汽車電渦流緩速器的設(shè)計與計算

1、    汽車電渦流緩速器的設(shè)計與計算    關(guān)紹文 羅杰 李杰摘 要：分析國內(nèi)汽車電渦流緩速器開發(fā)現(xiàn)狀，提出先進(jìn)的設(shè)計手段是自主開發(fā)的保障。設(shè)定設(shè)計輸入狀態(tài)，再經(jīng)過理論分析推導(dǎo)符合制動轉(zhuǎn)矩的確定緩速器結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的公式，全面考慮設(shè)計步驟、因素，是設(shè)計開發(fā)電渦流緩速器的基本條件。關(guān)鍵詞：設(shè)計 計算 緩速器 結(jié)構(gòu)尺寸 參數(shù)1 概述目前，國內(nèi)只有屈指可數(shù)的幾家公司在代理或開發(fā)電渦流緩速器產(chǎn)品，僅有少量投入試用;而其中逆向國外產(chǎn)品是主流做法。因涉及知識產(chǎn)權(quán)糾紛和不能從根本上掌握電渦流緩速器的設(shè)計機(jī)理與設(shè)計手段，國內(nèi)電渦流緩速器自主開發(fā)舉步艱難，制約了國內(nèi)電渦流緩

2、速器技術(shù)進(jìn)步和市場拓展。2 設(shè)計步驟與方法我們利用全數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計，采用并行工程縮短開發(fā)周期，具有高性能、低開發(fā)成本和快節(jié)奏的設(shè)計風(fēng)格。2.1 理論計算基于知識的理論與經(jīng)驗相結(jié)合的推導(dǎo)計算，確定部件的結(jié)構(gòu)尺寸，形成數(shù)模參數(shù)特征。2.2 全三維設(shè)計利用三維數(shù)字化設(shè)計平臺，在確定了大體結(jié)構(gòu)后即可建立三維數(shù)字化模型，它將空間結(jié)構(gòu)尺寸、裝配關(guān)系直觀的展現(xiàn)，進(jìn)行可視化虛擬裝配設(shè)計。并可實現(xiàn)設(shè)計數(shù)模直接用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工加工模具或工裝卡具，即cad/cam一體化。2.3 仿真分析設(shè)計三維數(shù)模與分析仿真數(shù)模同步一致，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)部件應(yīng)力分析與散熱風(fēng)速分析。2.4 優(yōu)化設(shè)計采用三維精確裝配

3、檢查及工藝分析，并利用cae分析結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化三維數(shù)模，即cad/dfa/dfm一體化。2.5 并行工程基于全三維設(shè)計的并行流程和并行開發(fā)設(shè)計，有效縮短開發(fā)時間。2.6 快速升級設(shè)計數(shù)據(jù)、三維、兩維及工藝數(shù)據(jù)全相關(guān)全參數(shù)化，可進(jìn)行過程更改和新產(chǎn)品快速升級開發(fā)。3 理論分析與計算3.1 性能標(biāo)準(zhǔn)因國內(nèi)目前尚沒有出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，暫參照執(zhí)行法國泰樂瑪緩速器公司現(xiàn)執(zhí)行的歐洲tape a輔助制動標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容為表述：5噸以上的汽車，在7%的坡路上，從0速度開始，以無動力（空檔）、不使用主制動滑行，經(jīng)過6km距離后時速不超過30km/h1。3.2 設(shè)計基本輸入?yún)?shù)及設(shè)定性能1）適用車輛最大總質(zhì)量：m（t）;2）

4、設(shè)定適用發(fā)動機(jī)功率范圍：p0（kw）;3）設(shè)定適用緩速坡度：推薦9%（國家公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：級公路在特殊的山嶺重丘區(qū)最大坡度）;4）設(shè)定理想緩行速度：，30km/h;5）設(shè)定適用車型輪胎滾動半徑：r（m）;6）設(shè)定適用車型后橋速比：i;7）設(shè)定適用車型工作電壓：u，（v）;8）設(shè)定主體外形尺寸;9）設(shè)定極限溫升：t（）;10）設(shè)定冷卻方式：葉輪式轉(zhuǎn)子空氣冷卻。3.3 制動需求轉(zhuǎn)矩的計算3.4 電渦流緩速器的定性與轉(zhuǎn)矩公式推導(dǎo)電渦流緩速器的工作原理與能耗制動狀態(tài)下的鼠籠異步電動機(jī)工作原理相同，其制動力矩的大小都取決于轉(zhuǎn)子中的能量損耗，包括渦流損耗和磁滯損耗;不同之處是：轉(zhuǎn)子（電樞）的材料及磁極形

5、狀不同，同時，在轉(zhuǎn)速變化時，電渦流緩速器轉(zhuǎn)子中感生電流（渦流）滲透深度也不同，其中的磁場強(qiáng)度和導(dǎo)磁系數(shù)也是變化的。轉(zhuǎn)子半徑上對應(yīng)于磁極有效長度的單位體積導(dǎo)體，隨著轉(zhuǎn)動視為勻速轉(zhuǎn)動，從n極過渡到s極，再過渡到n極，依次往復(fù)，即：轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下正弦交變磁場透過氣隙周期性地穿過導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流、產(chǎn)生熱能;亦為：在定子的交替磁極與轉(zhuǎn)子間形成的氣隙中構(gòu)成靜態(tài)正弦交變磁場，供單位體積導(dǎo)體的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體去切割，進(jìn)而形成渦流，消耗能量并阻礙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。3.5 磁路計算磁路計算的目的在于確定產(chǎn)生主磁場所必需的磁化力或勵磁磁動勢（下簡稱磁勢），并進(jìn)而計算勵磁電流。通過計算校核緩速器各部分磁通密度選型。設(shè)定定子線

6、圈工作溫度為80，選用電磁線的材質(zhì)，計算出此時的電阻率為（mm2/m）5。4 磁性材料與散熱結(jié)構(gòu)的考慮電渦流緩速器的材料比較特殊，要求高導(dǎo)磁率、低矯頑力，低電阻率、耐高溫抗氧化、耐腐蝕等，同時要考慮機(jī)械強(qiáng)度，因此以選用低碳合金鋼為宜。由于電渦流緩速器是吸收機(jī)械功率并將其轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，因此散熱結(jié)構(gòu)是必要的考慮因素，可參照離心風(fēng)機(jī)葉輪的形式設(shè)計。5 控制方式與控制思想緩速器可以選擇手控、腳控、手腳并控等操縱方式，腳控又可以是單獨踏板（與手控等效但應(yīng)自動復(fù)位），或是與主制動器結(jié)合，一旦腳制動踏板踏下，即產(chǎn)生雙重制動效果，但要求緩速器先于主制動起作用?？刂破饕话阌欣^電器式和電子式兩種，繼電器式多分為四段控制，電子式則可以分為更多檔，還可實現(xiàn)制動力平滑上升、延時起控、恒速控制、與其它電子控制系統(tǒng)通訊等功能。低車速時緩速器作用已很小，應(yīng)自動退出工作狀態(tài)，以減少用電損耗;具有abs的車輛應(yīng)建立與電渦流緩速器的制約關(guān)系，在abs發(fā)揮作用時緩速器退出工作狀態(tài)（即使低速功能已起作用）;緩速器是一種制動方式，所以當(dāng)投入使用時制動燈應(yīng)亮，并有工作指示燈。6 結(jié)論以理論知識為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)為手段，通過三維數(shù)字化設(shè)計和仿真分析與優(yōu)化設(shè)計，我們掌握了設(shè)計開發(fā)電渦流緩速器的有效手段，就可以得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能最佳的設(shè)計產(chǎn)品，并且擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)。參考文獻(xiàn)：1汪貴友.新型減速器電渦流緩速器.