【正文】 時(shí)，其長度尺寸及體積大小均發(fā)生變化，去掉外磁場后，其又恢復(fù)原來長度與體積的現(xiàn)象被稱為磁致伸縮或磁致伸縮效應(yīng)。從1842年焦耳發(fā)現(xiàn)了磁致伸縮現(xiàn)象開始，人們對(duì)磁致伸縮材料的研究一直沒有停止過。1989年全世界TerfenolD合金產(chǎn)量僅為100kg，1993年約1 000kg，1995年達(dá)到10 000kg，而到1999年已達(dá)到70 000kg。目前，國際上經(jīng)營GMM業(yè)務(wù)的企業(yè)主要有美國ETREMA公司、英國稀土制品公司、日本住友輕金屬公司等。國內(nèi)在80年代后期開始進(jìn)行材料性能與制備研究。北京科技大學(xué)研制的GMM材料在國內(nèi)外20家單位試用，效果良好。另外，2004年經(jīng)全國稀土標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)審定，由甘肅天星稀土功能材料有限公司制定的“鋱鏑鐵大磁致伸縮材料”標(biāo)準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)，該種材料國家標(biāo)準(zhǔn)的建立，對(duì)保護(hù)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國際上占據(jù)制造該種材料的技術(shù)制高點(diǎn)有重要意義。作品研究的意義現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著線控技術(shù)方向發(fā)展。隨著汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降，電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，將使汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展迎來線傳電控時(shí)代. 基于超磁致伸縮材料（簡稱GMM）磁致伸縮系數(shù)高、磁致伸縮變形的線性范圍大、輸出應(yīng)力大、響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒級(jí)、頻率特性好、頻帶寬、耐高溫、穩(wěn)定性好、可靠性高等特性，設(shè)計(jì)出以GMM材料為驅(qū)動(dòng)源的汽車線控制動(dòng)系統(tǒng)。其系統(tǒng)如圖3所示： 轉(zhuǎn)速傳感器 踏板傳感器 電子控制單元 GMM制動(dòng)模塊 電源 通信 圖 3 線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板傳感器用來接收駕駛員的制動(dòng)意圖，制動(dòng)過程中，踏板轉(zhuǎn)角傳感器不斷地將踏板轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將其輸入到電控單元，ECU根據(jù)輪速傳感器、踏板傳感器輸入的信號(hào)及其他各種信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，將控制信號(hào)輸入到GMM制動(dòng)模塊，GMM模塊根據(jù)電流大小輸出所需制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死、驅(qū)動(dòng)防滑等功能。設(shè)計(jì)方案原理如圖4所示： 圖 4 設(shè)計(jì)方案 （a） 柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖 （b） 微元的幾何尺寸圖 5 柔性鉸鏈計(jì)算分析圖為了計(jì)算柔性鉸鏈的偏轉(zhuǎn)角與所施加外力矩之間的關(guān)系，我們查閱相關(guān)文獻(xiàn)，文獻(xiàn)[對(duì)柔性鉸鏈的轉(zhuǎn)角與剛度的計(jì)算過程簡單，精度也比較高。在圓心角θ處截取微元，如圖（5 ( b））所示，其中微元厚度a=t+2R2Rcosθ，長度為du=d(Rsinθ)，繞z軸的慣性矩Iz， Iz=ba3/12。如圖6所示，Mz=FL 圖 6 柔性鉸鏈GMM的最大輸出力F約為2000N，L=80mm；Mz=160Nm ；繞z軸的偏轉(zhuǎn)角為：令s=R/t有 弓形柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)剛度為：把h=19mm，t=5mm，R=，b=25mm ，θ=32176。； k= 。國外公司主要有美國邊緣技術(shù)公司(ETREMA)、瑞典菲羅公司(FEREDUNAB)、英國稀土制品公司(PabnsonMatthcy)、日本 TDK 公司；國內(nèi)主要有包頭稀土研究院、臺(tái)州市椒光稀土材料有限公司、甘肅天星稀土功能材料有限公司、有研稀土新材料股份有限公司、北京磁伸稀土技術(shù)發(fā)展有限公司等。另一方面，GMM在美國、日本都屬于禁止出口材料，直接從國外購買比較困難。GMM棒通過磁場驅(qū)動(dòng)，磁場范圍的確定依據(jù)材料的特性，下圖為天星公司所提供的GMM產(chǎn)品的λH關(guān)系。B點(diǎn)之后，λ隨H上升明顯變緩，且線性也差。圖 7 GMM的關(guān)系 磁致伸縮材料在外磁場作用下發(fā)生形變，產(chǎn)生磁－機(jī)轉(zhuǎn)換效應(yīng)，可用以下方程描術(shù),文獻(xiàn)[21]：S=S(σ,H)式中：ｓ為磁致伸縮材料的磁致伸縮應(yīng)變；σ為外加壓力；Ｈ為外加磁場強(qiáng)度，由于σ?guī)缀醪蛔?，所以?yīng)變僅與Ｈ有關(guān)，而磁場強(qiáng)度的大小取決于驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)和長度，即線圈的尺寸?？招木€圈中心線上磁場強(qiáng)度分布為：式中，n1和n2分別為線圈單位長度上和單位高度上的匝數(shù)，Hx為線圈軸線上至中心ｏ距離為x的點(diǎn)ｐ的磁場強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)線圈磁動(dòng)勢(shì)主要加載在GMM棒上，根據(jù)H型柔順機(jī)構(gòu)，線圈以外有很大的空氣系，漏磁比較大，根據(jù)安培環(huán)路定理，同時(shí)考慮漏磁的影響，磁路可表達(dá)為：NI=kcH l式中，kc為考慮漏磁時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈的補(bǔ)償系數(shù)。實(shí)際工作中，線圈的電流密度有一定的要求，各種工作制下電流密度J取值如下：長期工作制： J=2A/mm2反復(fù)短時(shí)工作制： J=5～12A/mm2短時(shí)工作制： J=13～30A/mm2本作品中的線圈按長期工作制取值，則有：通過優(yōu)化，確定線圈外徑a2，也就是在滿足上式約束下，使線圈的電磁轉(zhuǎn)換效率最高。式中：α=a2/a1，β=l/2a1經(jīng)計(jì)算，外徑a2為38mm。 表 2 線徑的排繞系數(shù)和疊繞系數(shù)線徑d（mm）排繞系數(shù)kl疊繞系數(shù)kr≤～～表2線徑的排繞系數(shù)和疊繞系數(shù)，那么則有：經(jīng)計(jì)算，我們查了常用的漆包線規(guī)格尺寸， ，它的主要參數(shù)如表3所示：表 3 漆包線規(guī)格導(dǎo)線直徑d（mm）漆包線最大外徑dm（mm）單位長度電阻Rl（ω/m）驅(qū)動(dòng)線圈電阻為15?。②、柔性鉸鏈包括四個(gè)切口和兩個(gè)柔性軸——兩個(gè)一對(duì)切口之間最薄弱的部分，其中兩個(gè)切口為左搖臂和連接臂之間的開口，另兩個(gè)切口將右搖臂和連接臂的開口。③、切口的末端為圓形通孔，可防止應(yīng)力集中對(duì)機(jī)構(gòu)的損傷。⑤、H型柔順機(jī)構(gòu)左搖臂、右搖臂、連接臂與柔性鉸鏈由一塊彈簧鋼切割而成，整體性好，制造工藝簡單。MEGA8單片機(jī)接收和監(jiān)控踏板傳感器及車輪轉(zhuǎn)速傳感器電信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào)，通過改變脈寬調(diào)制器（PWM）占空比，調(diào)節(jié)直流電源控制輸出電流和輸出電壓， 達(dá)到控制GMM線圈，實(shí)現(xiàn)剎車制動(dòng)的目的。電路采用高性能運(yùn)放LM358,基于汽車蓄電池電壓的級(jí)別，采用12V單電源供電模式。電路采用高性能比較器LM393實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)同樣使用12V供電，與車載供電系統(tǒng)完全兼容。圖 14 Sepic變換器結(jié)構(gòu)如圖14所示，直流電源主電路采用Sepic變換器，由于所設(shè)計(jì)GMM線圈的控制電壓需要在0—30V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而車載蓄電池的電壓只有12 V ,所以采用新穎的Sepic變換器，以實(shí)現(xiàn)直流電壓的升降壓調(diào)節(jié)。將踏板傳感器信號(hào)劃分成如表5所示區(qū)間，并對(duì)晶閘管輸出電壓進(jìn)行控制。MEGA 8通過計(jì)算產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)（PWM），對(duì)PWM產(chǎn)生的電流信號(hào)是否滿足要求進(jìn)行判斷，若不滿足要求繼續(xù)寫入MEGA 8重新得到PWM，若滿足要求則固定直流電源的輸出電壓，進(jìn)而控制剎車片，達(dá)到制動(dòng)目的。、作品的創(chuàng)新點(diǎn)①、制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單：采用線控技術(shù)取代了液壓管路系統(tǒng)。③、執(zhí)行器為H型柔順機(jī)構(gòu)：采用H型柔順機(jī)構(gòu)無摩擦、無間隙、無潤滑，能夠提高傳動(dòng)效率。、作品的優(yōu)點(diǎn)與不足、作品的優(yōu)點(diǎn)線控制動(dòng)與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比：①、系統(tǒng)更加環(huán)保：采用線傳技術(shù)， 取代液壓油路。③、滿足汽車輕量化：由于取消真空助力裝置、制動(dòng)主缸、比例分配閥、壓力調(diào)節(jié)裝置、管路等，使結(jié)構(gòu)更簡單，從而減輕了整車質(zhì)量。、作品的不足①、GMM材料需要磁場驅(qū)動(dòng)，而磁場是由線圈產(chǎn)生的，由于受線圈尺寸的限制使得線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源不能做的很大。③、由于時(shí)間限制，控制策略較為簡單（采用查表法） ，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面還需完善。、作品的推廣前景基于GMM線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快、環(huán)保、易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 ，可廣泛應(yīng)用于礦井提升機(jī)制動(dòng)、電梯制動(dòng)、機(jī)械設(shè)備制動(dòng)、汽車制動(dòng)等領(lǐng)域。針對(duì)上述兩方面原因，在后期將給出如下解決方案： ①、對(duì)于線圈發(fā)熱可以采用水冷、風(fēng)冷等方式進(jìn)行降溫，防止線圈受到破壞。控制系統(tǒng)的完善作品對(duì)控制系統(tǒng)做了初步設(shè)計(jì)，但并不完善，需要進(jìn)一步優(yōu)化，要實(shí)現(xiàn)精確的控制還需要進(jìn)一步的研究。GMM器件的性能已被證明優(yōu)于壓電陶瓷換能材料,在軍民兩用高科技領(lǐng)域具有難以估量的應(yīng)用前景?；贕MM材料的頻率高與伸縮性，可以運(yùn)用在自動(dòng)生產(chǎn)車間，對(duì)微型元件進(jìn)行焊接。當(dāng)電流改變，磁場強(qiáng)度變化，引起GMM伸縮產(chǎn)生形變的伸縮量發(fā)生改變，調(diào)節(jié)需要焊接的深度，使焊接牢固。將GMM材料運(yùn)用在微型電焊機(jī)上，可以精準(zhǔn)穩(wěn)定的定位微型元件的焊接接頭，將接頭焊接的更加牢固。 產(chǎn)品專利目前本公司正在申請(qǐng)專利，公司正式成立以后，將對(duì)我們的產(chǎn)品申請(qǐng)一系列的專利，具體包括: ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)名稱、外形、可調(diào)式技術(shù)等。、 產(chǎn)品的適用范圍我們的產(chǎn)品可以應(yīng)用于轎車中、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、航空等領(lǐng)域。(詳細(xì)請(qǐng)見第七章)、 費(fèi)用估算人員工資：技術(shù)工（公司20人）3000元/月，普通員工（公司18人）1700元/月，廠部管理人員（4人）2500元/月。每月電費(fèi)=115200*=，, 每月水費(fèi)=400*=540元。每批產(chǎn)品生產(chǎn)成本為109125元。固定成本：固定資產(chǎn)折舊按機(jī)器設(shè)備使用壽命為5年計(jì)算，生產(chǎn)一批產(chǎn)品所需時(shí)間為7個(gè)工作日，每月可生產(chǎn)4批。表21 GMM材料生產(chǎn)成本（100件計(jì)算） 單位：元GMM材料168000工資90600彈簧鋼10000線圈16000動(dòng)力（電費(fèi)）折舊71700修理100管理費(fèi)用10000水費(fèi)540廢品支出100廠房支出4770000其他（包裝等）500運(yùn)輸200總計(jì) 根據(jù)原材料市價(jià)、人工、以及其他費(fèi)用估計(jì)，生產(chǎn)ＧＭＭ汽車制動(dòng)系統(tǒng)每件成本為4365元，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，具有明顯的規(guī)模效應(yīng)。 有形產(chǎn)品現(xiàn)有市場上有ＡＢＳ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)：１、ABS制動(dòng)系統(tǒng)（電子式氣壓）半掛車ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)汽車ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)系列產(chǎn)品 期望產(chǎn)品未來生產(chǎn)出ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)并且含有核心ＧＭＭ棒產(chǎn)品。 短期目標(biāo)目前世界技術(shù)研發(fā)部已開發(fā)出ＡＢＳ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)入一個(gè)成熟期，在不久將來將被ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)所取代。 中長期目標(biāo)本公司技術(shù)研發(fā)部還在進(jìn)一步研究ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)，如果獲得階段性成功還將繼續(xù)進(jìn)行ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)項(xiàng)目完善，產(chǎn)品開發(fā)前景將不可限量。因此，ＧＭＭ汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)扮演了一個(gè)突破口的角色，一旦為市場所認(rèn)可，為汽車制造商和消費(fèi)者所信賴，本公司將進(jìn)一步推出其他的產(chǎn)品線和產(chǎn)品項(xiàng)目，豐富本公司的產(chǎn)品組合，為汽車制造商提供更優(yōu)越的服務(wù)，讓其滿意放心，為公司股東帶來更穩(wěn)定、更豐厚的利潤。 售中服務(wù)汽車組裝商在購買當(dāng)中，回答提問、提供和推薦產(chǎn)品、介紹性能特點(diǎn)等。 售后服務(wù)購買以后，對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)和使用指導(dǎo)，代包裝和運(yùn)輸，提供零配件和備用件，包退包換、定期走訪等。第三章 市場分析我國現(xiàn)有的制動(dòng)系統(tǒng)，主要以液壓式為主。在國內(nèi)五大車系（歐洲系、美系、日系、韓系和本土系）中，日、韓系自我利益保護(hù)比較嚴(yán)重、排外心態(tài)比較突出，歐系和美系由于實(shí)行“全球化采購”的原則，體系相對(duì)比較開放，國內(nèi)企業(yè)只要符合他們的品質(zhì)、價(jià)格和供貨能力要求，就有機(jī)會(huì)進(jìn)入到他們的配套體系中。之后是日本電裝、上海制動(dòng)器和武漢天合。而我們的產(chǎn)品只要在價(jià)格合理及品質(zhì)保證上獲得較好效應(yīng)，將會(huì)贏得很大市場。（1）現(xiàn)有市場現(xiàn)在市場上擁有的是傳統(tǒng)的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（即ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)），在市場上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，但是由于這類產(chǎn)品有許多缺陷，而我們公司在原有的產(chǎn)品上研發(fā)出了新的產(chǎn)品（即ＧＭＭ防抱死制動(dòng)系統(tǒng)），但因?yàn)槲覀兊漠a(chǎn)品現(xiàn)在只屬于科技創(chuàng)新類產(chǎn)品，還未生產(chǎn)出實(shí)用的產(chǎn)品，因本公司資金不足和規(guī)模較小。在國內(nèi)暫無有同我公司制造相同GMM線控制動(dòng)系統(tǒng)廠商；而且未來生產(chǎn)廠商并沒有相關(guān)技術(shù)和發(fā)明專利使用權(quán)。在不計(jì)國外市場情況下，在國內(nèi)廠商市場留下的空白是更具有誘惑力的，可以說擁有的市場前景是巨大的。（2）屬性國外的消費(fèi)廠商對(duì)于產(chǎn)品后期的推廣方面，只要在“價(jià)格”和“質(zhì)量”上比國外高新線控制動(dòng)產(chǎn)品取得更大的優(yōu)勢(shì)，以及在國內(nèi)消費(fèi)廠商的對(duì)外優(yōu)勢(shì)競爭的模式下，屬外商性質(zhì)駐中國本土的廠商們，勢(shì)必會(huì)更傾向考慮我們的產(chǎn)品。是繼打開國內(nèi)新市場之后，在原有產(chǎn)品上再創(chuàng)新，而后陸續(xù)興起的新的機(jī)遇和市場。現(xiàn)有的一些線控制動(dòng)系統(tǒng)，大都是電動(dòng)式、液壓式等復(fù)雜且不環(huán)保，并且在靈敏度，即汽車控制反應(yīng)時(shí)間上也不是最佳。現(xiàn)在隨著國家大規(guī)模投入創(chuàng)新安全生產(chǎn)的需要，更環(huán)保，更安全，更高效的制動(dòng)系統(tǒng)在汽車革新上的運(yùn)用已經(jīng)形成非常迫切的市場需要。所以，我們的產(chǎn)品的市場空間非常之大。其中最主要的競爭對(duì)手有青島威伯科汽車控制系統(tǒng)公司、陜西和慶機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司等。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，國家的政策支持，我們的技術(shù)將在不久就可以生產(chǎn)出實(shí)用的產(chǎn)品，這將是一場技術(shù)的革命，也為祖國在這方面技術(shù)的空白畫上了一筆。本國的好技術(shù)，人民都會(huì)支持的。為此，我們應(yīng)該做到：始終以最好的產(chǎn)品和最合理的價(jià)格，以及不斷翻新和改進(jìn)與其他競爭者競爭。(估計(jì)銷售量)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，同比分別增長48%和46%，總銷量首次超越美國，成為世界第一。其中，基本型乘用車(轎車)，%；多功能乘用車(MPV)，同比增長77%；運(yùn)動(dòng)型多用途乘用車(SUV)，同比增長82%。根據(jù)產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢(shì)，以及我們做的市場調(diào)研和營銷活動(dòng)，我們預(yù)測：第一年平均每50輛轎車會(huì)有一個(gè)裝配我們的產(chǎn)品，%。研究中心在全國范圍進(jìn)行了汽車制動(dòng)器市場問卷調(diào)查，主要目的是通過調(diào)查了解汽車制動(dòng)器的市場狀況，采用分層抽樣和隨機(jī)抽樣相結(jié)合的抽樣方法，調(diào)查了汽配市場發(fā)展成熟的北京、上海、廣州、杭州、成都等城市的一級(jí)經(jīng)銷/代理商、4S/3S店、特約維修服務(wù)站、汽車修理廠、汽配城商戶（二三級(jí)經(jīng)銷/代理商），調(diào)查內(nèi)容包括經(jīng)銷商對(duì)制動(dòng)器的品牌認(rèn)知，各品牌的市場覆蓋，經(jīng)銷商進(jìn)貨渠道等方面。具體調(diào)查的樣本分布情況如下： 從調(diào)查的數(shù)據(jù)可以看出，本公司最主要的銷售對(duì)象是汽車配城商戶。公司的短期發(fā)展策略，長期發(fā)展策略，以及以