[毕业论文] ESP电磁阀执行机构的结构与性能分析 [复制链接]

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毕业论文-ESP电磁阀执行机构的结构与性能分析，共113页，30075字

中文摘要

ESP 汽车稳定系统对汽车的制动安全性起着重要作用，电磁阀是它重要

的执行机构，其动态响应特性直接决定着 ESP 的工作制动效果。电磁阀的

动态响应特性是由电磁场、机械运动和流体运动综合过渡过程决定的。

通过对 ESP 液压单元的解剖，根据液压 ESP 的控制要求和合作企业的

生产条件，做出了液压单元的设计方案，包括整体油路布置，电磁阀、回流

泵、低压蓄能器和高压阻尼器等部件的结构和材料，绘制了全部图纸。

采用有限元的方法，以 ANSYS 软件为平台，建立了所设计的 ESP 电磁

阀电磁场有限元模型，模型中考虑了线圈以及阀体、电磁阀附近的空气、本

体和材料非线性特性的影响。研究了不同的线圈电流和阀芯开度状态下电磁

阀电磁场的磁矢势、磁通密度和磁场强度，以及阀芯所受的电磁力和线圈电

感的动态响应特性。建立了电磁阀阀腔流场的不可压缩湍流有限元模型，研

究了电磁阀压力损失和所受液动力与阀芯开度之间的定量关系。在

Matlab-Simulink 环境下，搭建了电磁阀仿真模型，研究了电磁阀的响应特性，

并通过与实验结果的比较，验证了电磁阀电磁场有限元模型、阀腔流场有限

元模型的建模和求解方法的有效性。在仿真结果的基础上，提出了改善电磁

阀动态响应特性的有效途径。对于电磁阀的其它液压部件，也进行了一定程

度的研究。

关键词：电磁阀，有限元分析，动态响应特性，仿真

目录

中文摘要....I

ABSTRACT ... III

目录.. V

第一章 引 言 ... 1

1.1 ESP 简介.... 1

1.2 ESP 的产生 2

1.3 国内外 ESP 的发展现状 ..... 4

1.4 课题内容... 6

1.4.1 ESP 电磁阀的解剖与分析....... 6

1.4.2 电磁阀动态响应特性研究...... 6

第二章 液压 ESP 电磁阀的解剖 ........ 7

2.1 解剖与测量方法的选取...... 7

2.1.1 解剖方法的选取 ... 7

2.1.2 测量方法的选取 ... 8

2.2 电磁阀各单元结构..... 8

2.2.1 本体 ..... 8

2.2.2 增压阀 ........ 10

2.2.3 减压阀 ........ 12

2.2.4 回油泵 ........ 14

2.2.5 低压蓄能器 15

2.2.6 高压阻尼器 16

2.2.7 预压泵 ........ 17

2.2.8 限压阀 ........ 18

2.2.9 吸入阀 ........ 19

第三章 电磁阀电磁场模型与计算 ....21

3.1 电磁场的有限元计算方法 ........ 21

3.1.1 有限元方法 21

3.1.2 模型的电磁场方程 ...... 21

3.2 电磁阀的电磁场有限元模型 .... 22

3.2.1 电磁阀的几何模型 ...... 22

3.2.2 模型材料属性与线圈常数 ... 24

3.2.3 模型网格划分 ..... 25

3.2.4 模型的加载 26

3.3 有限元模型计算结果 ....... 27

3.3.1 磁场的形成 27

3.3.2 矢量磁势 .... 28

3.3.3 磁场强度和磁感应强度 ....... 28

3.3.4 电磁力 ........ 29

3.3.5 电感 ... 30

第四章 电磁阀流场模型与计算 ........33

4.1 电磁阀阀腔流场几何模型 ........ 33

4.2 模型求解探讨 . 35

4.3 流场有限元模型 ...... 36

4.3.1 模型网格划分 ..... 36

4.3.2 边界条件与流体性质... 38

4.4 有限元模型计算结果........ 38

4.4.1 求解收敛情况 ..... 38

4.4.2 流体速度 .... 39

4.4.3 压力损失 .... 40

4.4.4 液动力 ........ 42

第五章 电磁阀动态响应特性仿真与分析 45

5.1 电磁阀仿真的数学模型.... 45

5.2 电磁阀响应过程分析........ 46

5.3 Simulink 中仿真模型的搭建 ...... 48

5.3.2 二极管模型 48

5.3.3 Simulink 模型....... 49

5.4 仿真结果与实验结果........ 50

5.5 电磁阀动态响应特性的改善..... 52

第六章 结论 ... 55

插图索引....I

表格索引.. V

参考文献........ VII

致谢.IX

声明.XI

附录 A 外文资料原文...XIII

附录 B 外文资料的书面翻译 ......XXIII

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