文献综述-车用盘式电磁制动器的仿真分析
车用盘式电磁制动器设计-任务书
[2]吕应明.车辆电磁制动方案刍议，城市轨道交通，2007
[3]刘韶庆.汽车挂车电磁制动器控制系统，机械工程学报，2007.7
[4]宁晓斌，张文明等。用虚拟样机技术分析鼓式制动器的振动。有色金属2003(5)：105—107
[5]王铎，赵经文等。理论力学。北京：高等教育出版社，1997
4、详细设计制动器，设计非标件，绘制制动器装配图及及零件图。第8-12周（4月18日～5月20日）
5、提交正式设计，教师审核。第13-16月6日～6月10日）
7、整理所有材料，装订成册，准备答辩。第16周（6月13日～6月17日）
五、主要参考资料
[8]刘锦阳，洪嘉振。计算碰撞力的方法。上海交通大学学报，1999(6)：727．730
六、备注
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
整车质量：1100kg；车轮滚动半径286mm；
根据所给基本参数计算制动力，确定各制动盘、制动间隙、电磁力等参数。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
1、设计说明书一份，1.5万字以上；
2、盘式电磁制动器结构装配图一张、增力机构及制动盘等零件图若干张。制动器性能仿真及结果分析小论文一篇。共折合三张A0图纸。
四、设计（论文）进度安排
1、进行文献检索查，查看相关资料，对课题的基本内容有一定的认识和了解。完成开题报告。第1-2周（2月28日～3月11日）
2、初步确定设计的总体方案，讨论确定方案；对电磁制动器的各组成部分进行初步设计。第3-6周（3月14日～4月8日）
3、提交设计草稿，进行讨论，修定。第7周（4月11日～4月15日）
【毕业论文】盘式制动器制动系设计【2014年汽车机械专业答辩资料】
摘要
汽车制动系统直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速 公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益正大，为了保证行车安全、 停车可靠，汽车制动系的可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动 系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。
盘式制动器又称为碟式制动器，这种制动器散热快、重量轻、构造简单、 调整方便，特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵 袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内 令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热，提 高制动效率。由制动器设计的一般原则，综合考虑制动效能、制动效能稳定 性、制动间隙调整简便性、制动器的尺寸和质量及噪声等诸多因素设计本产 品。在设计中涉及到同步系数的选取、制动器效能因素的选取、制动力矩的 计算，以及制动器主要元件选取，最后对设计的制动器进行校核计算。 关键字：盘式制动器；制动系统；同步系数
-II-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
全套图纸，QQ 号 414951605 目录
摘要.............................................................................................................................. I ABSTRACT................................................................................................................II 目 录.........................................................................................................................III 第 1 章 绪论............................................................................................................. 1
盘式制动器振动特性的仿真分析的开题报告
盘式制动器振动特性的仿真分析的开题报告一、选题背景与意义盘式制动器作为一种常见的制动装置，在车辆、机械设备等领域广泛应用。
然而，在高速运行或长时间连续制动的情况下，盘式制动器往往会出现振动现象，导致制动效果下降、噪音增大、甚至引起事故。
因此，研究盘式制动器振动特性及其影响因素，对于提高制动器安全性和性能有着重要的意义。
二、研究目的与内容本文旨在通过仿真分析盘式制动器的振动特性，探究制动器振动机理，并研究影响因素。
具体内容包括：1.建立盘式制动器的数学模型，包括制动盘、制动片、制动钳等组件，考虑制动片与盘之间的接触、动态特性等。
2.基于ANSYS等有限元分析软件，进行制动器振动仿真模拟，对制动器固有频率、谐振点、振动幅值等参数进行分析，探究振动机理。
3.对影响制动器振动的因素进行研究，包括制动片材料、制动力、制动片厚度等因素，分析其对制动器振动特性的影响。
4.结合实际情况，提出有效的措施以减小或避免制动器振动，提高制动器性能和安全性。
三、研究方法1.理论分析：通过文献综述等方式，梳理盘式制动器的相关理论知识，确定仿真模型的建立方式，分析制动器振动机理及影响因素。
2.有限元仿真：借助ANSYS等有限元分析软件，建立盘式制动器的有限元模型，进行振动仿真分析。
3.数据处理：对仿真数据进行处理和分析，得到制动器的振动特性参数，探究振动机理和影响因素。
四、预期结果与意义通过对盘式制动器振动特性的仿真分析，得出制动器的振动特性参数和影响因素，为制动器的设计、优化和改进提供参考。
同时，研究结果也为厂家生产制动器提供了重要的理论指导，提高制动器的安全性和性能，有利于推进我国制造业的发展。
汽车盘式制动分析本科毕业设计论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
盘式制动器组合碟簧的仿真实验研究
制动盘
关， 其 主要 原 因是 在 紧 急 制 动 或 正 常 制 动 时 制 动 器 不
能 及 时有 效 的制动 。组 合碟 簧 是盘 式制 动 器 的核 心 部 件， 制 动 系统 的制 动 力 是 由组 合 碟 簧 预 压 缩 的 弹 簧 力 产生的， 若 组合 碟簧 失 效 （ 疲劳 、 屈服 、 断裂 等 造成 碟 簧 刚度下 降 ） ， 则 施 加 在 制 动 盘 上 的制 动力 就 将 减 小 ， 从
１ 盘 式 制 动 器 结构 及 工 作 原 理
１ ． １ 盘 式 制 动 器 结 构
２ 组 合碟 簧 形 变 理 论 分 析
单 片蝶 簧是 由钢板 冲压 成 的薄 板 碟 簧 ， 在几 何 上
为 锥形 轴对 称 回转体 ， 如图 ２ 所示 ， 主要 应 用 于轴 向空
间小且 承 受 较 大 载 荷 的 工 况 。单 片 碟 簧 输 出 的 弹性
态； 当压力 逐 渐 降低 ， 组合碟簧储存的弹簧力释放， 制
动 闸瓦缓 慢贴 近制 动盘 ， 最 终抱 死制 动盘 ， 此 时 为 制 动
器制 动状 态 。从 制 动器 工 作 原 理 可 以看 出 ， 组 合 碟 簧
的形 变 大小 与制 动力 的变化 有直 接关 系 。
升 机发 生 的事 故 （ 过卷 、 墩罐 、 滑 动等 ） 和 带 式输 送 机 发 生 的事 故 （ 溜车、 飞车等） 大多 与 制 动 器 的制 动效 果 有
性 。盘 式制 动器 采 用 的 就 是对 合 组 合 碟 簧 组 ， 由 ９片
碟 簧组 成 的碟簧 组如 图 ３所示 。
油缸 后置 式 盘式 制 动 器 的工 作 原 理 为 ： 当压 力 油
驱动轮盘式制动器的热仿真分析
驱动轮盘式制动器的热仿真分析驱动轮盘式制动器是车辆制动系统中不可或缺的部分，它承担着制动任务，将动能转化为热能，并将车辆停下来。
在制动过程中，摩擦磨损、摩擦热和热膨胀是制动器系统中的重要问题。
为了更好地了解驱动轮盘式制动器的工作原理和性能，进行热仿真分析是非常必要的。
首先，热仿真分析需要建立合适的模型。
模型的建立是保证分析结果准确性的基础。
在驱动轮盘式制动器的热仿真中，需要考虑制动盘、刹车衬片、制动鼓和制动器外壳等各个部件的热传导、热辐射和热对流。
同时，还需要考虑制动盘和刹车衬片的磨损与摩擦等相关因素。
其次，在模型建立完成后，需要选择合适的仿真软件进行热仿真分析。
目前市场上有许多专业的仿真软件可供选择，例如ANSYS、ABAQUS等。
根据实际需求和预算情况来选择合适的软件。
软件的选择与制动器模型之间的匹配是保证热仿真分析精度的关键。
热仿真分析的一个重要指标是温度分布。
通过热仿真分析，可以直观地观察到各个部件的温度分布情况，找出温度高的热点位置。
通过对热点位置的分析，可以进一步优化制动器的设计，提高制动器的散热性能。
同时，通过热仿真分析还可以预测制动盘和刹车衬片等部件的寿命，为制动器的维护和更换提供依据。
除了温度分布，热仿真分析还可以得出其他相关参数，例如热应力和热膨胀等。
这些参数对制动器的设计和优化也起到了重要作用。
通过分析这些参数，可以评估制动器在持续制动过程中的工作稳定性和可靠性，并根据仿真结果进行结构改进和优化。
另外，热仿真分析还可以用于比较不同制动材料的性能。
制动系统中的刹车衬片材料种类繁多，每种材料的热传导性能和摩擦特性都不同。
通过热仿真分析，可以评估不同材料的制动性能，并选择最合适的刹车衬片材料。
综上所述，驱动轮盘式制动器的热仿真分析在提高制动器性能和性价比方面具有重要意义。
通过建立合适的模型、选择合适的仿真软件，进行温度分布、热应力、热膨胀等仿真分析，可以提前发现潜在问题并进行设计优化。
汽车盘式制动分析毕业设计论文
3
制动器刚体模型分析........................................................................................................15 3.1 多刚体系统动力学................................................................................................. 15 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 多刚体系统的坐标系...................................................................................15 多刚体系统组成成分...................................................................................15 多刚体系统的自由度...................................................................................16 多刚体系统的动力学方程...........................................................................16
关键词：盘式制动器；虚拟样机；振动；多柔体模型
I
沈阳理工大学学士学位论文
Abstract
With the development of the economy,the vehicles have been one of the best means of transportation in modern time.Because the brakes play an important part in the vehicles’Safety and Comfort,how to reduce the cars’brake vibration and noise has become an important research topic. First the paper introduced the history of brakes.the research status of brake vibration,then introduced a multi-body dynamic model of the basic theory and self-excited vibration theoretical of the disc brake vibration.All these theories provide a feasible means for further develop.Next,introduced how to build the flexible multi-body of the brake system using the FEA technology and the multi-body dynamic technology.Including hhow to get the model neutral file(MNF)of the brake disc and brake pad by utilizing the FEA technology.In the process of building the MNF,the free model analysis of the brake disc and pads were studied.Introduced the process of the multi-body dynamics modeling:import flexible bodies and rigid bodies,in order to calculate accurately,should gave the rigid bodies a certain material properties,add the constraints between the disc and brake pads were achieved by the contact command. The brake angular velocity and acceleration curves can be carried out by dynamical simulation and analysis.The flexible multi-body model not only concerned the flexibility deformation of the components of the brake system,but also concerned the influence of moment of inertia of the rotating components of the automobile,so the simulation was more reasonable.The method of building the flexible multi-body model is universal and it can be useful for future disk brake noise analysis and structural optimization design.
基于盘式制动器的电磁制动系统的仿真研究
基于盘式制动器的电磁制动系统的仿真研究作者：许伍洲,黄妙华来源：轻型汽车技术简介：当今很多汽车公司在概念车的设计中都采用了线控技术，线控技术将是未来汽车的核心内容，这将要求汽车的各个组成部分发生革命性的变化，在汽车的制动系统部分就得到了充分的体现，如电子机械制动(EMB)系 ...当今很多汽车公司在概念车的设计中都采用了线控技术，线控技术将是未来汽车的核心内容，这将要求汽车的各个组成部分发生革命性的变化，在汽车的制动系统部分就得到了充分的体现，如电子机械制动(EMB)系统就是制动系统的一个发展方向，本文就电子机械制动系统中的电磁制动系统展开了讨论，并针对电磁制动系统的防抱死功能进行了仿真研究。
1 基于盘式制动器的电磁制动系统电子机械制动系统和液压制动系统就制动原理来说是相同的，其车轮和制动装置的主要部分是相同的。
只是在电子机械制动系统中，电源代替了液压源，机电作动器代替了液压作动筒。
小型车辆的EMB主要包含以下部分：（l）电制动器。
其结构和液压制动器基本类似，动作器是电动机或电磁机构。
（2）电制动控制单元(ECU)。
接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等；控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑并兼顾其它系统的控制。
（3）轮速传感器。
准确、可靠、及时地获得车轮的速度。
(4)电源。
为整个电制动系统提供能源，与其它系统共用。
本文所研究的基于盘式制动器的电磁制动系统，是电子机械制动系统中的一种方式。
电子机械制动系统按照作动器的不同可以分为电磁式和电动机式。
其中电磁式的电子机械制动系统又可以分为两种方式，一种是基于鼓式制动器，另一种是基于盘式制动器（关系如图1所示)。
与传统的制动系统不同，电磁制动系统以电子元件代替部分机械元件，成为机电一体化的制动系统。
基本结构是使用电磁体代替液压缸作为执行机构（如图2所示），其工作原理类似以前马车采用的楔块制动方法，马车制动时，在马车车轮与轮罩之间塞人一楔型块，由于摩擦力作用将导致楔块与车轮的锁止。
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车用盘式电磁制动器的仿真分析叶春晖（黑龙江工程学院）摘要：本文利用Matlab软件中的Simulink模块对所设计的车用盘式电磁制动器建立了数学仿真模型，并进行仿真分析，为这种技术的设计和实现提供了理论依据。
关键词：电磁制动器；建模与仿真；Abstract:this paper use of Matlab software to design the Simulink module of automotive disc electromagnetic brakes establishes the mathematical simulation model and simulation analysis for this technology, provides the design and implementation of the theoretical basis. Keywords: electromagnetic brakes；Modeling and simulation；当今很多汽车公司在概念车的设计中都采用了线控技术，线传操控技术的核心是智能机电传动装置，这些装置将原先操控车辆的机械手段改由线传电子控制。
一切的命令都通过电子信号进行传递，最终转变为机械动作。
另一方面，车辆的反馈信息也通过电子信号反映给驾驶者，使得其可以对车辆状况了如指掌。
线控将是未来汽车的核心内容，这将要求汽车的各个组成部分发生革命性的变化，在汽车的制动系统部分就得到了充分的体现，如电磁制动器就是制动系统的一个发展方向。
本文对所设计的车用盘式电磁制动器进行仿真分析。
1电磁制动器的结构汽车电磁制动器是一种新型非接触式制动器，它利用电磁阻力的原理将汽车的动能转化为热能耗散在空气中，使汽车获得减速度。
其制动效能和工作可靠性、持久性都高于其他传统的汽车制动系统，是国际上汽车制动系统的发展方向。
汽车电磁制动器是根据电磁铁原理，利用电磁吸力将电能转化为机械能，然后使制动盘两侧的制动块夹紧制动盘，从而使车轮制动。
设计的电磁制动器如图1所示。
此汽车制动器的结构与传统液压浮动钳盘式制动器的结构基本相同：制动盘以螺栓固定在轮毂上，带有摩擦衬块的制动块装在制动钳体内，制动块只可以沿轴向滑动，但不能转动；汽车制动时，给电磁线圈供电，使其通一定量的电流，电磁铁产生电磁吸力。
电磁铁产生的电磁力比较小，不足以使汽车制动，利用增力机构将力放大，利用液压缸使制动力同时均匀地作用在两侧的摩擦衬块上，与制动盘摩擦，产生所需的制动效果。
电磁制动系统中，电磁体的电磁力与电磁体线圈中的通电电流和匝数有关，基本上与安匝数成线性关系。
当线圈的匝数一定时，改变线圈中的通电电流，电磁体的磁力随之改变。
不同于普通的摩擦制动器，电磁制动器不需要压力调节器，而直接控制电流。
由于使用电流调节器代替了压力调节器，所以减少了系统的非线性。
图1 电磁制动器2汽车系统模型的建立汽车的整车模型，可以采用牛顿力学建立各个刚体的运动学模型。
在对电磁制动器进行仿真时，采用单轮汽车模型如图2所示，为使模型简化，为使制动器制动性能的研究更容易且不受其他条件干扰。
对控对象做如下假设：（1）汽车的的质量分布均匀；（2）汽车在平坦的路面上行驶，忽略空气阻力和车轮的滚动阻力；（3）忽略侧向力；（4）不考虑制动过程的震动和由此引起的法向载荷的变化；（5）不考虑汽车由于绕直线旋转或其他车轮不均匀制动而造成的运动动力学。
图2 单轮汽车模型车轮运动方程：ωω221mR I T == （1） 式中 I ——车轮转动惯量；ω——车轮角速度；T ——制动力矩；R ——车轮滚动半径定义滑移率为： v R ωλ-=1 （2）式中 λ——滑移率v ——车身速度 3电磁体子系统仿真模块的建立电磁体中电磁线圈缠绕在电磁铁上，可以将看做电感元件。
通电时，电感元件中的电流不能发生跃变。
其电流变化公式为： )1(τte I i -= （3） 式中 τ——时间常数，RL =τ； I ——最大电流；A I 75.15=L ——电感元件参数，IN L φ= N ——线圈匝数，378=N φ——磁通，Wb 00186.0=φ 电磁铁是利用通电的铁芯线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。
衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。
当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁即被释放。
电磁吸力可根据吸力近似计算公式计算：kg SIW F 82210)(4.6-⨯=δ （4）式中 S ——空气隙截面积，200186.0m S =； δ——空气隙长度；mm 8.6=δ。
代入计算数据，建立电磁体子系统仿真模块，如图3所示。
图3电磁体子系统仿真模块4增力机构子系统仿真模块的建立增力机构的增力系数与衔铁位置相关，汽车电磁制动器开始制动时，气隙长度会随之变化，变化的电磁吸力：2028δμS W F = （5） 式中 0μ——磁路中材料的磁导率，m H /102.440-⨯=μ建模时，需要注意，气隙长度不能大于0.01652m 。
增力机构的增力比在一定程度上与角度成线性关系。
增力机构的增力系数为：αtan 21=i (6) 代入计算数据，建立电磁体子系统仿真模块，如图4所示。
图4增力机构系统仿真模块5单轮汽车子系统仿真模块的建立单轮汽车自系统模型以制动器制动力矩和纵向附着系数为输入，得到车身速度和车轮角速度，并将车身速度和车轮轮速送入滑移率计算模块中，以滑移率为输出。
ωω221mR I T == 式中，车轮滚动半径m R 286.0=,建立车轮轮速计算仿真模块，如图5。
图5车轮轮速计算仿真模块根据加速度、速度、位移关系公式，可建立车速位移计算仿真模块，如图6。
g a μ= (7)dt dv a = (8) dtds v =(9)图6车速、位移计算仿真模块根据公式（2）可以建立滑移率计算仿真模块，如图7。
图7滑移率计算仿真模块联立车轮轮速计算仿真模块、车速、位移计算仿真模块和滑移率计算仿真模块，即可获得单轮汽车子系统仿真模块。
如图8。
图8单轮汽车子系统仿真模块6轮胎子系统仿真模块的建立汽车行驶路面为沥青路面。
轮胎的SIMULINK 仿真子系统是根据轮胎力学模型建立的，它以滑移率为输入，经过轮胎模型块后，输出纵向附着系数，并在汽车制动系统中作为单轮汽车模型的输入。
222SS S S c c h +=μμ （10） 式中 μ——附着系数； c S ——最佳滑移率，2.0=c S ；h μ——峰值附着系数，9.0=h μ；S——车轮滑移率。
建立轮胎子系统仿真模块，如图9。
图9轮胎子系统仿真模块7电磁制动器仿真模块的建立图10电磁制动器仿真模型（一）联立电磁体子系统仿真模块、增力机构系统仿真模块、单轮汽车子系统仿真模块和轮胎子系统仿真模块，便可建立最终的电磁制动器仿真模型。
仿真模型如图10，图11所示。
图11电磁制动器仿真模型（二）设置系统仿真时间为5s，运行仿真系统模型，得到仿真结果电流变化曲线、制动力矩变化曲线、汽车车轮轮速曲线、滑移率曲线、汽车速度变化曲线以及制动位移曲线。
仿真结果如图12~图17所示。
图12电流变化曲线图13制动力矩变化曲线图14汽车车轮轮速曲线图15滑移率变化曲线图16汽车速度变化曲线图17制动位移曲线由图12、图13可知，在汽车开始制动大约s 3.0时，电磁铁电流达到最大值，此时电磁吸力最大，得到所需制动力矩。
由图14、图15可知，在大约s 8.0时，汽车车轮线速度降为0。
此时汽车滑移率为1，会出现车轮抱死现象，可使用ABS 装置在汽车制动过程中通过控制电流大小来控制和调节汽车的制动力，使车轮轮速与车身速度一起缓慢下降，防止车轮抱死的现象发生，以获得最佳制动效能。
由图16可知，汽车从速度h km /50至停止运动，共用时s 5.3。
汽车减速过程，减速度近似恒定。
由图17可知，汽车制动位移约为m 5.20，符合GB\7258-2004《机动车运行安全技术条件》中所规定的，乘用车制动规范对制动器制动性的要求。
所得仿真数据与计算数据略有不同，分析原因在于参数的选取以及计算设计过程中所产生的误差所造成。
8结论本文基于Matlab/Simulink对所设计的电磁盘式制动器建立了仿真模型，并进行仿真分析，得到了制动器的性能仿真分析曲线。
此仿真模型具有很好的可移植性，可作为车辆系统动态仿真的子系统；并可进一步与控制系统相结合，形成完整的仿真系统，用于测试控制算法。
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