新型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/楊海寧 王稱(chēng)義

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展也較為快速，而工業(yè)生產(chǎn)要靠能源機(jī)械制動(dòng)來(lái)支撐。而隨著石油資源的緊張和價(jià)格的不斷攀升，必須尋找一種新能源來(lái)代替原有的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，電子機(jī)械就是在這樣的一種背景下產(chǎn)生的。隨著人們對(duì)電子機(jī)械的安全性能的要求不斷提高以及環(huán)保理念的增強(qiáng)，使得電子機(jī)械作為一種新的工業(yè)形式和能源不斷被廣泛運(yùn)用。本文將通過(guò)分析電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)和構(gòu)造原理，從而促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)電機(jī)機(jī)械的持續(xù)發(fā)展。

1 電子機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)述

電子機(jī)械系統(tǒng)，是一種新型的機(jī)械制動(dòng)設(shè)備，它的產(chǎn)生和應(yīng)用，可以使得液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的作用?？梢钥朔簤合到y(tǒng)在結(jié)構(gòu)繁瑣、安裝難度高和維修成本高等方面的弱點(diǎn)，從而促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。也就是說(shuō)，電子機(jī)械系統(tǒng)是將以往的制動(dòng)中液壓、壓縮空氣驅(qū)動(dòng)等用電動(dòng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)來(lái)代替，從而提升了制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度和效率，加強(qiáng)了制動(dòng)效能。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)于制動(dòng)性能的要求也越來(lái)越高，再加上電子機(jī)械的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，功能集成可靠，因此運(yùn)用前景十分廣泛。它將會(huì)取代傳統(tǒng)的液壓、空氣制動(dòng)器，成為未來(lái)新能源汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

2 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成及運(yùn)轉(zhuǎn)模式

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括踏板模擬器、傳感器、控制單元、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)等五個(gè)方面。下面進(jìn)行逐一介紹：

2.1 踏板模擬器

踏板模擬器是通過(guò)模擬傳統(tǒng)汽車(chē)將踏板與汽車(chē)的行駛速度、動(dòng)力大小的關(guān)系用圖表進(jìn)行表現(xiàn)，使得司機(jī)能夠通過(guò)模擬的數(shù)據(jù)形成一種良好的控制力量，根據(jù)駕駛員的力感再加以設(shè)計(jì)出更加舒適和安全的制動(dòng)踏板。

2.2 傳感器

傳感器包括車(chē)輪速度、踏板的具體行程、汽車(chē)的氣門(mén)、方向轉(zhuǎn)盤(pán)、以及汽車(chē)開(kāi)關(guān)等等的傳感器，它能夠通過(guò)感應(yīng)來(lái)進(jìn)行信息的接收和傳遞。它主要的作用是可以提供汽車(chē)制動(dòng)的狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)以及行駛狀態(tài)等的信號(hào)并且傳送給控制單元。

2.3 控制單元

控制單元是在電動(dòng)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)揮著核心作用，它的主要工作流程是把傳感器傳遞過(guò)來(lái)的信息和信號(hào)進(jìn)行仔細(xì)的分析和處理，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理進(jìn)而對(duì)電機(jī)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行控制，使電動(dòng)機(jī)最終能夠帶動(dòng)其機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)

機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的最后一道程序，其接受電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的力矩，并將該種力矩進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的處理之后這種例最終會(huì)在車(chē)輪上發(fā)生作用，這樣就能促使電子機(jī)械系統(tǒng)有效的進(jìn)行工作和運(yùn)轉(zhuǎn)。

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)工作的主要原理是：司機(jī)在對(duì)汽車(chē)的車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)候，通過(guò)對(duì)踏板的模擬器的制動(dòng)，進(jìn)而這種數(shù)據(jù)被傳感器傳到控制單元，控制單元再將該種指令進(jìn)行發(fā)送，發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)控制。

3 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的模塊分析

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)模塊主要有三部分，還有一些零散零件構(gòu)成。其間制動(dòng)系統(tǒng)主要用來(lái)接收踏板出現(xiàn)的信號(hào)進(jìn)而控制制動(dòng)器，也可以對(duì)車(chē)輪傳感器做出一定的感應(yīng)，從而判斷車(chē)輪是否存在安全隱患，而且所有電子機(jī)械的制動(dòng)系統(tǒng)的電流也是歸制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理的。車(chē)輪制動(dòng)系統(tǒng)作為系統(tǒng)中執(zhí)行元件的一部分，負(fù)責(zé)全部制動(dòng)系統(tǒng)操作。這兩種系統(tǒng)有所不同，其間制動(dòng)系統(tǒng)是側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)接收重要信號(hào)的控制，而車(chē)輪制動(dòng)系統(tǒng)則是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)電流控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩者的側(cè)重點(diǎn)和控制方向不同。剩下的一個(gè)大的模塊是電子踏板模塊，它主要是將踏板承受的主要力量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而形成電子機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的信息，這些信息最終又會(huì)被制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制和處理。從而提升了制動(dòng)響應(yīng)的速度，也提高了制動(dòng)性能。另外，還有一些其他的零散部件，例如電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器以及制動(dòng)輪等等。

4 如何進(jìn)行電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

4.1 機(jī)械制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)所使用的原理與之前傳統(tǒng)的制動(dòng)原理并沒(méi)有什么根本上的差異，因此在汽車(chē)的車(chē)輪輪轂以及制動(dòng)器都不用做過(guò)多的改變，只需要把傳統(tǒng)液壓和氣壓中的動(dòng)作裝置用電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)代替。而在電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中增加的減速增扭機(jī)構(gòu)，主要是為了將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行擴(kuò)大，而將機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在汽車(chē)的輪轂之內(nèi)，是因?yàn)槠?chē)本身內(nèi)部的尺寸較小，也沒(méi)有足夠的活動(dòng)空間。而且機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)最終輸出力矩是衡量汽車(chē)性能的重要指標(biāo)，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須詳細(xì)的考慮到尺寸、體積及輸出轉(zhuǎn)矩參數(shù)，運(yùn)用一級(jí)行星齒輪減速器、兩級(jí)行星減速器以及蝸輪蝸桿減速器和一級(jí)行星齒輪減速器。

4.2 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制通常運(yùn)用的是三環(huán)，主要是電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、壓力環(huán)等反饋控制，這種三環(huán)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)汽車(chē)的控制器設(shè)計(jì)的。壓力環(huán)對(duì)應(yīng)的是夾緊力控制器，電流環(huán)對(duì)應(yīng)的是電流控制器，而轉(zhuǎn)速環(huán)對(duì)應(yīng)的是轉(zhuǎn)速控制器。要特別注意的是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要先由內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐次向外擴(kuò)展，只有內(nèi)環(huán)的電流控制器設(shè)計(jì)好，才能更好的進(jìn)行外部的轉(zhuǎn)速和壓力的控制，最終實(shí)現(xiàn)電子機(jī)械系統(tǒng)的控制優(yōu)化。

5 小結(jié)

總之，在科技水平的不斷提高和發(fā)展下，工業(yè)也在取得飛速的發(fā)展，而傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的弊端要求必須設(shè)計(jì)一種更高水平的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓制動(dòng)。本文通過(guò)分析電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，以及進(jìn)行了模塊的具體拆分，從而探討了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)電機(jī)機(jī)械的持續(xù)發(fā)展，從實(shí)質(zhì)技術(shù)上支持了重工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步在現(xiàn)實(shí)意義上開(kāi)發(fā)了新能源的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。

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