（毕业设计全套）车用盘式电磁制动器设计（打包下载）

杆件厚度为，两端孔半径，外圆半径为，两圆孔的中心距为。

如图.所示。

定义单元类型。

在此分析中采用单元。

定义材料属性。

指定钢材的弹性模量为，泊松比取.。

划分网格。

采用中的来智能划分。

得到图.。

定义约束和施加载荷。

短臂连杆所承受的是.的拉力。

故将与支座孔铰接的受压力侧孔面完全约束，将载荷.施加在短臂连杆另圆孔的孔面上。

图.短臂连杆建模图.短臂连杆网格划分求解后，可得构件变形图，构件等效应力图，由图可知短臂连杆最大形变为.。

相应的应力分布如图所示，可知其最大应力为.，小于材料的许用应力，由此可见杆件满足力学要求。

如图.图.所示。

图.短臂连杆变形图图.短臂连杆等效应力图增力机构的模态分析模态分析是用来确定机构的振动特性的种技术，这些振动特性包括固有频率振型振型参与系数即在特定方向上个振型在多大程度上参与了振动等。

模态分析是所有动态分析类型的最基础的内容。

现对增力机构进行模态分析，步骤如下建立模型，如图.所示图.增力机构建模定义单元类型。

在此分析中个长臂连杆及短臂连杆均采用单元，转动销及螺母采用单元。

定义材料属性。

指定转动销及螺母的弹性模量为，泊松比取.材料密度为其他零件的弹性模量为.，泊松比为.，材料密度为。

网格划分。

采用中的来智能划分各个零件。

如图.。

图.增力机构网格划分进行模态分析的求解设置。

在求解类型对话框中选择模态分析选项。

设置提取模态阶数为，扩展模态阶数为。

施加约束。

在长臂连杆的孔面上施加全约束在另长臂连杆空面上施加约束在短臂连杆的孔面上施加约束。

进行求解。

求解所得增力机构频率如表.所示。

增利机构各阶的振型图，如图.图.所示。

表.模态分析求解结果频率次序频率图.第阶振型图图.第二阶振型图图.第三阶振型图图.第四阶振型图图.第五阶振型图图.第六阶振型图从表中可知，在制动过程中增力机构的阶固有频率。

做模态分析的目的在于运用制动器时避开汽车发动机的震动频率，以免发生共振，产生共振载荷，造成零件损坏。

以确保制动器在安全可靠的环境下工作。

.本章小结本章对电磁制动器的增力机构设计进行了计算，选取了铰杆机构作为增力机构，对机构的自由度进行分析，确定了增力机构的组成，分析了增力机构的工作过程，确定了电磁制动器工作所需的电磁力的大小。

并对设计的增力机构进行分析，确定了机构的可靠性。

第章电磁体的设计计算电磁铁是种通电以后对铁磁物质产生吸力，吧电磁能转换为机械能的电器。

它的应用范围极广，许多自动化电器和自控遥控中操纵各种气阀油阀的电磁阀，都是以电磁机构为主体构成的在般工程技术领域内，如起重吊车上的制动电磁铁起重各种钢铁的起重电磁铁电力传动中的电磁离合器等，都是电磁铁医用的例子。

利用电磁吸力可以代替笨重的体力劳动，使劳动强度减轻生产效率和产品质量提高，因此在技术革新中也常常用到电磁铁。

设计要求该电磁铁为直流电磁铁，能产生.的吸力，工作电压。

选择设计的电磁铁为型直流电磁铁。

为使电磁铁能快速响应，磁性材料应有较好的低场磁性能。

为降低电磁铁中涡流的影响，应采用电阻率大的磁性材料综合考虑，选用灰铸铁作为电磁铁磁性材料。

在电磁铁的设计计算时，作如下假设磁通在铁芯上是均匀分布的漏磁通是从铁芯表面垂直漏出电磁铁行程足够短，计算空气隙磁导时忽略其边缘扩散漏磁通磁路是线性的，即有如图.磁化曲线。

磁感应强度，磁场强度图.磁化曲线.磁通势的计算初步计算可利用式计算磁通势式中励磁电流线圈匝数气隙消耗安匝等效气隙磁感应强度气隙长度。

真空磁导率，在本文的设计计算中，选取对其合理选择非常重要。

取得太小，则铁芯和线圈的尺寸都会过大，很不经济反之，若取得过大，则铁芯将趋于饱和，致使磁压降和所需磁势都要增大，从而增大了线圈得尺寸和线圈的能量损耗，同样不经济。

通常铁芯的磁感应强度总是取其所用磁性材料的磁化曲线膝点附近的数值。

在打开位置，由于存在漏磁，气隙磁感应强度总是比铁芯内的磁感应强度小，所选的必须小于上述膝点附近的值。

在初算中，对于短行程电磁铁值可取，对于短时工作制或反复工作制的电磁铁，可以取大些，以提高材料利用率。

取。

电磁铁的衔铁在运动末与磁铁极面间的空气隙由前计算取.。

则磁路中总的空气气隙为.。

.铁芯截面积的计算根据电磁铁吸力计算公式.可得，铁芯截面积铁芯截面积可根据圆的面积公式求得.铁芯直径.电磁铁长度的计算电磁铁的长度可根据基尔霍夫第二定律求得.式中电磁材料中的磁场强度空气隙中的磁场强度电磁铁长度空气隙长度。

查阅灰铸铁材料性质得，当时，灰铸铁磁导率为。

式中空气中的磁场强度，求得.衔铁厚度的确定通过电磁铁铁芯与衔铁的磁通量不变，则衔铁厚度.确定线圈截面积及线圈槽宽由于导线在绕制线圈时导线与导线间存在定间隙，设导线截面积总和与线圈截面积之比为称之为填充系数，般取，设为电流密度，长期工作制的电磁铁反复短时工作制的电磁铁，对于短时工作制的电磁铁。

取。

线圈截面积.取线槽的高宽之比为，则。

.解得.线圈导线直径的确定导线直径的确定由公式.确定.式中导线的电阻系数，取.电源电压电磁线圈的平均直径。

解得查阅电工材料手册确定取标称直径为.的漆包线，选取铜线的外直径为.。

.线圈匝数的确定由铁芯线圈槽的尺寸可知在宽度方向，可排列的线圈匝数，取在高度方向，可排列的线圈匝数为，取则总匝数为则励磁电流为由于电磁体尺寸的关系，将线圈平均分为两段，分别安装在电磁铁两端，这对电磁铁的其他数据没有影响。

.本章小结本章简对电磁体机构进行了设计计算，首先确定电磁铁的形状及材料，根据所需电磁力可计算电磁铁的截面积，并根据电磁铁的磁通势及电磁材料的特性进步确定电磁铁及电磁线圈的结构尺寸。

第章电磁制动器的仿真分析.软件概论科学技术的迅猛发展使得各个领域中的系统设计与分析变得日益复杂起来。

如何建立动态系统模型对动态系统进行仿真与分析对于各领域系统地设计与开发具有极其重要的作用。

传统的仿真技术主要包括实物仿真与半实物仿真。

其优点在于系统仿真结果直接形象可观可信。

但是仿真模型受到定限制，易破坏而且难以重新利用。

尤其是在军事国防航空航天以及核试验等领域之中，采用实物仿真与半实物仿真不仅费用巨大，而且存在不可忽视的安全问题。

计算机技术与数字信号处理技术的快速发展给系统仿真技术带来了翻天覆地的变革，采用计算机进行系统仿真可以很好的解决传统仿真技术中存在的问题。

只要系统设计者能够全面了解系统所处的复杂环境系统中复杂的对象并且真确建立系统地数字模型，便可以使用计算机对动态系统进行充分的研究与分析。

计算机仿真系统旦建立就可以重复使用，特别是对系统修给非常方便安全，而且代价极小。

用户经过不断的仿真修正，逐渐深化对系统地认识，以采用相应的控制和决策，是系统处于科学的控制和管理之下。

公司推出的基于平台的模块是动态系统仿真领域中最为著名的仿真集成环境之，它在各个领域中得到广泛的应用。

能够帮助用户迅速构建自己的动态系统模型，并在此基础上进行仿真分析通过仿真结果修正系统设计，从而快速完成系统的设计。

集成环境的运行受到的支持，因此，能够直接使用强大的科学计算功能。

毫无疑问，具有出色的能力，因此它在系统仿真领域中有着重要的地位。

是个用来对动态系统进行建模仿真和分析的软件包。

使用来建模分析和仿真各种动态系统包括连续系统离散系统和混合系统，将是件非常轻松的事情。

它提供了种图形化地交互环境，只需用鼠标拖动的方法便能迅速的简历起系统框图模型，甚至需要编写行代码。

它和的无缝结合使得用户可以利用丰富的资源，建立仿真模型，监控仿真过程，分析仿真结果。

另外，在系统仿真领域中已经得到光感的承认和应用，许多专用的仿真系统都支持模型，这非常有利于代码的重用和移植。

使用可以方便的进行控制系统系统通信系统以及其他系统的仿真分析和原型设计。

.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方程。

可建立的模型有单轮汽车模型双轮汽车模型四轮汽车模型和多自由度汽车模型等繁简度不同的模型。

般汽车动力学模型将汽车堪称是由个轮子簧上质量簧下质量件刚体组成，忽略弹簧和阻尼器的质量，假设路面是光滑的，且不考虑汽车的垂直运动。

般汽车动力学模型需要建立的方程较多，计算繁琐，只用来描述复杂的动力学场合。

四轮汽车模型忽略汽车侧倾的影响，将簧上质量和簧下质量合为汽车整车质量，忽略轮胎的滚动阻力汽车风阻。

考虑纵向横向和绕汽车惯性的转动。

这模型重点描述了汽车的运动特性，可以应用在制动操纵以及动力学控制的模拟研究中。

在四轮汽车模型的基础上，将汽车的左右两轮合并为个车轮，就成为汽车的两轮模型，实际上是个摩托车模型。

主要用来描述汽车的直线制动与驱动的场合，考虑汽车的加减速度的影响，用于汽车动力学模拟与分析。

单轮汽车模型是最简单的模型，主要用来描述制动性能，用于基于模型控制系统的分析与设计等。

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。

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.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汽车的的质量分布均匀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忽略侧向力不考虑制动过程的震动和由此引起的法向载荷的变化不考虑汽车由于绕直线旋转或是其他车轮上不均匀制动而造成的运动动力学。

图.单轮汽车模型车轮运动方程.式中车轮转动惯量车轮角速度制动器摩擦力矩车轮滚动半径定义滑移率为.式中滑移率车身速度.仿真分析在软件的环境下，建立了电磁制动器仿真模型，如图.，图.所示。

图.电磁制动器仿真模型图.电磁制动器仿真模型二设置仿真时间为，运行仿真系统模型，仿真结果如图.图.所示。

图.电流变化曲线图.制动力矩变化曲线图.汽车车轮轮速曲线图.滑移率变化曲线图.汽车速度变化曲线图.制动位移曲线由图.图.可知，在汽车开始制动大约时，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.图.可知，在大约时，汽车车轮线速度降为。

此时汽车滑移率为，会出现车轮抱死现象，可使用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.可知，汽车从速度至停止运动，共用时。

汽车减速过程，减速度近似恒定。

由图.可知，汽车制动位移约为，符合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。

.本章小结本章运用软件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，得到了仿真分析曲线。

初步掌握了软件的使用方法，对所设计的电磁制动