运用TRIZ理论的电磁与摩擦集成制动器设计

针对传统盘式制动器制动"热衰退"和液压制动响应慢等问题,运用"发明问题解决理论"—TRIZ理论,综合汽车摩擦制动与电涡流制动的工作原理,实现电磁—摩擦一体化制动器的创新设计。基于电磁感应定律,推导了电磁制动部分制动力矩公式,为磁场分析提供了理论基础。应用Ansoft Maxwell对电磁制动部分磁感应强度分布情况及制动力矩响应曲线进行了分析,仿真结果表明,集成制动器各电磁制动情况均能获得一定的制动力矩,可以有效的分担部分摩擦制动的负担,降低"热衰退"。     

盘式制动器辅助电磁制动装置的结构优化设计

将盘式摩擦制动器与电涡流缓速器集成,在车轮制动盘内侧挡尘板上安装若干电涡流缓速器线圈,设计了一种可应用于乘用车的电磁辅助制动装置,实现摩擦制动器与电涡流缓速器联合制动.针对所设计的电涡流缓速器分析了制动原理,建立数学模型,确定了辅助制动装置的制动力矩和制动功率的计算方法为使该型电涡流缓速器获得最大缓速效果,采用优化设计方法,以提高汽车制动力矩为目标,对电涡流缓速器的结构参数进行了优化设计,从优化结果看该设计获得了一定的辅助制动效果.     

圆槽盘式磁流变液制动器的设计研究

磁流变液制动器制动力矩不足始终是限制磁流变液制动器实际应用的主要原因。本文通过在普通制动盘的表面增加半圆形凹槽和凸脊,增大制动盘的工作面积进而增大磁流变液制动器的制动力矩。建立凸脊与圆槽配合制动的制动力矩的模型,得到影响力矩的参数。通过数学求导法求得凸脊的圆心位置,采用ANSYS中的电磁模块对圆槽式制动盘工作间隙处做磁场分析,确定凸脊的尺寸。综合制动面积和磁感应强度的变化结果,本文设计的圆槽盘式磁流变液制动器制动力矩相比于普通盘式磁流变液制动器的制动力矩提高了33%。     

高速列车电液制动系统模糊PID控制算法研究

高速列车制动技术对于列车安全运行至关重要,而基础制动是最为关键的制动装置之一,是高速列车在制动系统其他制动措施失效情况下的最后一道安全保障。高速列车基础制动采用电液制动器是靠制动卡钳与制动盘摩擦来传递制动转矩的,制动转矩的大小主要取决于制动缸压力的大小。主要建立了高速列车电液制动系统的模型,然后设计了模糊PID控制器,使用MATLAB/Simulink软件对所设计的模糊PID控制器进行了仿真,仿真结果显示控制效果较好。对以后模糊PID运用到实际提供了理论基础。     

重载货车长大下坡行驶持续制动特性研究

针对重载货车在长大下坡路段行驶事故频发的问题,为减轻行车制动器工作负荷,采用理论与试验相结合的方法,该文建立了排气制动、电涡流缓速器制动的数学模型,研究重载货车在长大下坡行驶的持续制动特性,得出持续制动力矩与发动机转速的关系,为研究制动鼓温升模型以解决制动器热衰退问题奠定了基础。     

集成电磁与摩擦的车辆盘式制动器优化设计

介绍了集成电磁与摩擦的车辆盘式制动器的结构和工作原理,基于多目标优化理论,通过对集成电磁与摩擦盘式制动器的深入研究,分析了该集成化制动器设计过程中必须满足的性能指标和几何约束条件,建立了以制动力矩最大和制动温升最小为目标函数的多目标化的优化数学模型,采用统一目标函数法中的乘除法将多目标转化为单一目标进行优化求解。优化结果表明,采用优化设计方法得到的结构参数方案改善了集成电磁与摩擦制动器制动效果和抗热衰退性能。     

基于磁流变原理的旋转制动器的研究

根据磁流变液的流变特性,设计了磁流变液制动器,给出了制动器的结构及工作原理,采用磁场有限元分析的方法,对制动器工作间隙的磁场分布及强度进行分析,建立了制动器的制动力矩模型,给出了制动力矩的仿真及实验测试结果并对制动性能进行了分析。     

基于煤矿救援运载车电磁制动器热力学仿真分析

以电磁制动器制动过程中的热力学分析为理论基础,采用ABAQUS软件建立电磁制动器的有限元模型,开展基于制动盘表面温度分布和制动盘应力变化分析的电磁制动器热力学仿真分析研究。仿真结果表明:制动盘摩擦环附近的平均温度达到最高值98℃,满足矿井轨道机车制动性能要求;制动盘内环边缘在结构设计上存在不合理,可进行结构优化。该研究对有效掌握并控制制动器温度的上升、保证制动器满足防爆安全稳定的可靠性要求具有重要意义。     

一种盘式制动器钳体轻量化设计研究

以体积和疲劳寿命为轻量化设计目标,采用计算机辅助集成技术对盘式制动器的钳体进行轻量化设计。利用有限元分析方法计算制动盘制动力矩并将其与实验测得的制动力矩进行比较,验证了有限元分析的步骤与方法正确可行;结合有限元分析得到的钳体的最大主应力,根据名义应力法和Smith方法计算钳体疲劳寿命;通过ISIGHT集成CATIA、ABAQUS和MATLAB对钳体进行轻量化设计。     

起重机起升机构永磁涡流制动特性仿真分析

基于电磁学理论分析了永磁涡流制动基本原理,建立了制动力矩关于永磁体充磁厚度和底面直径、磁极对数、感应盘厚度、空气间隙厚度等参数的数学模型。对比分析了解析计算与Ansoft Maxwell仿真结果,验证了数学模型的准确性和实用性。探究了磁极对数、永磁体厚度和底面直径、空气间隙大小及其变化规律、感应盘厚度对制动力矩的影响机理,得到了制动力矩与以上各参数之间的特征关系,并根据门式起重机结构特点建立了吊重的动力学模型。结合20UMQ门式起重机起升机构性能,设计了永磁涡流制动参数,并基于Matlab/Simulink对制动特性进行了仿真分析,为起重机起升机构永磁涡流制动的设计提供依据。     

基才Maxwell的盘式制动器辅助电磁制动装置的有限元分析

简述了盘式制动器电磁辅助制动装置（以下简称制动装置）的结构和原理,运用标量磁位和矢量电位,描述了制动装置三维磁场的分布,给出了制动转矩的计算方法,建立了制动装置完整的三维有限元模型。借助Maxwell软件三维瞬态求解器,获得了制动装置稳定工况时的磁感应强度和电涡流密度分布云图,分析了磁感应强度和电涡流密度分布的特点及变化规律,并计算了制动转矩,为实际设计和优化制动装置提供了一定的依据。     

Analytical model and finite element computation of braking torque in electromagnetic retarder

An analytical model has been developed for analyzing the braking torque in electromagnetic retarder by flux tube and armature reaction method. The magnetic field distribution in air gap, the eddy current induced in the rotor and the braking torque are calculated by the developed model. Two-dimensional and three-dimensional finite element models for retarder have also been developed. Results from the analytical model are compared with those from finite element models. The validity of these three models is checked by the comparison of the theoretical predictions and the measurements from an experimental prototype. The influencing factors of braking torque have been studied.     

高速列车混合励磁涡流制动系统的设计与分析

相比于单独磁源励磁的涡流制动方式,混合励磁涡流制动有着可控且节能、适用于多种制动模式等优势。针对高速列车制动时制动功率消耗大的问题,为满足制动安全可靠的需要,根据电磁场原理提出了一种混合励磁轨道涡流制动系统,阐明了机械系统进行制动器的提放动作、电磁系统进行涡流制动的工作过程。通过对电磁系统进行有限元分析(FEM),对速度、气隙、励磁电流等因素对制动力、吸引力的影响进行了讨论,并在此基础上对电磁系统的结构进行了优化。优化结果表明制动系统达到了更好的性能。     

基于ANSYS的制动盘模态分析

制动盘作为盘式制动器的关键部件,在制动过程中发生的振动对其工作性能有较大的影响,为了准确把握其振动性能特性,采用有限元方法建立制动盘部件有限元模型,并对其进行自由模态分析和约束模态分析,研究得到了制动盘前六阶固有频率和振型,并确定了制动盘的薄弱模态,研究结果为制动盘的选材和设计提供了一定的理论参考。     

盘式制动器瞬态温度场的计算与分析

用有限单元法来建立盘式制动器瞬态温度的理论计算模型，编制了相应的计算程序。以１２５型摩托车用制动器为例，计算和分析了一次制动工况下的瞬态温度场，阐明了它的温度特征。     

基于有限元技术的汽车盘式制动器性能研究

盘式制动器由于散热性能和制动效能好等优点,被广泛应用于汽车行业中。利用大型AN-SYS有限元平台对汽车盘式制动器进行了应力应变场量数值分析,通过改变制动器设计参数(制动力、摩擦因数、制动片厚度)得到了设计参数与制动性能的影响关系,其结果可为汽车制动器设计提供一定的理论依据和参考。     

Three-dimensional electromagnetic analysis and design of permanent magnet retarder

An eddy current retarder for vehicles generates much heat when it works continuously, which leads to serious decline in braking torque. This paper proposes a novel permanent magnet retarder (PMR) for vehicles, whose cooling system connects with engine cooling-water. A three-dimensional finite element model is developed to model the electromagnetic behavior of a permanent magnet retarder under a constant speed. The magnetic field and eddy current field in PMR are numerically solved by a finite element method. By accounting for the nonlinear permeability of the rotor and the weakened effect in the magnetic field that is generated by the eddy current magnetic field, the calculation accuracy of air-gap magnetic field is enhanced. Experiment shows that the temperature of the retarder is less than 150°C, and the braking torque keeps the hard characteristics curve. The calculated air-gap magnetic flux density is fairly good agreement with the measured one.     

整体双层盘式永磁涡流联轴器及其转矩特性分析

基于对传统单层盘式永磁体涡流联轴器的磁路分析,设计了一种整体双层盘式永磁体涡流联轴器。该联轴器将两个单层盘式永磁涡流联轴器的永磁体以N-S对应的方式安装到一块背铁的正反面上,减小了背铁磁阻在磁路中带来的损耗,提高了永磁体的磁能利用率,增大了转矩。通过等效磁路法建立该结构的数学模型,并与有限元法仿真模型相结合,综合分析了其转矩特性。搭建了该永磁涡流联轴器的样机,通过实验验证了上述分析的可靠性。结果表明：所建数学模型准确,并且该联轴器的转矩相对于传统永磁涡流联轴器转矩有较大提高。     

电磁铁涡流制动分析与设计

介绍了电磁铁涡流制动的工作原理.通过建立二维电磁场分析模型,对涡流制动系统进行了电磁场数学分析,推导并求解出了制动力和运行速度之间的关系表达式.同时,利用ANSYS有限元分析软件建立了电磁铁分析模型,通过改变励磁电流、气隙厚度、导轨厚度来求得这些参数对制动力和吸引力的影响,从而为涡流制动系统设计提供了依据.     

发动机电涡流缓速器制动力矩的计算

设计了一种新型的电涡流缓速器—发动机电涡流缓速器,首先介绍了设计的新型的电涡流缓速器的优点、结构和工作原理,然后运用电磁场理论推导了发动机电涡流缓速器制动功率和制动力矩的计算公式,最后把发动机电涡流缓速器装在实验台上,制动功率和制动力矩的试验值与计算值十分吻合。