A0级小型纯电动汽车磁流变液制动器结构设计及其性能研究

【摘要】：磁流变液(Magneto-rheological Fluids,简称MRF)是一种新型智能材料。磁流变液在磁场作用下产生瞬间的、连续的、可逆的流变，并可通过对磁场的调节来实现实时主动控制。可以将磁流变液的这种特性应用到汽车制动系统中，通过合理的结构设计、磁路电流控制，能够实现磁流变液粘度的快速、连续的变化，从而达到按实际需要控制制动力矩的目的。由于电动汽车的开发，发动机的取消使制动系统所需的真空源条件不能满足，需要增加真空泵来提取真空源，对车辆的布置和匹配都比较复杂，而磁流变液制动器可以实现全电控制，解决电动汽车制动系统存在的不足。而且磁流变液制动器与传统机械摩擦制动器相比，具有可控制性能好、响应速度快以及能耗低等优点，所以对磁流变液制动器的研究符合了未来汽车的发展方向。 本文在分析磁流变液性能和磁流变液工作模式的基础上，提出了两种磁流变液制动器结构形式：圆筒式和圆盘式。分别介绍了圆筒式和圆盘式磁流变液制动器的工作原理，并且计算出两种制动器的制动力矩公式，通过对比分析两种制动器的优缺点，最终确定出了适合本文需要的磁流变液制动器结构形式。计算出了磁流变液制动器的主要结构参数，并对磁流变液制动器进行了磁路设计，完成了磁流变液制动器总体结构方案的布置，并绘制出了磁流变液制动器装配图。根据磁流变液制动器的制动力矩公式，建立了制动器的制动力矩模型，利用Matlab/Simulink软件对磁流变液制动器的制动力矩进行了仿真分析。 通过仿真分析可以看出制动器不同结构尺寸对制动力矩的影响，而且得出了磁流变液制动器的最大制动力矩。最后对制动器进行了改进设计，使磁流变液制动器的制动力矩基本可以满足A0级小型电动汽车的制动需求。研究结果可为进一步研究磁流变液制动器结构设计提供理论参考。 【关键词】：磁流变液 制动器 结构设计 性能分析
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 研究背景与课题来源7
• 1.2 研究的意义及目的7-8
• 1.3 本课题相关理论的研究现状8-12
• 1.3.1 磁流变液研究现状8-9
• 1.3.2 制动器现状介绍9-11
• 1.3.3 磁流变液器件研究现状11-12
• 1.3.4 本课题相关方向的研究12
• 1.4 本论文研究的主要内容12-14
• 第2章 磁流变液的性能14-22
• 2.1 磁流变液材料14-15
• 2.1.1 磁流变液的组成14-15
• 2.1.2 磁流变液的制备15
• 2.2 磁流变液的性能15-18
• 2.2.1 磁流变液的流变效应15-17
• 2.2.2 磁流变液的特性17-18
• 2.3 磁流变液的工作模式18-21
• 2.3.1 磁流变液的本构关系18-19
• 2.3.2 磁流变液的工作模式19-21
• 2.4 小结21-22
• 第3章 磁流变液制动器结构方案的确定22-28
• 3.1 圆筒式磁流变液制动器22-24
• 3.1.1 制动器工作原理22-23
• 3.1.2 制动力矩计算23-24
• 3.2 圆盘式磁流变液制动器24-27
• 3.2.1 制动器工作原理24-25
• 3.2.2 制动力矩计算25-27
• 3.3 两种磁流变液制动器方案比较27
• 3.4 小结27-28
• 第4章 磁流变液制动器总体结构的实现28-36
• 4.1 制动器主要结构参数的确定28-29
• 4.1.1 轴径计算28-29
• 4.1.2 制动器的设计计算29
• 4.2 磁流变液制动器的磁路设计29-32
• 4.2.1 磁回路的设计30
• 4.2.2 电磁线圈的设计30-32
• 4.3 磁流变液制动器结构的实现32-35
• 4.3.1 总体结构的实现32-33
• 4.3.2 密封的实现33-34
• 4.3.3 磁流变液注入技术的实现34
• 4.3.4 磁流变液的选择34
• 4.3.5 磁路有效性的实现34-35
• 4.4 小结35-36
• 第5章 磁流变液制动器仿真分析36-41
• 5.1 Matlab/Simulink 简介36
• 5.2 制动器数学模型的建立36-37
• 5.2.1 磁场强度-剪切应力数学模型36-37
• 5.2.2 磁场强度-制动力矩数学模型37
• 5.3 制动器仿真模型的建立37-38
• 5.4 仿真结果38-40
• 5.5 小结40-41
• 第6章 磁流变液制动器改进设计41-44
• 6.1 制动器与整车匹配41-42
• 6.2 制动器的改进设计42
• 6.3 小结42-44
• 第7章 结论44-46
• 7.1 全文总结44
• 7.2 研究展望44-46
• 参考文献46-50
• 致谢50-51
• 攻读硕士学位期间的研究成果51

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