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永磁式缓速器是利用电磁学原理把汽车行驶的动能转化为热能而散发掉,从而实现减速和制动作用的装置。实际的使用效果表明它可显著提高汽车的行驶安全性。制动力矩反映了永磁式缓速器的制动特性,同时温升问题又影响了其使用时的制动稳定性。因此本文将以永磁式缓速器转子鼓制动力矩及温度场应力场作为重点研究内容,研究出一套缓速器制动力矩和温度应力分布的计算方法,以期为国内开发具有自主知识产权的车用永磁式缓速器提供理论方法的支持。
首先,介绍了车用永磁式缓速器的结构和工作原理及发展趋势。在此基础上对永磁式缓速器进行了磁路分析和漏磁计算,为永磁式缓速器的参数设计提供了理论依据。
其次,建立了永磁式缓速器制动力矩的数学模型。运用四种不同的方法推导出永磁式缓速器制动力矩的计算公式,这些计算公式反映了缓速器制动力矩与各结构参数之间的关系。四种不同方法推导的制动力矩公式适用不同的场合,丰富了缓速器制动力矩的求解方法,为永磁式缓速器的参数化设计、工程计算及理论分析提供了依据。
然后,运用数学解析法计算分析了永磁式缓速器转子鼓温度场和应力场。建立了永磁式缓速器转子鼓温度场应力场的数学模型,分别运用“虚拟边界法”、“Bessel方程法”、“Laplace逆变换法”、“工程设计法”推导了永磁式缓速器转子鼓的温度场和应力场计算公式,提出了一套完整的永磁式缓速器转子鼓温度场和应力场计算方法。
最后,运用数值法对永磁式缓速器转子鼓的温度场应力场进行分析。建立了永磁式缓速器转子鼓耦合场的有限元模型,采用了Galekin离散、变步长计算、变物性处理方法对永磁式缓速器转子鼓进行了热-应力耦合场分析。通过耦合场的有限元分析得到永磁式缓速器转子鼓瞬态温度场和应力场的分布和变化,为永磁式缓速器的优化设计提供了理论依据。