摘 要：針對(duì)目前電動(dòng)輪采用單一摩擦制動(dòng)器制動(dòng)造成的噪聲、粉塵等問(wèn)題，提出一種電動(dòng)輪摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)結(jié)構(gòu)。在機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析（ADAMS）軟件中搭建了基于電動(dòng)輪的摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)模型，運(yùn)用ADAMS對(duì)所建立的電動(dòng)輪模型進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明：在電動(dòng)輪中采用摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)，不僅縮短了制動(dòng)時(shí)間、增大了制動(dòng)力矩，還能縮短制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，提高電動(dòng)輪汽車(chē)的制動(dòng)安全性。

關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī);設(shè)計(jì);臺(tái)架實(shí)驗(yàn)

近年來(lái)，隨著車(chē)用電機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電動(dòng)輪汽車(chē)日益受到汽車(chē)界的重視。由于輪轂空間尺寸的限制，當(dāng)前電動(dòng)輪汽車(chē)的制動(dòng)形式普遍采用單一的摩擦制動(dòng)器，但是摩擦制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)不僅存在制動(dòng)遲滯性問(wèn)題，還會(huì)造成制動(dòng)噪聲、粉塵等問(wèn)題，于是本研究提出了一種電動(dòng)輪摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)結(jié)構(gòu)[1]，能夠克服上述摩擦制動(dòng)的缺點(diǎn)，具有制動(dòng)響應(yīng)快、制動(dòng)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

1 ? ?仿真模型的建立

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，ADAMS）軟件是美國(guó)MDI公司開(kāi)發(fā)的一款動(dòng)力學(xué)仿真軟件，能夠創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，使用交互式圖形環(huán)境[2]。ADAMS軟件中的求解器采用的是拉格朗日方程方法建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。在A(yíng)DAMS軟件中建立的電動(dòng)輪摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

2 ? ?仿真結(jié)果分析

在A(yíng)DAMS軟件中，對(duì)所建立的幾何模型添加必要的連接副、約束以及驅(qū)動(dòng)，設(shè)置電機(jī)初始轉(zhuǎn)速為60 r/s，相應(yīng)的仿真時(shí)間為6 s，通過(guò)制動(dòng)力曲線(xiàn)、輸出速度曲線(xiàn)，研究摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)模型的制動(dòng)性能。

2.1 ?純摩擦制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)性能

當(dāng)電動(dòng)輪采用純摩擦制動(dòng)時(shí)，仿真結(jié)果如圖2所示。 ? 圖2（a）為制動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速隨制動(dòng)時(shí)間的變化曲線(xiàn)。由圖2可知，制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速在摩擦制動(dòng)力的作用下于6 s內(nèi)降至0。 ? ? ?圖2（b）為摩擦制動(dòng)力隨制動(dòng)時(shí)間的變化曲線(xiàn)，摩擦制動(dòng)力能夠達(dá)到的最大制動(dòng)力約為500 N，同時(shí)也可以看出，摩擦制動(dòng)力矩穩(wěn)定性好，制動(dòng)力一直穩(wěn)定在500 N左右。

2.2 ?電磁制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)性能

當(dāng)電動(dòng)輪采用純電磁制動(dòng)時(shí)，仿真結(jié)果如圖3所示。圖3（a）為制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速隨制動(dòng)時(shí)間的變化曲線(xiàn)，從圖中可知，當(dāng)仿真極限時(shí)間達(dá)到6 s時(shí)，制動(dòng)盤(pán)還存在一定的轉(zhuǎn)速，沒(méi)有完全停止，從這可以看出，電磁制動(dòng)效果沒(méi)有摩擦制動(dòng)效果明顯。圖3（b）為電磁制動(dòng)力隨制動(dòng)時(shí)間的變化曲線(xiàn)，電磁制動(dòng)力能夠達(dá)到的最大制動(dòng)力約為200 N，電磁制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力相比小得多。從圖中還可知，隨著轉(zhuǎn)速的降低，電磁制動(dòng)力矩下降得越來(lái)越快，導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速下降得越來(lái)越緩慢。

2.3 ?摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)性能

當(dāng)電動(dòng)輪采用摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)時(shí)，仿真結(jié)果如圖4所示。從圖4（a）中可以看出，給電動(dòng)輪加上摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)力矩時(shí)，總制動(dòng)力矩有了較大程度的增加，最大制動(dòng)力約為700 N，制動(dòng)時(shí)間也在一定程度上縮短了。從圖4（b）可以看出，摩擦制動(dòng)力比較穩(wěn)定，一直保持在500 N左右，而電磁制動(dòng)力隨著轉(zhuǎn)速的下降而變小，導(dǎo)致總制動(dòng)力也有一定程度的減少。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)電動(dòng)輪空間有限、輪轂電機(jī)與制動(dòng)器布置難等問(wèn)題，提出了一種摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整外轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)，把電磁制動(dòng)器、制動(dòng)盤(pán)和輪轂有效地集成在一起。

（2）在A(yíng)DAMS軟件中對(duì)所提出的摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)模型進(jìn)行了制動(dòng)性能研究，結(jié)果表明，采用摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)，不僅增大了制動(dòng)力、縮短了制動(dòng)時(shí)間，還能有效縮短制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，提高制動(dòng)安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張瑞軍，章雯.基于新型輪轂電機(jī)性能研究[J].通訊世界，2018（8）：125-126.

[2]陳軍.MSC.ADAMS技術(shù)與工程分析實(shí)例[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2017.

[3]張瑞軍.輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究與進(jìn)展[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（7）：10-18.

基金項(xiàng)目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目青年項(xiàng)目“電動(dòng)輪摩擦-電磁復(fù)合制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與研究”（GJJ191282）;江西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度重點(diǎn)課題（18ZD091）

作者簡(jiǎn)介：張瑞軍（1989— ），男，江西宜春人，講師，碩士;研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)。