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永磁式缓速器磁场分析及制动效能仿真

作　者: 沈保山
导　师: 姬长英
学　校: 南京农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 永磁式缓速器磁场分析制动效能仿真
分类号: U463.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 23次
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内容摘要

永磁式缓速器作为一种独立于车辆主制动系统和驻车制动系统的新型辅助制动装置,不仅能够增强行车安全性,延长主制动器的使用寿命,提高车辆的使用经济性和环保性,而且具有重量轻、免维护、不消耗电能等优点,在国外得到了较好的发展,而国内的应用和研究都还处于初步阶段。在此背景下,为了能够为永磁式缓速器的设计、选择和使用提供理论方法支持,主要进行了以下工作：(1)在详细阐述永磁式缓速器结构、安装方式、工作原理的基础上,客观地分析了永磁式缓速器的实际使用效果,并总结了车辆加装缓速器时应注意的问题。(2)利用软件Maxwell3D的参数扫描功能,分析了准制动状态下永磁式缓速器结构参数对气隙磁通的影响,为永磁式缓速器结构参数的选取提供依据。(3)分析了车辆的制动过程,并对评价车辆制动效能的指标进行了简要介绍,为建立整车制动模型和鉴定车辆制动效果奠定基础。(4)为了能够预测加装缓速器后车辆的制动效果,选择理想的永磁式缓速器,并推进永磁式缓速器合理系列化的进程,首先,在全面考虑了空气阻力、滚动阻力、垂直载荷转移、汽车质量换算系数和滑移率以及主、辅制动器制动力等影响制动效能的因素下,建立了整车联合制动的数学模型；然后,以车辆和地面的特性参数作为输入,以车辆的制动效能参数为输出,建立了Matlab/Simulink仿真模型,并对平直道路和坡道的减速制动以及紧急制动过程进行了仿真；最后,对仿真结果进行了分析和试验验证。研究表明,以气隙磁通为目标参数,进行缓速器三维参数分析对各结构参数值的确定有重要的指导作用；在非紧急制动时,缓速器能够消耗汽车很多的能量,减少了主制动器的使用频率；紧急制动时,缓速器的制动效果并不明显；通过试验结果与仿真结果的对比,验证了本仿真模型的正确性,可以作为结构参数确定和缓速器选取的重要依据。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 主制动器及其存在的问题  9-10
  1.2 常用的辅助制动器及其特点  10-11
  1.3 国内外的应用及研究现状  11-13
    1.3.1 国内外应用现状  11
    1.3.2 有关工作的国内外研究现状  11-13
  1.4 课题研究的意义  13
  1.5 本课题研究的主要内容  13-15
第二章永磁式缓速器简介  15-23
  2.1 永磁式缓速器的结构及其工作原理  15-17
    2.1.1 永磁式缓速器的结构  15-16
    2.1.2 永磁式缓速器的工作原理  16-17
  2.2 永磁式缓速器的安装方式  17-18
  2.3 永磁式缓速器的使用效果分析  18-20
    2.3.1 提高了车辆的行驶安全性  18-19
    2.3.2 提高了车辆的使用经济性  19
    2.3.3 提高了坡道行驶时的平均速度  19
    2.3.4 提高了车辆的环保性能  19-20
  2.4 车辆加装缓速器应注意的问题  20-22
    2.4.1 永磁式缓速器最大力矩的确定  20-21
    2.4.2 永磁式缓速器对车辆其它部件的影响  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章永磁式缓速器的磁场分析  23-41
  3.1 有限元分析原理及MAXWELL软件简介  23-24
    3.1.1 有限元分析原理  23
    3.1.2 Maxwell软件简介  23-24
  3.2 基于MAXWELL 3D的永磁式缓速器磁场分析过程  24-27
    3.2.1 仿真模型的建立  24-26
    3.2.2 边界条件的确定  26
    3.2.3 网格生成、仿真分析和后处理  26-27
  3.3 参数求解  27-29
    3.3.1 设定扫描变量  27-28
    3.3.2 场计算  28-29
    3.3.3 运算并得到函数曲线  29
  3.4 永磁式缓速器结构参数对气隙磁通的影响  29-36
    3.4.1 气隙宽度对气隙磁通的影响  29-30
    3.4.2 保持架磁极片厚度、周向长度对气隙磁通的影响  30-31
    3.4.3 永磁体高度、周向长度对气隙磁通的影响  31-33
    3.4.4 转子鼓厚度、轴向宽度对气隙磁通的影响  33-35
    3.4.5 磁铁支架厚度对气隙磁通的影响  35-36
  3.5 分析结果与实测结果比较  36-38
  3.6 本章小结  38-41
第四章车辆的制动过程分析和制动效能评价  41-47
  4.1 汽车制动过程  41-45
    4.1.1 汽车制动时车轮的受力  41-43
    4.1.2 汽车制动时车轮的运动  43-44
    4.1.3 汽车制动时整车的受力  44-45
  4.2 制动效能的评价指标  45-47
    4.2.1 汽车的制动减速度  45-46
    4.2.2 汽车的制动时间和制动距离  46-47
第五章整车联合制动性能仿真与分析  47-67
  5.1 车辆联合制动的数学模型  47-54
    5.1.1 整车模型  47-48
    5.1.2 轮胎动力学模型  48
    5.1.3 永磁式缓速器模型  48-50
    5.1.4 排气制动器模型  50
    5.1.5 行车制动器模型  50-52
    5.1.6 联合制动动力学方程的建立  52-54
  5.2 车辆制动效能的仿真模型  54-59
    5.2.1 Matlab/Simulink软件简介  54-55
    5.2.2 联合制动仿真模型  55-58
    5.2.3 永磁式缓速器仿真子模块  58-59
    5.2.4 发动机排气制动器仿真子模块  59
  5.3 仿真结果分析  59-64
    5.3.1 平路减速制动仿真结果分析  59-61
    5.3.2 坡道减速制动仿真结果分析  61-62
    5.3.3 紧急制动仿真结果分析  62-64
  5.4 永磁式缓速器制动性能试验与分析  64-66
    5.4.1 平直路面上永磁式缓速器制动效能试验  64-65
    5.4.2 坡道路面上永磁式缓速器制动效能分析  65
    5.4.3 原因分析  65-66
  5.5 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 总结  67-68
  6.2 后续研究建议及展望  68-69
参考文献  69-73
硕士期间发表的论文  73-75
致谢  75

永磁式缓速器磁场分析及制动效能仿真

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