《企业管理英文版汽车.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《企业管理英文版汽车.docx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Desiign connsidderaatioons forr ann auutommotiive maggnettorhheollogiicall brrakee Kereem KKaraakocca, EEdwaard J. Parrk, a, annd AAfzaal SSuleemannaaDepparttmennt oof MMechhaniicall Ennginneerringg, UUnivverssityy off Viictooriaa, PP.O. Boox 330555, SSTN CSCC, VVicttoriia, BC, Caanadda VV8W 3P66Rec
2、eeiveed 110 OOctooberr 20007; acceepteed 222 FFebrruarry 220088. Avaiilabble onllinee 111 Apprill 20008. AbsttracctIn tthiss paaperr, ddesiign connsidderaatioons forr buuilddingg ann auutommotiive maggnettorhheollogiicall (MMR) braake aree diiscuusseed. Thee prropoosedd brrakee coonsiistss off muult
3、iiplee rootattingg diiskss immmerrsedd inn a MR fluuid andd ann enncloosedd ellecttrommagnnet. Whhen currrennt iis aapplliedd too thhe eelecctroomaggnett, tthe MR fluuid sollidiifiees aas iits yieeld strresss vaariees aas aa fuuncttionn off thhe mmagnnetiic ffielld aapplliedd. TThiss coontrrolllabll
4、e yyielld sstreess prooducces sheear friictiion on thee rootattingg diiskss, ggeneerattingg thhe bbrakkingg toorquue. In thiis wworkk, ppraccticcal dessignn crriteeriaa suuch as matteriial sellecttionn, sseallingg, wworkkingg suurfaace areea, visscouus ttorqque genneraatioon, appplieed ccurrrentt de
5、ensiity, annd MMR ffluiid sseleectiion aree coonsiiderred to sellectt a bassic auttomootivve MMR bbrakke cconffiguurattionn. TThenn, aa fiinitte eelemmentt annalyysiss iss peerfoormeed tto aanallyzee thhe rresuultiing maggnettic cirrcuiit aand heaat ddisttribbutiion witthinn thhe MMR bbrakke cconffi
6、guurattionn. TThiss iss foolloowedd byy a mulltiddisccipllinaary dessignn opptimmizaatioon (MDOO) pprocceduure to obttainn opptimmal dessignn paarammeteers thaat ccan genneraate thee maaximmum braakinng ttorqque in thee brrakee. AA prrotootyppe MMR bbrakke iis tthenn buuiltt annd ttestted andd thhe
7、eexpeerimmenttal ressultts sshoww a goood ccorrrelaatioon wwithh thhe ffiniite eleemennt ssimuulattionn prrediictiionss. HHoweeverr, tthe braakinng ttorqque genneraatedd iss sttilll faar llesss thhan thaat oof aa coonveentiionaal hhydrraullic braake, whhichh inndiccatees tthatt a raddicaal cchannge
8、in thee baasicc brrakee coonfiigurratiion is reqquirred to buiild a ffeassiblle aautoomottivee MRR brrakee.Keywwordds: Mecchattronnic dessignn; MMagnnetoorheeoloogiccal fluuid; Auutommotiive braake; Maagneeticc ciircuuit; Fiinitte eelemmentt annalyysiss; MMulttidiisciipliinarry ddesiign opttimiizatt
9、ionn; BBrakke-bby-wwireeArtiiclee Ouutliine1. Intrroduuctiion2. Anallytiicall moodellingg off MRR brrakee3. Desiign of MR braake3.1. Maagneeticc ciircuuit dessignn3.2. Maaterriall seelecctioon3.2.1. Maggnettic prooperrtiees3.2.2. Strructturaal aand theermaal ppropperttiess3.3. Seealiing3.4. Woorkiin
10、g surrfacce aareaa3.5. Viiscoous torrquee geenerratiion3.6. Apppliied currrennt ddenssityy3.7. MRR flluidd seelecctioon4. Finiite eleemennt mmodeelinng oof tthe MR Braake5. Desiign opttimiizattionn6. Overrvieew oof eexpeerimmenttal settup7. Expeerimmenttal ressultts7.1. Diiscuussiionss8. Concclussio
11、nnRefeerenncess1. IIntrroduuctiionThe auttomootivve iinduustrry hhas demmonsstraatedd a commmittmennt tto bbuilld ssafeer, cheeapeer aand bettterr peerfoormiing vehhiclles. Foor eexammplee, tthe reccenttly inttrodduceed “driive by wirre” tecchnoologgy hhas beeen sshowwn tto iimprrovee thhe eexisstin
12、ng mmechhaniicall syysteems in auttomoobilles. Inn ottherr woordss, tthe traadittionnal mecchannicaal ssysttemss arre bbeinng rrepllaceed bby iimprroveed eelecctroomecchannicaal ssysttemss thhat aree abble to do thee saame tassks fassterr, mmoree reeliaablyy annd mmoree acccurrateely. In tthiss paap
13、err, aan eelecctroomecchannicaal bbrakke (EMBB) pprottotyype suiitabble forr “bbrakke-bby-wwiree” aappllicaatioons is preesenntedd. TThe proopossed braake is a mmagnnetoorheeoloogiccal braake (MRRB) thaat ppoteentiiallly hhas somme pperfformmancce aadvaantaagess ovver connvenntioonall hyydraauliic b
14、brakke (CHBB) ssysttemss. AA CHHB ssysttem invvolvves thee brrakee peedall, hhydrraullic fluuid, trranssferr liiness annd bbrakke aactuuatoors (e.g. dissk oor ddrumm brrakees). Whhen thee drriveer ppresssess onn thhe bbrakke ppedaal, thee maasteer ccyliindeer pprovvidees tthe preessuure in thee brra
15、kee acctuaatorrs tthatt sqqueeeze thee brrakee paads ontto tthe rottorss, ggeneerattingg thhe uusefful friictiion forrcess (tthuss thhe bbrakkingg toorquue) to stoop aa veehiccle. Hoowevver, thhe CCHB hass a nummberr liimittatiionss, iinclludiing: (ii) ddelaayedd reespoonsee tiime (20003300ms) duue
16、tto ppresssurre bbuilld uup iin tthe hyddrauulicc liiness, (ii) buulkyy siize andd heeavyy weeighht ddue to itss auuxilliarry hhydrraullic commponnentts ssuchh ass thhe mmastter cyllindder, (iiii) brrakee paad wwearr duue tto iits friictiionaal bbrakkingg meechaanissm, andd (iiv) loww brrakiing perr
17、forrmannce in higgh sspeeed aand higgh ttempperaaturre ssituuatiionss.The MRBB iss a purre eelecctrooniccallly cconttrollledd acctuaatorr annd aas aa reesullt, it hass thhe ppoteentiial to furrtheer rreduuce braakinng ttimee (tthuss, bbrakkingg diistaancee), as welll aas eeasiier inttegrratiion of e
18、xiistiing andd neew aadvaanceed cconttroll feeatuuress suuch as antti-llockk brrakiing sysstemm (AABS), vvehiiclee sttabiilitty cconttroll (VVSC), eelecctroonicc paarkiing braake (EPPB), addapttivee crruisse cconttroll (AACC), aas wwelll ass onn-booardd diiagnnosttic feaaturres. Fuurthhermmoree, rre
19、duucedd nuumbeer oof ccompponeentss, ssimppliffiedd wiirinng aand bettterr laayouut aare alll adddittionnal bennefiits. Inn thhe aautoomottivee inndusstryy, ccomppaniies succh aas DDelpphi Corrp. andd Coontiinenntall Auutommotiive Sysstemms hhavee beeen acttiveely invvolvved in thee deevellopmmentt
20、off coommeerciiallly aavaiilabble EMBBs aas nnextt geenerratiion braake-by-wirre ttechhnollogyy. TThesse aare aimmed at passsenngerr veehiccless wiith connvenntioonall poowerrtraainss, aas wwelll ass veehiccless wiith advvancced powwer souurcees, likke hhybrrid eleectrric, fuuel celll aand advvancce
21、d battterry eelecctriic pproppulssionn (ee.g. 422V plaatfoorm). FFor exaamplle, Dellphii haas rreceentlly ppropposeed aa swwitcchedd reelucctannce (SRR) mmotoor 1 as onee poossiiblee acctuaatioon ttechhnollogyy foor EEMB apppliccatiionss. AAnottherr tyype of passsenngerr veehiccle EMBBs tthatt a num
22、mberr reeseaarchh grroupps aand commpanniess haave beeen ddeveeloppingg iss edddy currrennt bbrakkes (ECCBs), ee.g. 22. Whiile an ECBB iss a commpleetelly cconttacttlesss bbrakke tthatt iss peerfeectlly ssuitted forr brrakiing at higgh vvehiiclee sppeedds (as itss brrakiing torrquee iss prropoortiio
23、naal tto tthe squuaree off thhe wwheeel sspeeed), hoowevver, itt caannoot ggeneeratte eenouugh braakinng ttorqque at loww veehiccle speeedss.A baasicc coonfiigurratiion of a MMRB wass prropoosedd byy Paark et al. 33 ffor auttomootivve aappllicaatioons. Ass shhownn inn Fiig. 1, in thiis cconffiguurat
24、tionn, aa rootattingg diisk (3) iss enncloosedd byy a staaticc caasinng (5), annd tthe gapp (77) bbetwweenn thhe ddiskk annd ccasiing is fillledd wiith thee MRR flluidd. AA cooil winndinng (6) is embbeddded on thee peerimmeteer oof tthe cassingg annd wwhenn ellecttriccal currrennt iis aapplliedd too
25、 itt, mmagnnetiic ffiellds aree geenerrateed, andd thhe MMR ffluiid iin tthe gapp beecommes sollid-likke iinsttanttaneeoussly. Thhe ssheaar ffricctioon bbetwweenn thhe rrotaatinng ddiskk annd tthe sollidiifieed MMR ffluiid pprovvidees tthe reqquirred braakinng ttorqque.Fulll-siize imaage (499K)Fig.
26、1.Crrosss-seectiion of bassic auttomootivve MMRB dessignn 33.Vieww Wiithiin AArtiicleeThe litteraaturre ppressentts aa nuumbeer oof MMR ffluiid-bbaseed bbrakke ddesiignss, ee.g. 33, 4, 55, 6, 77 aand 8. IIn 4 andd 55, Carrlsoon oof LLordd Coorpoorattionn prropoosedd annd ppateenteed ggeneerall puurp
27、oose MRBB acctuaatorrs, whiich subbseqquenntlyy beecamme ccommmercciallly avaailaablee 66. In 7, aan MMRB dessignn waas ppropposeed ffor exeerciise equuipmmentt (ee.g. ass a wayy too prroviide varriabble ressisttancce tto eexerrcisse bbikees). Moore reccenttly, ann MRRB wwas dessignned andd prrotoot
28、ypped forr a happticc apppliicattionn ass weell 8. IIn tthiss woork, ussingg thhe BBingghamm pllasttic moddel forr deefinningg thhe MMR ffluiid bbehaavioor, itss brrakiing torrquee geenerratiion cappaciity wass innvesstiggateed uusinng aan eelecctroomaggnettic finnitee ellemeent anaalyssis. Ouur ppr
29、evviouus wworkk 33 EE.J. Paark, D. Sttoikkov, L. Faalcaao dda LLuz andd A. Suulemman, A perrforrmannce evaaluaatioon oof aan aautoomottivee maagneetorrheoologgicaal bbrakke ddesiign witth aa sllidiing modde cconttrolllerr, MMechhatrroniics 16 (20006), ppp. 40554116. Artticlle | PDDF (5477 K) | Vieew
30、 RRecoord in Scoopuss | Citted By in Scoopuss (221)3 wass a feaasibbiliity stuudy bassed on a cconccepttuall MRRB ddesiign thaat iinclludeed bbothh ellecttrommagnnetiic ffiniite eleemennt aand heaat ttrannsfeer aanallysiis, folllowwed by a ssimuulatted braake-by-wirre cconttroll (wwheeel sslipp coon
31、trrol) off a simmpliifieed ttwo-dissk MMRB dessignn.Now, thhe ccurrrentt paaperr iss a follloww upp sttudyy too ouur pprevviouus wworkk 33. Herre tthe MRBB deesiggn tthatt waas ppropposeed iin 3 is furrtheer iimprroveed aaccoordiing to addditiionaal ppraccticcal dessignn crriteeriaa annd cconsstraai
32、ntts (e.gg. bbe aablee too fiit iintoo a staandaard 13” whheell), andd moore in-deppth eleectrromaagneeticc fiinitte eelemmentt annalyysiss. TThe neww MRRB ddesiign, whhichh haas aan ooptiimizzed maggnettic cirrcuiit tto iincrreasse iits braakinng ttorqque cappaciity, iss thhen prootottypeed ffor ex
33、pperiimenntall veerifficaatioon.2. AAnallytiicall moodellingg off MRR brrakeeThe ideealiizedd chharaacteerissticcs oof tthe MR fluuid cann bee deescrribeed eeffeectiivelly bby uusinng tthe Binnghaam pplassticc moodell 99, 100, 111 aand 122. Acccorddingg too thhis moddel, thhe ttotaal ssheaar sstrees
34、s iis(11)whheree HH iss thhe yyielld sstreess duee too apppliied maggnettic fieeld, pp iss thhe nno-ffielld pplassticc viiscoositty oof tthe fluuid andd iss thhe ssheaar rratee. TThe braakinng ttorqque forr thhe ggeommetrry sshowwn iin FFig. 1 cann bee deefinned as folllowws:(2)wwherre AA iss thhe w
35、workkingg suurfaace areea (thee doomaiin wwherre tthe fluuid is acttivaatedd byy apppliied maggnettic fieeld inttenssityy), z aand j aare thee ouuterr annd iinneer rradiii oof tthe dissk, N iis tthe nummberr off diiskss ussed in thee enncloosurre aand r iis tthe raddiall diistaancee frrom thee ceent
36、rre oof tthe dissk.Assuuminng tthe MR fluuid gapp inn Fiig. 1 tto bbe vveryy smmalll (ee.g. 1mm), tthe sheear ratte ccan be obttainned by(3)aassuuminng llineear fluuid vellociity disstriibuttionn accrosss tthe gapp annd nno sslipp coondiitioons. Inn Eqq. (3), w is thee anngullar vellociity of thee d
37、iisk andd h is thee thhickknesss oof tthe MR fluuid gapp. IIn aaddiitioon, thee yiieldd sttresss, H, caan bbe aapprroxiimatted in terrms of thee maagneeticc fiieldd inntennsitty aapplliedd sppeciificcallly oontoo thhe MMR ffluiid, HMRRF, andd thhe MMR ffluiid ddepeendeent connstaant parrameeterrs, k
38、 aand , i.ee.(44)Byy suubsttituutinng EEqs. (33) aand (4), tthe braakinng ttorqque equuatiion in Eq. (22) ccan be rewwritttenn ass(5)Theen, Eq. (55) ccan be divvideed iintoo thhe ffolllowiing twoo paartss affterr thhe iinteegraatioon(66)(77)whheree THH iss thhe ttorqque genneraatedd duue tto tthe ap
39、pplieed mmagnnetiic ffielld aand T is thee toorquue ggeneeratted duee too thhe vvisccosiity of thee flluidd. FFinaallyy, tthe tottal braakinng ttorqque is Tb=TT+THH. FFromm thhe ddesiign poiint of vieew, thee paarammeteers thaat ccan be varriedd too inncreeasee thhe bbrakkingg toorquue ggeneerattion
40、n caapaccityy arre: thee nuumbeer oof ddiskks (i.ee. NN), thee diimennsioons andd coonfiigurratiion of thee maagneeticc ciircuuit (i.e. rz, rjj, aand othher strructturaal ddesiign parrameeterrs sshowwn iin FFig. 3), aand HMRRF tthatt iss diirecctlyy reelatted to thee apppliied currrennt ddenssityy i
41、nn thhe eelecctroomaggnett annd mmateeriaals useed iin tthe maggnettic cirrcuiit.3. DDesiign of MR braakeIn tthiss paaperr, tthe proopossed MRBB waas ddesiigneed cconssideerinng tthe dessignn paarammeteers adddresssedd inn thhe pprevviouus ssecttionn. IIn aaddiitioon, somme oof tthe keyy prractticaa
42、l ddesiign connsidderaatioons werre aalsoo inncluudedd duurinng tthe dessignn prroceess, e.g. seaalinng oof tthe MR fluuid andd thhe vvisccouss toorquue ggeneeratted witthinn thhe MMRB duee too MRR flluidd viiscoositty. Bellow, thhe mmainn deesiggn ccritteriia cconssideeredd foor tthe braake aree li
43、isteed, whiich willl bbe ddisccusssed in dettaill inn thhis secctioon. Notte tthatt Fiig. 2 sshowws tthe crooss-secctioon oof tthe MRBB whhichh waas ddesiigneed aaccoordiing to thee liisteed ddesiign criiterria. Thhis is thee baasicc coonfiigurratiion thaat wwilll bee coonsiiderred forr fiinitte eel
44、emmentt annalyysiss annd ddesiign opttimiizattionn inn thhe ssubssequuentt seectiionss. TThe corrressponndinng ddimeensiionaal ddesiign parrameeterrs aare shoown in Figg. 33. (i) Maggnettic cirrcuiit ddesiign (ii) Maaterriall seelecctioon(iiii) SSeallingg(iv) Woorkiing surrfacce aareaa(v) Visscouus
45、ttorqque genneraatioon(vi) Apppliied currrennt ddenssityy(viii) MMR ffluiid sseleectiionFulll-siize imaage (799K)Fig. 2.Chhoseen MMRB bassed on thee deesiggn ccritteriia.Vieww Wiithiin AArtiicleeFulll-siize imaage (388K)Fig. 3.Diimennsioonall paarammeteers rellateed tto mmagnnetiic ccirccuitt deesig
46、gn.Vieww Wiithiin AArtiiclee3.1. Maagneeticc ciircuuit dessignnThe maiin ggoall off thhe mmagnnetiic ccirccuitt annalyysiss iss too diirecct tthe maxximuum aamouunt of thee maagneeticc fllux genneraatedd byy thhe eelecctroomaggnett onnto thee MRR flluidd loocatted in thee gaap. Thiis wwilll allloww thhe mmaxiimumm brrakiing torrquee too bee geenerrateed.As sshowwn iin FFig. 4, thhe mmagnnetiic ccirccuitt inn thhe MMRB connsissts of thee cooil winndinng iin tthe eleectrromaagneet, whiich is thee maagneeticc fllux genneraatinng “souurc