微型无人车线控制动系统设计毕业论文

 2021-11-23 09:11

论文总字数:17042字

摘 要

微型无人车线控制动系统将线控制动系统、无人车系统等技术相结合,相比于传统的由液压回路提供制动力的制动系统,其制动速度更快、制动性能更好、结构更加紧凑。 微型无人车线控制动系统的核心之一是线控制动系统,线控制动系统正在不断的向前发展之中。

本文的主要内容如下:阐述了线控制动系统的国内外的发展现状并对微型无人车线控制动系统的基本原理与结构等内容进行了分析;结合目标车型的参数及特征选择线控制动系统的类型并进行总体的设计;对系统设计的核心部分——执行机构进行了方案构思与方案的选择;具体地对制动器和杠杆机构进行了设计,如:制动蹄的结构和参数的选择;计算了制动器的制动力矩;建立了制动器的各个零件以及装配的三维模型并绘制了二维图,包括装配图及各个零件的零件图。

关键词:线控制动系统;电子机械制动系统;鼓式制动器;

Abstract

Compared with the traditional braking system, the miniature driverless car brake-by-wire system is the combination of brake-by-wire system and driverless car. It has faster braking speed, better braking performance, and more compact structure. One of the cores of the miniature driverless car brake-by-wire system is the design of brake-by-wire system. The brake-by-wire system is constantly developing nowadays.

Followings are the main contents of this article: The development status of the brake-by-wire system is demonstrated and the basic principle, composition and structure of the miniature driverless car brake-by-wire system are analyzed; combined with the parameters and characteristics of the target vehicle model, the type of brake-by-wire system was selected and the overall design of the brake-by-wire system was carried out; the core part of the system-the actuator was designed; designing the specific structure of the brake and lever and its parameters were selected and calculated, such as the design of brake shoe structure and parameters; checking the braking torque of the brake; establishing the three-dimensional models of the parts of the brake and the assembly and two-dimensional drawings are drawn, including the assembly drawing and the drawing of each part of the brake.

Key Words:brake-by-wire system; EMB; drum brake;

目录

第1章 绪论1

1.1微型无人车线控制动系统概述1

1.2微型无人车线控制动系统国内外发展现状1

1.3本课题的研究意义与目的2

第2章 微型无人车线控制动系统的主要组成与基本原理3

2.1系统的基本组成部分3

2.2微型无人车线控制动系统的基本原理3

2.3线控制动系统的分类3

2.3.1电子液压制动系统3

2.3.2电子机械制动系统3

第3章 微型无人车线控制动系统的设计与计算5

3.1制动系统的总体设计要求5

3.2目标车型和相关参数5

3.3系统的总体设计5

3.3.1系统类型的选择5

3.3.2系统的总体结构设计6

3.4制动系统执行机构的结构和机构方案的设计6

3.4.1执行机构的结构分解6

3.4.2执行机构方案的构思与选择7

3.5电磁制动器的设计计算8

3.5.1鼓式制动器结构形式的分析与选型8

3.5.2制动器整体关键参数的选择9

3.5.3车轮制动力的分析计算12

3.5.4制动器具体结构的设计和计算13

3.5.4.1制动鼓的设计13

3.5.4.2制动底板的设计13

3.5.4.3制动蹄的设计和摩擦材料的选择13

3.5.4.4制动蹄鼓间隙的选择14

3.5.5杠杆的设计14

3.5.5.1杠杆设计方案的选择14

3.5.5.2张开力作用点的确定15

3.5.5.3杠杆结构参数的设计15

3.5.6制动器制动时的受力分析和制动力矩的校核计算17

3.5.7间隙调节机构的选择和驻车方式20

第4章 制动器的建模21

第5章 结论24

参考文献25

附录26

致谢27

第1章 绪论

1.1微型无人车线控制动系统概述

线控制动系统中的线路与元件,如:传感器,电机等替代了传统液压制动系统中的液压回路等,因此制动主要由电子元件和机械结构来实现,这样不但极大的简化了制动系统的结构,而且制动的性能也得到了进一步的提升。本文研究的微型无人车线控制动系统则是线控制动系统与无人车技术、轮毂电机技术的结合,下文将对其进行具体的介绍。

1.2微型无人车线控制动系统国内外发展现状

线控制动技术是微型无人车线控制动系统的核心之一。线控技术是从航空领域逐渐进入汽车领域的[1],线控制动技术则是汽车线控技术的重要组成部分。线控制动系统开始发展于20世纪,世界上许多汽车零配件制造厂商都在对汽车线控制动系统进行着不断的研发与制造,在21世纪后,该系统的发展更为迅速。电子机械制动系统和电子液压制动系统是目前两种主要的汽车线控制动系统。其中,电子液压制动保留了传统液压制动中的液压部分,电子机械制动系统则是一种纯机械系统,由于液压系统相对于纯机械系统存在着结构相对复杂等局限性,电子机械制动系统将是未来主要的发展方向[2]。汽车线控制动系统在国外发展的较早,众多国外的公司长期致力于线控制动系统的研究,并取得了一系列的研究成果。博世公司研发出的iBooster线控制动系统与主动安全技术相结合,提高了汽车的安全性能和制动性能。大陆公司研发出了无需真空助力的电子液压制动系统 MKC1,其质量轻并且结构简单,已小批量应用在车辆上。而在国内,线控制动系统的发展较晚,目前仍处于起步阶段,主要进行的是线控制动系统相关理论的提出,如:清华大学的王治中等人提出了一种分布式电液复合制动系统[3],上海汇众汽车制造有限公司和上海汽车底盘电子化及轻量化工程技术研究中心提出了一种混合线控制动系统方案和新的执行机构的设计方案,能够提高机构响应速率和简化驻车控制逻辑[4]67。同时国内外的一些房车和拖车使用的电磁制动器也去除了传统制动器的液压回路,也属于一种线控制动系统。虽然线控制动技术正在不断的发展之中且具有良好的前景[5],但同时也存在一些局限性,如:芯片等电子产品的价格较高,因此线控制动系统的成本也较高等[6]

这些年来,计算机技术与汽车的结合更加密切,同时电子控制技术对汽车的重要性也在不断提升,国内外都越来越重视电动汽车和无人驾驶技术的研发[7],如:谷歌的无人驾驶技术。然而,汽车终究离不开制动,制动对电动车、无人驾驶车也至关重要。在未来线控制动系统也会逐渐与无人驾驶技术结合,使汽车技术进一步升级。舍弗勒提出了创新城市车辆概念Schaeffler Mover,该车是一种高自动化的无人驾驶车辆,其中的车轮模块具有牵引电机,在制动时,控制器收到信号从而控制制动器制动,同时牵引电机转化为发电机,将电能储存在电池之中并帮助制动器实现制动,是一种无人车的线控制动系统。

1.3本课题的研究意义与目的

线控制动系统具有更简单的结构,去除了传统的复杂液压管路,同时具有很高的安全性、制动响应时间短等优点,也解决了一些传统燃油车中ABS系统和主动悬架系统有时会相互干涉的问题[8],另外其采用电路进行控制,耐久性好[9]。因此,通过设计微型无人车线控制动系统将无人车的相应技术与线控制动技术良好结合起来,可以提高无人车的制动性能、安全性和稳定性,减少无人驾驶导致的一些交通事故。可以促进无人驾驶技术进一步的发展,使人们的生活更加智能,更加便捷。另一方面,国内对线控制动技术的研究还处于初期,通过对微型无人车线控制动系统的设计还可以帮助国内线控制动技术的发展。

第2章 微型无人车线控制动系统的主要组成与基本原理

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