电磁制动器在国外已普遍应用于拖挂式车辆制动系统,国内尚未应用,但为了满足国外市场的需要,电磁制动器系统的研发已经开始,目前,国内制动系统的生产企业缺乏具有自主知识产权的电磁制动器产品,影响了参与国际市场竞争。开展拖车电磁制动系统的关键部件(电磁体)的关键技术研究,既是提高汽车制动器性能的需要,又能为我国相关企业参与国际市场竞争提供有力支持,同时推进我国汽车制动器行业的科技进步。运用电磁场理论,结合试验研究,确定了电磁体的结构和性能参数。分析电磁体工作特点,发现电磁体在车辆制动时内外侧磨损不均匀和电磁体自身旋转力矩导致卡死等弊端,影响使用寿命。针对这些弊端,进行动力学分析,提出新型的非对称结构电磁体,并开展电磁体非对称结构均匀磨损的机理研究,为进一步优化电磁体结构提供理论依据。运用三维磁场分析理论和软件工具进行非对称结构电磁体的性能仿真,确定了电磁体的结构优化参数。优化结构为在电磁体内侧磁路开槽,并通过仿真分析确定了最优的开槽面积、最佳槽宽(槽数)和槽深。开展了对称与非对称结构电磁体对比磨损试验,试验结果表明,非对称结构电磁体磨损均匀,验证了非对称结构电磁体理论分析的正确性。通过对不同导磁材料的性能及电磁体工作特点分析,开展电磁体的磁钢、磁芯材料的研究,确定以纯铁和粉末冶金为电磁体导磁材料。研究电磁体磁钢、磁芯制作工艺,分析铁基粉末冶金加工工艺参数对电磁体磁钢、磁芯的电磁性能、摩擦、磨损性能的影响;通过添加适当的微量合金元素以增强材料密度,改善铁基粉末冶金成形性和电磁性。突破提高粉末冶金磁钢密度等关键工艺技术,提高磁钢的导磁率,增强材料摩擦系数,降低对对偶件(轮毂)的磨损,从而有效提高电磁制动器的工作寿命。根据电磁制动器对高分子基摩阻复合材料的性能要求,通过理论分析和试验研究确定了经济、实用的新型摩阻填充材料配方。解决的关键技术包括:获得较大摩擦系数的电磁体填充材料,并且在温度变化时,摩擦系数稳定性好;电磁体填充材料的耐磨损性能好,高温磨损率低;研究填充材料与磁钢热膨胀一致性,保证电磁体磁钢与填充材料在制动器工作过程中的良好粘合;提高填充材料的抗热衰退能力和抗冲击强度等性能。研发的新型摩阻填充材料与国外同类产品进行耐磨性比对试验,结果表明了自行研发的摩阻填充材料摩擦磨损性能好,且与磁钢材料有很好的磨损一致性。研究电磁体线圈骨架制作工艺、摩阻填充材料固化成型工艺、电磁体的装配工艺,确定了整个电磁体制造工艺。根据试验研究的需要,自主研发了电磁体综合性能试验台和电磁体耐久性试验试验台。系统介绍了基于响应面模型的稳健设计基本原理与方法,提出将基于响应面模型的稳健设计思想与MATLAB软件工具箱中相关优化函数相结合的方法,求出电磁体的稳健点,完成对电磁体的稳健优化设计。首次将稳健优化设计引入电磁制动器的设计开发过程,并且通过讨论分析与应用,证明此方法是可行的。在设计阶段采用稳健设计方法,能为电磁体的相关参数确定提供理论依据,并且对汽车相关零部件的开发,也具有借鉴意义。