Research on brake pedal feeling simulator based on magnetorheological dampers

ZHU Yi; SONG Hui; CHEN Qi; WANG Liangjian

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.005

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Research on brake pedal feeling simulator based on magnetorheological dampers

Special Topic of Magnetic Transmission | 更新时间：2026-01-23

- Research on brake pedal feeling simulator based on magnetorheological dampers
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 50, Issue 1, Pages: 32-39(2026)
- 作者机构：
  
  合肥工业大学机械工程学院，合肥 230009
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.005
  CLC： TH139
- Received：25 November 2024，
  
  Published：15 January 2026
- 稿件说明：
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杨广鑫，王飞，周龙，等. 基于正交试验法的磁流变液制动器设计和分析［J］. 机械传动，2026，50（1）：32-39.

YANG Guangxin，WANG Fei，ZHOU Long，et al. Design and analysis of magnetorheological fluid brakes based on orthogonal test methods［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：32-39.
杨广鑫，王飞，周龙，等. 基于正交试验法的磁流变液制动器设计和分析［J］. 机械传动，2026，50（1）：32-39. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.005.

YANG Guangxin，WANG Fei，ZHOU Long，et al. Design and analysis of magnetorheological fluid brakes based on orthogonal test methods［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：32-39. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.005.

摘要

目的

针对电动汽车用磁流变液制动器结构参数优化需求，明确关键结构参数对制动性能的影响规律，获取最优参数组合，为其设计与工程应用提供支撑。

方法

首先，基于制动性能影响因素分析，选取制动间隙宽度

、制动盘数量

、制动盘外圆半径

这3个关键因素；其次，以黏性制动力矩、常规制动力矩、最大制动力矩为评估指标，设计L₁₆（4³）正交试验；然后，通过Matlab/Simulink软件开展数值仿真与极差分析；最后，制作样机并完成试验验证。

结果

试验结果表明，零场下黏性制动力矩主要受制动间隙宽度影响，施磁后制动盘数量为首要影响因素，制动盘外圆半径次之；最优参数组合（

=1.5 mm、

=4、

₂=75 mm）下，常规制动力矩约为黏性制动力矩的68倍；输入电流为2.1 A时，最大输出制动力矩达240.3 N·m，通过调节磁场强度可实现制动力矩的无级调控。

Abstract

Objective

To solve the problem of no direct mechanical or hydraulic connection between the brake actuator and the brake pedal in an electronic mechanical braking system

leading to no feedback of road feel

a brake pedal feeling simulator was proposed based on magnetorheological dampers.

Methods

Ansys/Maxwell and Matlab/Simulink were used as the platform. The structural design of the sinking brake pedal feeling simulator

the structural design of magnetorheological damper

magnetic circuit analysis and electromagnetic simulation were carried out respectively

and the simulation analysis of traditional proportional-integral-derivative (PID) and fuzzy adaptive PID control under different working conditions of the whole system was compared.

Results

The simulation results show that the brake pedal feeling simulator can track the characteristic curve of the traditional pedal well under different working conditions and has wide applicability. Compared with the traditional PID control effect

the fuzzy adaptive PID control has higher control precision and smaller control error

and has good application prospects.

关键词

Keywords

references

GONG M D . Full power hydraulic brake system based on double pipelines for heavy vehicles ［J］. Chinese Journal of Mechanical Engineering ， 2011 ， 24 （ 5 ）： 790 .

张奇祥，王金湘，张伊晗，等 . 智能电动汽车线控制动关键技术与研究进展［J］. 机械工程学报， 2024 ， 60 （ 10 ）： 339 - 365 .

ZHANG Qixiang ， WANG Jinxiang ， ZHANG Yihan ， et al . Key technologies and research progress of brake-by-wire system for intelligent electric vehicles ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2024 ， 60 （ 10 ）： 339 - 365 .

YU L Y ， MA L X ， SONG J ， et al . Magnetorheological and wedge mechanism-based brake-by-wire system with self-energizing and self-powered capability by brake energy harvesting ［J］. ASME Transactions on Mechatronics ， 2016 ， 21 （ 5 ）： 2568 - 2580 .

倪晋尚 . 电动汽车磁流变液制动器优化及制动特性研究［J］. 机械传动， 2018 ， 42 （ 10 ）： 29 - 34 .

NI Jinshang . Research of optimization and braking characteristic of magneto-rheological fluid brake for electric vehicle ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 29 - 34 .

WANG N N ， LIU X H ， KRÓLCZYK G ， et al . Effect of temperature on the transmission characteristics of high-torque magnetorheological brakes ［J］. Smart Materials and Structures ， 2019 ， 28 （ 5 ）： 057002 .

巩杭，胡光晖，胡荣丽 . 形状记忆合金与磁流变液交替传动性能研究［J］. 机械传动， 2023 ， 47 （ 3 ）： 15 - 21 .

GONG Hang ， HU Guanghui ， HU Rongli . Study of alternating transmission performance of shape memory alloy and magneto-rheological fluid ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2023 ， 47 （ 3 ）： 15 - 21 .

CHEN W J ， XIONG Y ， SHU R Z ， et al . Analysis and experimentation of an adjustable gap magnetorheological brake controlled by electrothermal shape memory alloy spring ［J］. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering ， 2022 ， 44 （ 8 ）： 358 .

陈松，蔡天伍，黄金，等 . 考虑偏心挤压的磁流变制动器制动性能分析与优化［J］. 机械传动， 2022 ， 46 （ 6 ）： 95 - 101 .

CHEN Song ， CAI Tianwu ， HUANG Jin ， et al . Research and optimization on performance of magnetorheological brake in consideration of eccentricity compression ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2022 ， 46 （ 6 ）： 95 - 101 .

CAO Z Q ， YANG X L ， ZHU X Y ， et al . Optimal design and experimental study of comb-type disc magnetorheological brake ［J］. Measurement ， 2024 ， 229 ： 114458 .

KARAKOC K ， PARK E J ， SULEMAN A . Design considerations for an automotive magnetorheological brake ［J］. Mechatronics ， 2008 ， 18 （ 8 ）： 434 - 447 .

ACHARYA S ， SAINI T R S ， SUNDARAM V ， et al . Selection of optimal composition of MR fluid for a brake designed using MOGA optimization coupled with magnetic FEA analysis ［J］. Journal of Intelligent Material Systems and Structures ， 2021 ， 32 （ 16 ）： 1831 - 1854 .

姚兰 . 汽车多盘式磁流变制动器设计、分析与试验研究［D］. 合肥：合肥工业大学， 2019 ： 9 - 10 .

YAO Lan . Design，analysis and experimental study of multi-disk magnetorheological brake for vehicles ［D］. Hefei ： Hefei University of Technology ， 2019 ： 9 - 10 .

全国汽车标准化技术委员会 . 乘用车行车制动器性能要求及台架试验方法： QC/T 564—2018 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2018 ： 1 - 6 .

National Technical Committee of Auto Standardization . Performance requirements and test methods for passenger car service brake ： QC/T 564—2018 ［S］. Beijing ： China Planning Press ， 2018 ： 1 - 6 .

YANG G X ， PAN J B ， WANG D M . A review on the magnetorheological materials and applications ［J］. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics ， 2024 ， 75 （ 4 ）： 407 - 443 .

WANG N ， CHU C K ， CAO Y B ， et al . Research on braking torque model of magneto-rheological brake based on temperature effect ［J］. Smart Materials and Structures ， 2024 ， 33 （ 5 ）： 055024 .

KORDONSKY V I ， SHULMAN Z P ， GORODKIN S R ， et al . Physical properties of magnetizable structure-reversible media ［J］. Journal of Magnetism and Magnetic Materials ， 1990 ， 85 （ 1/2/3 ）： 114 - 120 .

王道明，孟庆睿，侯友夫，等 . 传动装置磁流变液瞬态温度场研究［J］. 农业机械学报， 2013 ， 44 （ 4 ）： 287 - 292 .

WANG Daoming ， MENG Qingrui ， HOU Youfu ， et al . Transient temperature field of magneto-rheological fluid in transmission device ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2013 ， 44 （ 4 ）： 287 - 292 .

GUO H T ， LIAO W H . A novel multifunctional rotary actuator with magnetorheological fluid ［J］. Smart Material and Structures ， 2012 ， 21 （ 6 ）： 065012 .

SHAMIEH H ， SEDAGHATI R . Multi-objective design optimization and control of magnetorheological fluid brakes for automotive applications ［J］. Smart Materials and Structures ， 2017 ， 26 （ 12 ）： 125012 .

李辉，徐宏海，吴凯 . 基于正交试验法的RV减速器传动误差分析［J］. 机械传动， 2017 ， 41 （ 2 ）： 71 - 76 .

LI Hui ， XU Honghai ， WU Kai . Analysis of transmission error of RV reducer based on orthogonal experiment ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2017 ， 41 （ 2 ）： 71 - 76 .

陆畅，陈奇，侯庆伟，等 . 基于正交试验法的齿轮油气润滑参数优化探究［J］. 机械传动， 2022 ， 46 （ 8 ）： 172 - 176 .

LU Chang ， CHEN Qi ， HOU Qingwei ， et al . Optimization study of gear oil-air lubrication parameters based on orthogonal test method ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 172 - 176 .

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