1、 毕业设计(论文)开题报告 题 目：机车机械制动系统结构设计及有限元分析 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 2011 年 3 月 15 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 机车机械制动系统结构设计及有限元分析机车机械制动系统结构设计及有限元分析 0 0 引言引言 电机车是我国主要的矿山运输机械，其制动装置有机械制动和电气制动2种。电气 制动是利用控制器改变电气线路进行制动，属于能耗制动；机械制动是利用制动器进 行制动。目前矿用电机车一般采用手动闸轮操作的闸瓦制动和电气动力制动装置，有 的也采用压气制动装置。但由于电气制动在停车制动时不能使机车完全停止，因此除 小
2、型电机车外每台机车上都应装有机械制动装置。 安全规程规定，列车翩动距离最大不得超过加m，这里的制动距离指的是从司 机开始制动到列车完全停止运行的距离。目前国内广泛应用的ZK一7型和ZK一10型架 线式电机车，其运行速度约为165 kmh，手动机械制动空行程时间按3 s计，则其制 动空行程约为14 m。实际允许制动距离，按规定的制动距离减去制动空行程距离计算， 仅为26 nl。如果再考虑牵引温升，对列车实际运行速度限制更高。实际情况表明制 动技术已经成为限制电机车运输能力的急待解决的问题。1 1 1 机车机车机械制动系统的历史及现状机械制动系统的历史及现状 1.11.1. .机械机械制动控制系统
3、的历史制动控制系统的历史 最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这 时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着机 车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空 助力装置。 1932 年生产的质量为 2860kg 的凯迪拉克 V16 车四轮采用直径 419.1mm 的鼓 式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于 1932 年推出 V12 轿车， 该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车 辆制动有了新的突破，液压制动
4、是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight 车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年问世。通用和福 特分别于 1934 年和 1939 年采用了液压制动技术。到 20 世纪 50 年代，液压助力制动 器才成为现实。2.3 1.21.2 机械机械制动控制系统的现状制动控制系统的现状 当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了 防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和 经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车” 的新技术使基本的制动器显得微不足道。 传
5、统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时， 主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。而 ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。 目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到 了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计 的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在 许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最 佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。 另外，由于编制逻辑门限ABS有许多局
6、限性，所以近年来在ABS的基础上发展了车 辆动力学控制系统(VDC)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS，它 是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种理想 的ABS控制系统。 滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的 测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为 目标的ABS而言， 控制精度并不是十分突出的问题， 并且达到高精度的控制也比较困难； 因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制 的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性，否 则会导致人身伤亡及车辆损坏。4.5.6 2 2 现代机车现代机车制动系统的发展趋势制动系统的发展趋势 现代机车制动系统的发展趋势摘要：从机车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安 全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和机车行驶速度的提 高，这种重要性表现得越来越明显。众多的机车工程师在改进机车制动
