汽车缓速器磁流变液性能测试仪的设计
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毕业论文题目:汽车液力缓速器的设计
简介:
改善制动效果是提高汽车平均行驶车速的重要保证,由于连续使用汽车行车制动器会导致制动效能的衰退,在那些常行驶于丘陵山区或市区需要频繁使用制动的车辆来说,配备辅助制动系统是十分必要的。
采用缓速器能够通过特殊的调节系统控制汽车制动效果,它无机械磨损,散热易控制,可以提供很高的制动功率。
制动过程平稳而无冲击,能够大大简化驾驶操作。
容易实现对制动效果的控制,且重量轻,价格低廉,因此能够改善车辆乘坐的舒适性,提高行车的安全性,减少维护保养费用,延长汽车传动和制动系统使用寿命。
任务要求:
1.设计内容:
(1)液力缓速器结构部分设计
(2)液力缓速器电子控制系统设计
2.设计达到的要求:
(1)缓速器与变速器共用油道
(2)缓速器传动轴可以互换
(3)缓速器应具有制动特性
3.绘制各部分的主要零件图,装配图(Auto CAD)
4.按要求撰写说明书(word)。
磁流变液流变性能测试仪的设计与研究的开题报告一、课题背景及研究意义磁流变液是一种具有特殊性能的流体,其粘度可以通过外部磁场的作用而发生变化。
利用这种特殊性能,磁流变液可广泛应用于工程制造、运动控制等领域。
然而,磁流变液的流变性能测试仪设计及研究仍存在一定的不足。
因此,本文旨在研究磁流变液流变性能测试仪的设计与研究,为后续相关领域的研究提供参考和支持。
二、研究目标本文的研究目标为设计与研究一种能够测试磁流变液流变性能的测试仪。
具体目标如下:1.设计一种可实现对磁流变液流变性能测试的仪器;2.选择合适的测试方法,研究影响磁流变液流变性能的各种因素;3.通过实验数据的分析与处理,探索磁流变液流变性能测试的规律和特点。
三、研究内容及方法本文的研究内容涵盖磁流变液的基本性质、流变性能测试方法和测试仪的设计等方面。
研究方法主要包括理论研究和实验研究两种。
1. 理论研究基于相关理论,研究磁流变液的基本性质和流变特性,分析影响磁流变液流变性能的各种因素,探究流变规律。
2. 实验研究基于已有的磁流变实验平台,设计制造一种可测试磁流变液流变性能的测试仪。
通过实验数据的分析和处理,研究流变特性和变形等规律。
四、研究进度安排第一年1. 研究磁流变液的物理特性和流变特性,分析影响磁流变液流变性能的各种因素。
2. 磁流变实验平台搭建,测试磁流变液的基本性质和流变特性。
3. 设计制造一种可测试磁流变液流变性能的测试仪。
第二年1. 研究测试仪的测试方法和流变规律。
2. 进行实验研究,获取相关数据。
3. 数据分析和处理。
第三年1. 继续对实验数据的分析处理,并总结规律和结论。
2. 撰写论文,完成相关论文撰写。
五、预计研究成果1. 设计并制造一种可测试磁流变液流变性能的测试仪。
2. 掌握磁流变液的物理特性和流变特性,研究流变规律和特性。
3. 完成与论文相关的学术交流和成果报告。
六、结语本文将以磁流变液流变性能测试仪的研究为主要内容,探索磁流变液流变性能的规律、特性和实验方法等相关问题。
载重运输车辆并联磁流变缓速器的热性能及设计齐晓杰;安永东;吕德刚【摘要】设计的磁流变缓速器在保证原制动力矩要求前提下,采用两组缓速器并联结构、每组缓速器6个轮毂,可同时或分别工作,减少了径向尺寸和对车辆离地间隙的影响,便于安装.采用适当控制模式,可有效减少缓速器的温升,保障安全工作.【期刊名称】《工程与试验》【年(卷),期】2017(057)003【总页数】4页(P78-81)【关键词】运输车辆;磁流变缓速器;并联结构;设计分析【作者】齐晓杰;安永东;吕德刚【作者单位】黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050【正文语种】中文【中图分类】U463.51大型载重运输车辆由于载重量大、行车惯性大,制动时要求提供大的制动力矩和较长的制动时间。
特别是在城市道路、下长坡公路时,制动装置需提供大制动力矩,频繁制动,这对于目前国内普遍采用的单一依靠行车制动系统制动的情况,势必会造成制动装置制动衬片的热衰退和加剧磨损,频繁踩踏制动踏板也会增加驾驶员的疲劳,影响行驶安全。
所以,在大型载重运输车辆上设置辅助制动系统-缓速制动器非常必要。
车辆缓速制动器能在制动之前或同时消耗大部分车辆行驶惯性动能,增加行车制动效能,使其制动工况更加安全、稳定。
缓速制动器按原理可分为发动机缓速装置、液力缓速器、电涡流缓速器、电机缓速装置和空气动力缓速装置等。
目前,国外车辆缓速制动器产品90%以上是电涡流缓速器。
为长时制动和提高缓速制动力,车辆上需匹配占用空间较大的电力系统。
同时,电涡流缓速制动器还有磁场衰减速度快、制动效果不稳定等缺陷。
为解决这些问题,课题组开展了磁流变液缓速制动器的开发研究,取得了阶段成果。
本文介绍了适应载重运输车辆缓速制动、提高磁流变缓速器制动力矩、减小径向尺寸和提高散热效果而进行的并联磁流变缓速制动器的设计与分析[1-3]。
11/2946-48长春工程学院学报(自然科学版)2017年第18卷第1期J.Changchun Inst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2017,Vol.18,No.1ISSN 1009-8984CN 22-1323Ndoi:10.3969/j.issn.1009-8984.2017.01.011基于LabVIEW的磁流变液性能测试系统的开发收稿日期:2017-02-14基金项目:黑龙江工程学院大学生创新训练项目(201511802056)作者简介:吕德刚(1974-),男(汉),哈尔滨,讲师主要研究汽车电器与电子技术。
吕德刚,代 亮,孙明野,朱胜西,齐晓杰(黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,哈尔滨150050)摘 要:磁流变液性能的测试和研究一直是可控材料研究的热点之一。
鉴于目前缺乏结构简单、性能可靠测试仪器的现状,首先设计并制作了磁流变液性能测试仪,结合美国NI公司的USB-6008数据采集卡和LabVIEW软件,开发了磁流变液性能测试系统。
本系统可以方便地测试出不同温度、不同磁场强度下磁流变液扭矩传递性能,易于实现不同配方的磁流变液的比较测试。
关键词:磁流变液;LabVIEW;测试系统中图分类号:TH12文献标志码:A 文章编号:1009-8984(2017)01-0046-030 前言磁流变液(MRF)是一种在磁场作用下流变特性可控的流体,它在强磁场的作用下可以在几ms内由良好的牛顿流体变为宾汉姆流体,并且这种变化是连续、可逆、迅速、易于控制的,是一种用途广泛、性能优良的智能材料,成为当前智能材料研究的一个重要分支。
目前,磁流变液已被应用于研磨工艺、密封、机器人、采矿、印刷等多个领域,磁流变技术在汽车减振器、离合器、缓速器等汽车零部件上的应用将有着光明的前景[1]。
目前对于磁流变液的研究,较为普遍的是采用宾汉(Bingham)模型,表述如下:τ=τB+ηP·γ,(1)式中:τ为磁场作用下磁流变液屈服应力;τB为磁流变液动态屈服应力,与磁场强度相关;ηP为磁流变液塑性黏度;γ为切应变率。
基于磁流变和电涡流效应的汽车新型缓速器的设计与试验郑祥盘; 王程【期刊名称】《《汽车工程》》【年(卷),期】2019(041)008【总页数】7页(P975-981)【关键词】重型汽车; 缓速器; 磁流变效应; 电涡流效应; 制动性能【作者】郑祥盘; 王程【作者单位】闽江学院福州 350108; 福州大学福州 350108【正文语种】中文前言现代工程车辆在满足不同层次需求的同时,逐步向大型化、高速化和智能化的方向发展,制动安全问题日益突出,对行车制动器提出了巨大的挑战[1]。
同时,复杂的道路状况如长坡、多弯等导致制动器频繁工作,车辆制动过程产生的热量难以在短时间内散发,导致制动器的温度迅速上升,磨损严重,使制动性能大幅下降甚至完全消失,从而造成安全事故,严重威胁到人们的生命财产安全[2]。
汽车缓速器是一种为车辆提供额外制动力矩的安全辅助制动装置,它通过非摩擦方式对行驶的汽车产生阻力,分担常规制动器的部分任务,从而保证行车制动器在长时间内保持良好的运行状态[1-3]。
缓速器的使用不仅能减少车辆在下长坡的路况下行车制动器的使用次数,降低其发热和磨损程度,提高其使用寿命;同时,使车辆在紧急制动状况下的制动时间更少,制动距离更短,大幅提高了车辆的安全性能[2-3]。
当前,传统的汽车缓速器主要有排气辅助制动器、电涡流缓速器和液力缓速器。
它们都存在制动力矩小、噪声大、响应时间长和结构复杂等诸多不足[1-4]。
因此,新型汽车缓速器的设计与研发十分必要。
磁流变液是一种由磁性固体颗粒、绝缘基础液和添加剂组成的智能可控材料[5]。
磁流变制动器是基于磁流变效应的可控黏性产生制动力矩的新型制动装置[5-6],国内外大量学者对磁流变制动器展开研究,如Patil等用数值方法开展汽车磁流变制动装置温度特性研究[7],郭源帆进行了曳引电梯磁流变制动器多物理场仿真与试验研究[8]。
与传统制动器相比,磁流变制动器具有制动力矩稳定且连续可调、易于控制和工作噪声小等特点[7-8]。
A0级小型纯电动汽车磁流变液制动器结构设计及其性能探究摘要:随着环保意识的增强和新能源汽车市场的兴起,A0级小型纯电动汽车受到越来越多的关注。
作为重要的安全设备之一,制动系统的设计和性能对于车辆的行驶安全至关重要。
本文针对A0级小型纯电动汽车,基于磁流变液技术,设计了一种新型结构的制动器,并对其性能进行了探究。
探究结果表明,该制动器在提供良好制动效果的同时,具有较高的能量回见效率和较低的使用成本,具备宽广的市场前景。
1. 引言随着全球气候变暖问题的逐渐凸显,新能源汽车作为替代传统燃油车的首选,迅速崛起。
尤其是A0级小型纯电动汽车,以其小巧灵活、零排放等优势,成为消费者的热门选择。
然而,随着A0级小型纯电动汽车的普及,其安全性问题也成为关注焦点。
制动系统作为车辆行驶安全的重要组成部分之一,对于A0级小型纯电动汽车的制动效果、能量回见效率以及使用成本等方面有着重要影响。
因此,设计一种高效、好用的制动器对于提高A0级纯电动汽车的安全性能具有重要意义。
2. 制动器结构设计基于磁流变液技术的特点,本文设计了一种新型结构的制动器。
该制动器由主缸、磁流变离合器、制动盘和刹车片等组成。
主缸负责给制动系统提供压力,磁流变离合器通过控制磁场的强弱来调整制动力大小。
制动盘和刹车片则起到制动摩擦的作用。
为了提高磁流变液制动器的制动效果,本文将制动盘和刹车片接受了新型材料,以增加摩擦系数。
同时,接受了新型的热敏感系统,实时监测制动器的温度,并依据温度的变化调整制动力大小。
3. 性能探究为了验证新型磁流变液制动器的性能,本文进行了一系列的试验探究。
起首,使用试验台对制动器的制动效果进行了测试。
结果显示,新型磁流变液制动器具有快速响应、高精度的制动效果,极大地提高了车辆的制动稳定性和操控性能。
其次,本文对制动器的能量回见效率进行了测算。
试验结果显示,新型磁流变液制动器能够高效地将制动过程中产生的动能转化为电能,并实时反馈给电动汽车的储能系统,大幅度提高了电池的充电效率,降低了车辆的使用成本。
磁流变液制动特性测量实验装置研制李津宁;陈文娟【摘要】为研究磁流变液的制动特性设计了一种测量实验装置,该装置可通过控制外加磁场的大小来改变磁流变液的黏滞程度,从而控制制动过程.利用单片机采集制动过程中转速、制动时间以及线圈中励磁电流等参量,使用VB上位机对采集的数据进行处理并绘制出不同情况下的制动特性曲线.通过对各制动参量的理论分析与实验测量以探究磁流变液的制动特性.%In order to study the braking characteristics of magnetorheological fluid,a measuring device is designed,which can control the braking process by changing the viscosity of the magnetorheological fluid through controlling the magnitude of the external magnetic field.SCM is used to collect the parameters about the speed,the braking time and the exciting current in the coil,and the collected data is processed and the braking characteristic curve under different conditions is drawn by the VB host computer.Through the theoretical analysis and experimental measurement of the braking parameters,the braking characteristics of the magnetorheological fluid are explored.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2017(034)007【总页数】4页(P72-75)【关键词】磁流变液;制动特性;VB上位机【作者】李津宁;陈文娟【作者单位】中国石油大学(华东) 理学院, 山东青岛 266580;中国石油大学(华东) 理学院, 山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】TB34磁流变液是1948年美国人Rabinow发现的一种黏度可控的流体,在没有外加磁场时它表现为流动性良好的牛顿流体,当外加磁场足够大时,其流动性完全消失并表现出类似固体的力学性质[1-3]。
第33卷第3期 佳木斯大学学报(自然科学版) Vol.33No.3 2015 年05月 JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition) May 2015文章编号:1008-1402(2015)03-0440-03汽车缓速器磁流变液性能测试仪的设计①吕德刚, 安永东, 齐晓杰(黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050)摘 要: 磁流变液的性能对磁力制动式汽车缓速器性能影响很大.鉴于目前缺乏结构简单、性能可靠检测仪器的现状,在系统地分析磁路设计中材料选择、磁路结构以及线圈参数的基础上,基于磁饱和效应的磁路设计方法,设计并制作了磁流变液性能测试仪.从实验结果来看,所设计的测试仪能够真实地反映出所测试磁流变液的性能.关键词: 汽车缓速器;磁流变液;测试仪中图分类号: U463 文献标识码: A0 引 言磁流变液是一种在磁场作用下流变特性瞬间的可逆的材料,可以在几毫秒内由流体状态迅速变为固态.其剪切屈服应力大小与磁场强度具有稳定的对应关系,是一种用途广泛、性能优良的智能材料.目前,磁流变液已经开始应用于研磨工艺、阀门和密封、机器人的传感器和采矿、印刷等多个行业,也被广泛应用于汽车座位减振器、刹车器、缓速器等[1].目前对于磁流变液的研究,较为普遍的是采用宾汉(Bingham)模型,表述如下:τ=τB+ηP・γ(1)式中:τ为磁场作用下磁流变液屈服应力;τB为磁流变液动态屈服应力,与磁场强度相关;ηP为磁流变液塑性粘度;γ为切应变率.磁流变液从上式来看,除了受到磁场强度的影响,还要受到液体的粘度的影响.目前市场上的磁流变液品种繁多,性能各异,因此若想得到某磁流变液的精确数学模型,进而对该磁流变液进行有效控制,除了理论分析计算外,还必须设计相应的性能测试仪器.1 磁流变液传递扭矩估算首先选定拟采用的磁流变液,一般来说,磁流变液的最大屈服应力通常都可以达到50kPa~100kPa之间.磁流变液的屈服应力随磁场强度的增大而增大,但最大屈服应力和磁场强度之间并不是线性关系,一般磁流变液体在屈服应力达到40kPa时存在一个比较明显的拐点,超过40kPa后,屈服应力随磁场强度增大的速度明显减缓,因此本设计设定磁流变液最大工作区在35kPa[2].根据试验要求,首先设定驱动磁盘内径D1=0.1m,驱动磁盘外径D2=0.01m,则圆盘面积为S=7.85×10-3m2,当τ=35kPa时,通过以下公式计算出磁流变液最大传递扭矩为:M=∫R2R12πr2τdr=9.158Nm(2)2 磁路设计而要使磁流变液从液态变为类固态,产生磁流变效应,其所处磁场的磁场强度必须达到数十千安/米甚至数百千安/米.同时,工作间隙的大小也影响离合器传递的黏性力矩,结合磁流变液的参数,一般情况下磁流变传动器件工作间隙的取值应在0.5mm~2mm之间[3~4].一般当B=0.5T时,磁流变液体的剪切屈服应力约为35kPa左右.本设计由六个线圈组成,每个线圈对应圆盘面积的六分之一,故每六分之一圆盘对应的磁通量为Φ1=S/6×B=6.54×10-4Wb,对于每个线圈的磁路来说,磁通量均为6.54×10-4Wb,由于钢片的磁饱和现象,如果选用的磁通密度太高,空载电流①收稿日期:2015-04-23基金项目:黑龙江省科技攻关科研项目(GC12A412).作者简介:吕德刚(1974-),男,黑龙江哈尔滨人,黑龙江工程学院汽车与交通工程学院讲师,硕士.第3期吕德刚,等:汽车缓速器磁流变液性能测试仪的设计和空载损耗会增加,因此,磁通密度应选择在磁饱和以下[5].根据公式B=Φ/A,选取铁心磁感应密度B1=1.5T,可计算出铁心截面积4.36×10-4m2,则铁心直径D=23.5mm,圆整后取值24mm.圆盘也采取硅钢片制成,取硅钢片圆盘磁感应密度也为1.5T,通过相同的计算方法,可知圆盘的厚度应为9.68mm,圆整后取值10mm.真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m,各种导磁材料相对磁导率差异很大,在此选择磁导率μr=3000的普通低碳钢为导磁材料.每段磁场强度的计算:铁心磁场强度H1=B1μFe=397.9(A/m).根据安装需要,初定铁心长度h1=20mm,则磁压降F1=H1×h1=7.96(A).图1 某常用磁流变液的B-H曲线和μ-H曲线1-传感器支座2-中间套3-轴承4-支撑盖5-中间套6-圆盘7-顶盖8-驱动轴9-隔磁套10-铁芯11-导磁片12-隔磁片图2 磁流变性能测试仪总装图如图2所示,某常用磁流变液在磁感应强度为B2=0.5T时,磁导率约为2.33×10-5H/m,则磁流变液的磁场强度H2=B2μδ=2.15×104(A/m).磁流变液工作间隙的取值h2=2mm.则磁压降F2=H2×h2=43(A).图3 磁流变性能测试仪整套布置图图4 磁流变液性能测试结果对比图除了磁流变液内部,其他位置的磁感应强度均为1.5T,磁场强度也就都是397.9(A/m),转动圆盘内部,磁力线的工作距离平均为28.78mm,下部磁轭距离相同.圆盘内部磁压降F3=H3×h3=11.45(A),总的磁压降F=2×(F1+F2+F3)=124.82(A).对于长期工作制的磁路来说,电流密度为2A/mm2~4A/mm2,反复短时工作制的磁路为5A/mm2~12A/mm2,短时工作制的磁路为13A/mm2~30A/mm2.本设计为反复短时工作制,故取电流密度为4A/mm2,选择最大量程为5安培的直流稳压电源,工作电流应设在4安培左右,并联对六个线圈供电,每个线圈电流应为0.67安培,可进一步推算出激磁导线截面积为约为0.167mm2,则导线半径应为0.23mm,取标准直径0.47mm,漆包线最大外径(毫米)0.52mm.匝数N=94匝,所占面积为144佳木斯大学学报(自然科学版)2015年25.42mm2.3 磁流变液性能测试仪整体设计根据以上计算,所设计测试仪如图2所示,由电机带动驱动轴8,圆盘6和铁芯10间隔2mm,中间加注磁流变液,线圈不通电流时,仅通过液体粘性传递扭矩,通入电流后磁流变液特性改变,传递扭矩随之加大,扭矩通过下部安装的扭矩传感器测试出来,即可测试出不同磁场环境下,传递扭矩的大小.在测试仪内设置了不导磁的隔磁套和隔磁片,防止磁场外泄,传递扭矩变小.4 实验测试整套试验装置如图3所示.使用所设计的磁流变性能测试仪,对某磁流变液进行测试,测试温度为20℃,系磁流变液生产厂家提供的标准试验温度.采用台钻夹持驱动轴的形式驱动,理论驱动转速1000r/min,实际测得驱动转速为994r/min.使用直流电流源对铁芯线圈提供激磁电流,从0A到1.6A之间逐渐加大电流,通过扭矩传感器测出输出扭矩,实际输出转矩和理论输出转矩如图4所示,从图中可以看出,实际测试输出扭矩和理论扭矩基本一致.5 结 论从测试结果来看,所设计的测试仪,可以对磁流变液的性能测试,操作方便,数据可靠.可以测量不同驱动转速、不同温度、不同激磁电流条件下磁流变液内部磁场强度及传递扭矩,为进一步研究不同配方的磁流变液性能提供的保证,如果加装制冷和加热装置,就能方便地进行磁流变液低温和高温条件下的性能研究.参考文献:[1] 单慧勇,王太勇,杨延荣.磁流变离合器的磁路设计研究[J].机械强度,2011,33(5):759-762.[2] 崔立辉,薛德庆,刘长江,等.圆盘式磁流变离合器的设计计算[J].2011,40(8):99-102.[3] 路和,刘新华.磁流变液及其在机械工程中的应用[J].制造技术与机床,2013,(01):66-69.[4] 魏齐龙,王超,罗清,等.磁场作用下磁流变液的流变行为[J].磁性材料及器件,2013,44(01):6-9.[5] 黄波,布和・巴特尔,刘晓红,等.汽车离合器用磁流变液不同转速下传递转矩的分析[J].化学工程师,2013,208(01):67-69.TheDesignofVehicleRetarderMRFluidPerformanceTestingInstrumentLUDe-gang, ANYong-dong, QIXiao-jie(SchoolofAutomotiveandTrafficEngineering,HeilongjiangInstituteofTechnology,Harbin150050,China)Abstract: ThepropertiesofMRfluidhasgreatinfluenceonitsperformanceofmagneticbrakevehiclere-tarder.Becauseofthecurrentstatusofthelackofasimplestructureandreliableperformancetestinginstrument,atestinginstrumentoftheperformanceofMRfluidwasdesignedbasedonthesystematicanalysisofthemagneticcircuitdesign,materialselection,circuitstructureandparametersofthecoil,andthemagneticsaturationeffect.Fromtheexperimentalresults,thetestinginstrumentcanreflectthetrueperformanceofthetestingMRfluid.Keywords: vehicleretarder;MRfluid;testinginstrument(上接439页)ResearchontheIntelligentMonitoringSystemofRiceSeedlingsShedHUANGJin-xia, YUYong-hong, XUJian-dong, ZHAOHua-qi, GEYi-yuan(CollegeofElectronicTechnology,JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China)Abstract: Thispaperdescribedthedesignofintelligentmonitoringsystemofariceseedlingshedbasedonitscharacteristics.Thesystemcanautomaticallyadjusttheseedlinggreenhousetemperature,humidity,lightintensityandcarbondioxideconcentrationsoftheseparametersbasedonthedemandofriceseedlinggrowth,soastoimproveseedlingquality,ensuretheseedlinggrowth,andlayagoodfoundationfortheearlyandhighyield.Thesystemissimple,reliable,stronganti-interference,lowcost,easylarge-scalepopularization,andbroadapplicationprospects.Keywords: riceseedlingshed;intelligentmonitoringsystem;fuzzycontrol;MATLABsimulation244。