的主要任務(wù)是對汽車電磁制動器進行優(yōu)化設(shè)計，完成電磁制動器的書面設(shè)計使之能滿足轎車常規(guī)制動的性能要求。如今馬路上的汽車越來越多，速度也越來越快，如何能在各種 突發(fā)情況下對汽車進行有效的制動一直是人們關(guān)注的話題，因此本次設(shè)計的電磁制動器必須滿足這一基本要求，只有立足在這一點上才能有目的地去完成這個課題。正所謂沒有規(guī)矩不成方圓，每個課題從開始到結(jié)束都有一定的步驟需要去完成，只有掌握了汽車電磁制動器的設(shè)計方法和流程，才能明確每一步需要做什么、怎么做、要達到什么要求，這都是需要明確列出的。因此需要對制動器增力機 構(gòu)進行有效的設(shè)計計算，使其能以最小的空間占有率達到最大有效增力的效果。 電磁制動器的核心部件是電磁鐵?？紤]到汽車上的用電器以直流供電為主，而且直流電磁具有節(jié)能、壽命長，生產(chǎn)工藝簡單，具有交流電磁所不具備的低噪音等特點，因而選用直流電磁鐵作為設(shè)計對象。 方案論證 電制動以其潛在的優(yōu)勢引起業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。 （ 1） 項目實施的理論基礎(chǔ)。電磁鐵是一種成熟的將電磁能量轉(zhuǎn)換為機械能量的能量轉(zhuǎn)換裝置。 （ 2） 研究目標在現(xiàn)有技術(shù)條件下的可實現(xiàn)性。斯佩里用圓盤分別與各個車輪的輪轂連成一體，另有一個鑲有摩擦片的小圓盤。由此可見，用電磁鐵做制動器的執(zhí)行部分前人也曾做過，而且早于當(dāng)前占統(tǒng)治地位的液壓制動器。綜上所述，以電磁鐵作為制動器動作機構(gòu)在技術(shù)上可行。采用多種工具軟件輔助設(shè)計，并做出一個較為合理的電制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計，使之能滿足制動要求。 （ 2） 電磁鐵組件的設(shè)計和理論分析，根據(jù)所需的制動力矩確定出電磁鐵的相關(guān)參數(shù)（如線圈的匝數(shù)、線圈的勵磁電流、鐵心的尺寸等） （ 3） 制動性能分析與研究，對設(shè)計好的制動器研究器制動時間響應(yīng)，制動能力，噪音，發(fā)熱與散熱等問題。本次設(shè)計提出的總體方案 （ 如 圖 所示 ） ， 為利用直流電磁鐵代替氣缸、油缸作為制動動力源，通過一定的機械增力 機構(gòu)來加以放大，用以推動摩擦襯塊。遵循這一設(shè)計方案，要研究的內(nèi)容主要包括 兩 部分： （ 1） 制動器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，包括機構(gòu)整體構(gòu)造，關(guān)鍵零件的設(shè)計。 最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，那時的車輛質(zhì)量比較小，速度比較低，機械制動就能滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自身質(zhì)量的增加，助力裝置對機械制動器來說顯得十分必要。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及汽車工業(yè)的發(fā)展，尤其是軍用車輛及軍用技術(shù)的發(fā)展， 車輛制動有了新的突破，液壓制動（如 圖 所示）， 是繼機械制動后的又一重大革新。 8 油管 圖 液壓助力制動器示意圖 在液壓鼓式制動器出現(xiàn)的若干年之后，人們又發(fā)明了液壓鉗盤式制動器，盤式制動器又稱為蝶式制動器（如圖 所示），顧名思義，是取其形狀而得名。制動鉗、油 管等。分泵固定在制動器的底板上固定不動。 (a) (b) 圖 盤式制動器 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，世界汽車技術(shù)領(lǐng)域最顯著的成就就是防抱死制動系統(tǒng)（ ABS）的使用和推廣。他的安裝大大提高汽車的主動安全性和操縱性。傳感器接受運動參數(shù)，如車輪角速度、角加速度、車速等傳送給控制裝置，控制裝置進行計算并與規(guī)定的數(shù)值進行比較后，給壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令。 1992 年ABS 的世界年產(chǎn)量已超過 1000 萬輛份，世界汽車 ABS的裝有率已超過 20%。 制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展 目前 液壓操縱仍然是最可靠、經(jīng)濟的方法，即使增加了防抱死制動系統(tǒng)功能后，傳統(tǒng)的油液制動系統(tǒng)仍然占有優(yōu)勢地位。當(dāng)制動踏板踏下時，主缸就將等量的油液送到通往每個制動器的管路，并通過一個比例閥 第 7 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 使前后制動力平衡。傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)發(fā)展至今，已是非常成熟的技術(shù)。因此結(jié)構(gòu)更簡捷，功能更可靠的制動系統(tǒng)呼之欲出。線控制動 （ BBW）是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，它不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)。它是用電子信息直接控制裝在輪缸上的電動液壓執(zhí)行器或電執(zhí)行器。隨著汽車電子化的發(fā)展，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電制動方向發(fā)展。但這種混合制動系統(tǒng)也只是全電制動系統(tǒng)的過渡方案。而線控制動控制因其巨大的優(yōu)越性，必將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的 傳動制動控制系統(tǒng)。 其主要包含以下部分： （ 1） 電制動器結(jié)構(gòu)和液壓制動器基本類似，有盤式和鼓式兩種； （ 2） 電制動控制單元（ ECU）接收制動踏板 發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。 電路制動系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： （ 1） 整個制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的制動油箱、制動 主缸、助力裝置。 圖 線控制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖 電制動是一個新生事物，要想全面推廣還有不少問題需要解決： 首先是驅(qū)動能源問題。 器大約需要 1KW的驅(qū)動能量。 其次是控制系統(tǒng)失效處理。因為不存在獨立的主動備用制動系統(tǒng) ，因此需要一個備用系統(tǒng)保證制動安全，不論是 ECU 元件失效，傳感器失效還是制動器本身、線束失效，都能保證制動的基本性能。車輛在運行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)。 電制動器的研究與發(fā)展 電制動器并不是一個新鮮的事物，它在其他領(lǐng)域如起重機絞盤制動、電梯制動等方面有廣泛的應(yīng)用。 EMB 技術(shù) EMB（電子機械式制動器）是飛機上使用的一種制動器，后來才開始在汽車上應(yīng)用。全電剎車系統(tǒng)形成 了以機輪速度和剎車力矩雙層負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 EMB 與傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)有著極大的差別，其執(zhí)行和控制機構(gòu)都需要重新設(shè)計。由于體積的限制，其結(jié)構(gòu)也必須巧妙而緊湊，減小電控制系統(tǒng)體積是整個 EMB系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的內(nèi)容。 圖 EMB原理框圖 電磁鼓式制動器 利用電磁鐵的制動器目前也正處于積極的研制狀態(tài) ，現(xiàn)在已經(jīng)有電磁鼓式制動器設(shè)計申 請國家專利，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。由于代替了傳統(tǒng)的液壓制動機構(gòu)，電磁制動系統(tǒng)不在使用液壓油，從而減少 第 10 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 了液壓油燃燒和泄漏的危險，提高了安全性，也減輕了車輛自身的重量。而且，電磁制動系統(tǒng)的制動效率優(yōu)于液壓系統(tǒng)。 圖 電磁鼓式制動器 第 11 頁 共 37 頁 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 章 電磁 制動器 增力 機構(gòu) 的設(shè)計 制動系統(tǒng)的分析 已知參數(shù) 本次設(shè)計以桑塔納 2021 作為設(shè)計對象，參數(shù)如表 所示。 每個前輪要分擔(dān)的動能為： 60%2f EE ??