【正文】 （ ） 每個(gè)后輪要分擔(dān)的動(dòng)能為： 40%2r EE ?? （ ） 每個(gè)前輪所需總制動(dòng)力矩為： ff ET ?? （ ） 每個(gè)后輪所需總制動(dòng)力矩為： rr ET ?? （ ） 相應(yīng)每側(cè)摩擦襯塊應(yīng)提供的制動(dòng)力矩為： 39。 2rr TT? （ ） 本文以制動(dòng)負(fù)荷較大 的前制動(dòng)器為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。 輪 輞 的 尺 寸 為14inch(1mm=),直徑為 ，則根據(jù)《汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)匯編》 [6]取制動(dòng)盤(pán)直徑為： 第 13 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 355 .6 79%bD ?? () 制動(dòng)盤(pán)直徑越大則所需制動(dòng)力越小，有利于減小電磁鐵的尺寸，故盡量取較大盤(pán)徑，在這里我取 300mm。而襯塊的圓心角取值范圍 30~50o ，取 40o。 0 . 1 5 2 3 39 0 . 1 2 1922()39fT fp R d R d fp R R?????? ? ? ? ? ? ? （ ） 由 參考文獻(xiàn) [4]， f=～ ,取最大值 。3321322 ( )9fTpf R R ?? ? （ ） 扇形的摩擦襯塊面積為： 2 2 240 ( 0 . 1 5 0 . 1 ) 0 . 0 0 4 3 6 ( )360cSm?? ? ? ? 則壓力為 cP pS? =3806N 取安全系數(shù)為 ，則需要的制動(dòng)壓力 3806 =4187 N。 摩擦塊與制動(dòng)盤(pán)的間隙 第 14 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [7]取摩擦襯塊與制動(dòng)盤(pán)之間的間隙為 ～ ，考慮到以后摩擦襯塊的磨損，系統(tǒng)間隙，再加上摩擦襯塊的壓縮變形，為使電磁鐵銜鐵的行程有一定的余地，設(shè)計(jì)中取 ，則兩片摩擦塊總行程為 。fT （ N． m） 338 分配系數(shù) ? 制動(dòng)盤(pán)徑 bD （ mm） 300 每個(gè)前輪分擔(dān)動(dòng)能 fE （ J） 127335 制動(dòng)壓力 P（ N） 4187 機(jī)械增力 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對(duì)依靠電磁力制動(dòng)的制動(dòng)器而言，最簡(jiǎn)單的做法就是用電磁鐵去直接推動(dòng)摩擦襯塊，從而達(dá)到制動(dòng)的目的，但是這就需要很大的電磁力來(lái)推動(dòng)摩擦襯塊。所以，為盡量減小其尺寸要采取使用增力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的措施。 連桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)要求的有限輸入、輸出運(yùn)動(dòng)，輕微的制造誤差對(duì)輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響很小，制造費(fèi)用便宜，鉸鏈的磨損較輕。 它的主體部分是一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄的的一端與機(jī)架鉸接，另一端連接連桿。 圖 連桿增力機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)自由度分析 任一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件具有三個(gè)自由度， 當(dāng)與另一構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，他們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就受到了約束，相應(yīng)地自由度也隨之減少。若機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件數(shù)目為 N(包括機(jī)架 )，低副數(shù)目為 PL,高副數(shù)目為 Pb，則機(jī)構(gòu)的自由度為： F=3(N1)2PLPb () 如圖 ，在該方案中，構(gòu)件數(shù) N=6,全部為低副，則 PL=7,Pb=0,則 F=3(N1)2PL=3 (61)2 7=1 () 說(shuō)明此時(shí)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律唯一，即該方案可行，設(shè)計(jì)正確合理。 此點(diǎn)的力平衡方程為： X方向： 23c o s c o s 0FF??? ? ? （ ） Y方向： 2 3 1sin sin 0F F F??? ? ? （ ） 由方程（ ）及 F2=F3得 12 2sinFF ?? （ ） 39。2F 的分力 21F 是頂桿對(duì)側(cè)壁的作用力，分力 22F 是頂桿對(duì)摩擦襯塊的推力。二者之間的配合間隙較小時(shí)，滑柱所受到的由其導(dǎo)向孔施加的載荷，可抽象為線性分布載荷；當(dāng)滑柱與其導(dǎo)向孔之間的配合間隙較大時(shí)，滑柱所受的載荷可抽象為其導(dǎo)向孔兩端孔緣處承受集中載荷。 相應(yīng)的增力系數(shù) 1 1 2111 ()122F N N f Ltgi tgF tg L? ????? ? ? （ ） 為簡(jiǎn)化計(jì)算，可取 12i tg?? （ ） 第 18 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） i ?? 的關(guān)系如圖 。 增力機(jī)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸的確定 由前面的計(jì)算可知，增力比在小范圍內(nèi)與角度成線性關(guān)系。 采用作圖法，可獲得兩個(gè)運(yùn)動(dòng)端的位移情況，如圖 所示。為了消除銜鐵在制動(dòng)末與磁軛的撞擊，應(yīng)使鉸桿工作在極限位置 0??（ ） 之前。 第 19 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 圖 初始與制動(dòng)末位移角度關(guān)系 則分別按初始和制動(dòng)末的增力比，所需電磁力如表 所示。 表 增力機(jī)構(gòu)主要尺寸 厚度（ mm） 兩端內(nèi)孔徑 (mm) 外圓半徑 (mm) 兩圓孔的中心距 (mm) 長(zhǎng)臂連桿 6 8 18 35 短臂連桿 6 8 18 25 第 20 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 章 電磁鐵設(shè)計(jì) 由于沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)電磁鐵方面的知識(shí)，對(duì)電磁鐵的磁場(chǎng)沒(méi)有一套完整的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，因此要憑借一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際資料 [12][13] [14][15][21]。 本位在參考了眾多關(guān)于電磁器件的設(shè)計(jì)計(jì)算資料以后進(jìn)行了匯總，并提出一套自己 的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。目前廣泛開(kāi)發(fā)的主要是直流電磁鐵。根據(jù)配用機(jī)械的不同，直流電磁鐵可分為長(zhǎng)行程和短行程兩種。盤(pán)式結(jié)構(gòu)直流電磁鐵的特點(diǎn)是鐵芯特別大，可以在非常短的行程內(nèi)獲得極大的電磁吸力。 麥克斯韋在電場(chǎng)、磁場(chǎng)基本定律的基礎(chǔ)上，通過(guò)抽象和概括，建立經(jīng)典電磁場(chǎng)理論。 式（ ）是關(guān)于磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間的聯(lián)系的公式，其意義是在任何電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度沿任意封閉曲線的線積分，等于通過(guò)該封閉曲線所包圍面積的磁通量隨時(shí)間的變化率的負(fù)值。 式（ ）是關(guān)于變化電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間聯(lián)系的公式，它表示在任何磁場(chǎng)中 ，磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線的線積分，就等于通過(guò)該閉合曲線所包圍面積內(nèi)的全部電流。 電磁感應(yīng)定律是式（ ）的一個(gè)特例，其形式如下： ddeNdt dt??? ? ? ? （ ） 式中 ： e 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ? 磁鏈 N 勵(lì)磁線圈匝數(shù) 第 22 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） ? 磁通量 電路中的電壓有如下關(guān)系： du iR e iR dt?? ? ? ? （ ） 式中 ： u 電網(wǎng)電壓 i 勵(lì)磁線圈電流 R 線圈電阻 全電流定律是式（ ）的特例，形式為： l H dl iN???? （ ） 作為磁路計(jì)算基本關(guān)系是磁路的基爾霍夫第一定律和磁路的基爾霍夫第二定律。它表明在磁路中的任一節(jié)點(diǎn)處，流入該點(diǎn)的諸磁通之和等于流出該點(diǎn)的諸磁通之和。 電磁鐵 設(shè)計(jì)步驟 通常，在設(shè)計(jì)電磁鐵之前，應(yīng)當(dāng)了解其所牽引機(jī)械的負(fù)載特性。本文的負(fù)載反力特性與起重性質(zhì)的負(fù)載反力特性相似。電磁吸力一般應(yīng)大于負(fù)載反力，即吸力特性必須在負(fù)載反力特性的上方。 （ 2）初步計(jì)算 在選定結(jié)構(gòu)類(lèi)型之后方可對(duì)電磁鐵進(jìn)行初步計(jì)算。鐵芯的主要尺寸有：鐵芯橫截面積、極帽截面積、鐵芯長(zhǎng)度、軛鐵截面積、銜鐵截面積和鐵芯窗口面積；線圈的主要參數(shù)有：線圈高度、線圈厚度、線圈窗口面積、導(dǎo)線直徑、線圈匝數(shù)以及線圈的勵(lì)磁安匝。如果遇到這樣的情況必須做必要的修正。在初步計(jì)算中，一般是從滿足打開(kāi)位置上的吸力要求出發(fā)，未考慮到閉合位置上的吸力要求，也為考 慮到動(dòng)作時(shí)間以及返回系數(shù)方面的要求。 初步計(jì)算 設(shè)計(jì)要求：該電磁鐵為直流電磁鐵，最大能產(chǎn)生 1480N 的吸力，工作電壓 36V 。為降低電磁鐵中渦流的影響，應(yīng)采用電阻率大的磁性材料。 在磁路計(jì)算時(shí)，作如下假設(shè)： （ 1）磁通在鐵芯上是均勻分布的； （ 2）漏磁通是從鐵芯表面垂直漏出； （ 3）電磁鐵行程足夠短，計(jì)算氣隙磁導(dǎo)時(shí)忽略其邊緣擴(kuò)散漏磁通； （ 4）磁路是線性的，即有如圖 磁化曲線。 取 IW?? （ ） 對(duì) B? 其合理選擇非常重要。 通常鐵芯柱的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是取其所用磁性材料的磁化曲線切 點(diǎn)附近的數(shù)值。在初算中，對(duì)于短行程電磁鐵， B? 值可取 ～ ，對(duì)于短時(shí)工作制或反復(fù)工作制的電磁鐵， B? 可以取大一些，以提高材料利用率 [15]。 電磁鐵的銜鐵在 運(yùn)動(dòng)末與軛鐵極面間的氣隙由前計(jì)算取 ,即 ，則磁路 第 25 頁(yè) 共 37 頁(yè) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 中總的空氣氣隙為 。設(shè)內(nèi)外鐵芯截面積分別為 Sl,So,有 Sl=S0。 （ 2）確定線圈截面積 Sq及線圈槽寬 由于導(dǎo)線在繞制線圈時(shí)導(dǎo)線與導(dǎo)線有間隙，設(shè)導(dǎo)線截面積總和與線圈截面積之比為Hf ，稱之為填充系數(shù)，一般取 Hf =；設(shè) j 為電流密度，一般取 j=4～ 6A/mm2。39。39。 mm? ， 39。 （ 3）外鐵芯直徑 由內(nèi)外鐵芯截面積相等，可設(shè)其徑向?qū)挾葹?b 則 ? ? ? ?22[ 2 5 2 2 .5 2 5 2 2 .5 ] 1 6 0 0lbS? ? ? ? ? ? ? （ ） 解得 b=，取 6mm 則外鐵芯外直徑 2 107d mm? （ 4）極帽尺寸的確定 極帽尺寸的選取 [14]由下式確定： 2 jdC d? （ ） 式中 ： 2C 計(jì)算系數(shù)，一般取 jd