轿车辅助制动系统设计（电涡流缓速器）.doc

1、摘 要在汽车控制系统中，制动部分是非常重要的组成部分。汽车行驶过程中为了保持适当的车辆间隔和驾乘舒适度，精确控制刹车力矩显得尤为重要。对于紧急刹车情况，除了精确控制刹车力矩外，还要避免车轮抱死的情况发生。电涡流缓速器正是这样一种工具。本文对电涡流缓速器的结构、工作原理、安装方式、使用性能等方面进行了阐述。从分析转子盘的涡流耗损入手，推导出了电涡流缓速器制动功率和制动力矩的计算公式，反映了电涡流缓速器各设计参数之间的关系，首先根据汽车的最高车速和后轴最大附着力来确定其所能达到的最大制动功率；其次选取和确定其应具有的气隙；然后再以此为基础完成对转子盘的各结构参数的设计计算。再次，分析了气隙、转子盘

2、大小等因素对制动力矩的影响，找到结构设计的改进方向。最后，根据机械设计的知识设计电涡流缓速器的零件图。关键词：电涡流缓速器，辅助刹车，结构设计ABSTRACTThe braking part is very important in the control system of automobileIn order to keep the proper distance between the cars and the driving comfortable，the precisely control of braking torque is the most importantAt the e

3、mergency，besides the accurately control of torque the instance of brake completely is need to be avoidThe eddy current retarder is such a tool. The article introduces its the working primary, installing way and usability. From the analysis of the rotor discs loss，Deduced the calculation formula of t

4、he eddy current retarder braking power and braking torque ，Reflects the relationship between the various design parameters of the eddy current retarder. Firstly the maximum brake power of ECR is concluded by the maximum velocity of automobile and the maximum adhesion of rear axle. Then the air gap,

5、magnetic induction of ferromagnetic and the area of magnetic yoke are given. Then the parameters of rotating disc and exciting winding are concluded. Next, analysis brake moment affected by the parameter of field coils, air gap and rotor disc. At last, According to mechanical design knowledge design

6、 for eddy current retarder the detail drawings.Keywords: The eddy current retarder, Auxiliary Braking；Structural design.II目 录前 言1摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1电涡流缓速器简介11.1.1 电涡流缓速器工作原理11.1.2 电涡流缓速的结构基本组成21.1.3 电涡流缓速器的分类51.2 电涡流缓速器产品的优越性61.2.1 选用电涡流缓速器的理由61.2.2 电涡流缓速器的优越性61.3 电涡流缓速器的发展概况71.3.1国外电涡流缓速器的发展8

7、1.3.2 国内电涡流缓速器的发展9第 2 章 电涡流缓速器主要结构设计102.1电涡流缓速器的选型102.2电涡流缓速器的设计112.2.1重型货车参数112.2.2电涡流缓速器最大功率确定122.2.3 气隙的确定122.2.4 气隙的作用面积132.2.5 转子盘的结构参数132.2.6制动力矩的理论推导172.2.7涡流分布的深度202.2.8制动力矩21第3章 缓速器转子轴的设计233.1确定材料。233.2计算轴的基本直径的确定233.3 轴的结构设计233.4各轴段的尺寸（直径和长度）的确定243.4 校核轴的强度243.5 校核该轴轴承的寿命。25第4章 结论及展望264.1

8、结论264.2 展望26致 谢28参考文献29前 言汽车行驶时能在短时间内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。汽车的制动性也是汽车的主要性能之一。自从汽车诞生之日起，汽车的制动性就显得至关重要；并且随着汽车技术的发展和汽车行驶车速的提高，其重要性也显得越来越明显。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。所以，汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。只有在保证行车安全的前提下才能充分的发挥汽车的其他使用性能，诸如提高汽车车速、汽车的机动性能等。汽车的制动性不仅取决于制动系的性能，还与汽车的行驶性能、轮胎的机械特性、

9、道路的附着条件以及制动操作有关的人体特征有密切关系。一般情况下，汽车是将摩擦制动作为汽车的主要制动方式。摩擦制动是依靠于车轮上的制动蹄块对车轮的摩擦力矩来实现制动的，它是应用最广泛的一种制动方式。这种制动方式结构比较简单，制动时比较灵敏，但是使用一段时间后，其可靠性降低较大，尤其不适合车辆在特殊路况下和下长坡道路上的长时间行驶。因为此时制动摩擦产生的能量很大，又不能得到及时的散发，在这种情况下，产生的大量热量将使车轮的制动蹄块和制动轮毂温度升高、甚至烧坏，从而导致制动蹄块摩擦因数降低或使制动失效。这对行驶中的汽车是十分有害和危险的，并可能酿成重大事故。因此，在大中型车辆上采用辅助制动系统已是不

10、可缺少，并成为一种技术发展趋势。汽车刹车系统工作过程中，一般都存在机械能转化为热能的现象。如果要保证刹车片(盘)和刹车鼓的性能，就要令其工作在合适的工作温度。由于存在较高的能量转化，就要求刹车片(盘)与刹车鼓所用材料有合适的比热，并且在装配时也要考虑散热问题。对于摩擦制动器往往由于在设计、装配时没有考虑到散热问题，而导致制动器的失效。就电磁涡流刹车而言，由于采用了一套新的工作机制，它工作在相对凉爽的工况下。电磁涡流刹车有良好的散热能力，其工作相对独立，不会增加原有摩擦制动器的发热量。用电磁涡流刹车作为现有摩擦制动器的辅助刹车系统，原有的刹车系统就可以较少的利用，从而不会达到较高的温度，可以避免

11、刹车失效的问题产生，大大提高刹车系统的使用寿命，所以可以说电磁涡流刹车是现有刹车系统的一个重要补充。因此有必要研究电磁涡流刹车系统。汽车在山区路段行驶时，制动器过热会导致制动蹄片加速磨损，制动器热衰退甚至使汽车完全丧失制动力，严重危及人身安全，尤其是大型车辆，由于质量大，车轮制动器要消耗掉更大的运动能量，以上问题尤其严重。经常可以见到一些汽车因制动鼓过热下不了山的情况，司机喜欢采用喷水法给制动鼓降温。喷水法虽然是一种解决汽车下山制动问题的简洁手段，但是，却避免不了较长时间持续制动引起的制动蹄片快速磨损问题，更避免不了冷却不均匀使局部热应力过大引起的制动鼓损坏，冬季冷却水流到地面还会造成后续车辆

12、的安全事故。配合传统的摩擦式车轮制动器制动，人们利用发动机制动以及排气制动提高车辆的持续制动性能。但是，在超过6%或7%的坡道上，用发动机制动和排气制动形成不成安全的稳定车速。而缓速器制动却能很好的满足大坡度持续制动的要求。电涡流缓速器，俗称电刹，又称缓行器，是利用电磁感应理论和楞次定律，使安装在传动轴上的转子产生电涡流，给传动轴的转动施加一个制动阻力矩而实现车辆平稳减速，提高车辆行驶安全性、舒适性的装置，缓速器的控制方式包括手柄、踏板、混合控制以及其他控制方式。最早出现的缓速器只是应用在火车上，后来西欧地区有些多山的国家开始将缓速器应用于汽车列车上，发现了其具有良好的辅助制动效果，并将缓速器

13、的使用推广到了山区行驶的重型货车和大中型客车及高速公路上。现在，缓速器在欧、美、日等国家的大中型客车和载重货车上已随处可见。 并且，电涡流缓速器已成为奔驰、沃尔沃、斯堪尼亚等世界知名汽车的标准配备，广泛用于公交客车、豪华客车、载货车等车辆上。在我国，有一些客车厂家（例如郑州宇通、江苏亚星、厦门金龙、苏州金龙等）也已经在一些新产品上开始安装。随着缓速器在各国的推广使用，专业生产缓速器的公司也发展起来。目前外国知名的缓速器制造公司有：法国的TELMA公司、日本的TBK公司、德国FRENELSA公司、日本三菱公司和住友公司等等。这几家公司从年代就开始研制，目前他们的技术比较成熟，且形成了系列产品，适

14、用车型也很广泛。近几年来，我国有许多企业正在开发研制电涡流缓速器技术，他们吸收国外先进技术，并根据中国车辆特点加以改进，在我国多种客车上已成功地安装和使用，解决了国内需求中低端产品的问题，同时也替代了一些进口产品，具有独立知识产权。本论文首先简单介绍了电涡流缓速器的工作原理、主要结构、分类及优越性。然后，根据给定的重型货车的质量参数及尺寸参数和技术参数，进行缓速器主要结构的设计，包括转子盘与定子间气隙大小、转子盘结构参数、缓速器最大功率确定及制动力矩的确定等等。最后，根据给定数据，进行缓速器零件的设计，包括缓速器定子轴的设计等。第1章 绪 论1.1电涡流缓速器简介随着客车、卡车制造业的快速发展

15、，在车辆动力性能在迅速增加，行驶速度也越来越快的同时，车辆的制动负荷也随之加大，尤其对运营在城市内的公交，长期跑山路的长途客车、卡车等中重型车辆来说，制动负荷的问题更是突出。如果这些制动负荷全部由车辆自身的制动系统承担，不但可能会造成制动性能下降，更可能因为频繁制动导致的制动毂和刹车片过热，从而引发汽车跑偏、侧滑失稳和爆胎等一系列事故，后果不堪设想。电涡流缓速器作为一种辅助制动系统的重要方式，正越来越多的被应用在大型客车、中、重型卡车上。它利用电磁感应原理，产生强大的非接触式制动效能，并且不需要使用行车制动器就能减缓车辆的行驶速度，增强车辆的可靠性和安全性，也使制动鼓和摩擦片的使用寿命大大延长

16、，从而减少汽车的运行成本，提高用户的经济效益。是目前较为理想的缓速“安全制动”方式。1.1.1 电涡流缓速器工作原理电涡流缓速器是安装在汽车变速箱、传动轴或驱动桥上，靠电涡流的作用力来减速的装置。实质上，它就相当于一台直流大功率力矩电机，基于“电磁感应”的原理而工作的。由于装置中转子这个电磁导体很大，且转子上产生的感生电流是以围绕磁力线旋转的涡流的形式存在的，所以这种形式的缓速器就被称为电涡流缓速器。当驾驶员推动缓速器的手档开关，或踩下制动踏板给缓速器的定子线圈通入直流电的时候，电涡流缓速器固定在传动轴上的转盘受轴的带动而旋转，由于转盘工作面与磁极之间存在着一定的间隙，由电磁感应原理可知，在由相邻铁心、磁极板、