制動鼓課程設計報告--制動鼓簡化模型的有限元分析

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課程名稱： 汽車系專業(yè)課程設計</p><p>　　課題名稱：制動鼓簡化模型的有限元分析</p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 <

2、;/p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　起止日期 2012 年12 月 31 日 — 2012 年 1 月 11 日</p><p>　　2013 年 2 月 27 日 — 2013 年 3 月 5

3、日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　制動鼓簡化模型的有限元分析1</p><p>　　摘要……………………………..………………………………………………………………………1</p><p>　　Abstract ………..……………………………………………………

4、…………………………………1</p><p>　　第一章 制動鼓簡化模型介紹2</p><p>　　1.1 分析任務說明2</p><p>　　1.2 制動鼓簡化模型介紹2</p><p>　　第二章 有限元理論基礎3</p><p>　　2.1 線彈性體靜力學問題3</p><p

5、>　　2.2 求解收斂問題4</p><p>　　2.3 結構整體剛度分析5</p><p>　　第三章 制動鼓的有限元分析6</p><p>　　3.1 二維軸對稱圖形分析6</p><p>　　3.2 三維軸對稱圖形分析11</p><p>　　3.3 模態(tài)分析15</p>

6、<p>　　3.4 目標參數(shù)的優(yōu)化17</p><p>　　第四章 有限元分析總結19</p><p>　　第五章 文獻閱讀20</p><p>　　1. 高性能汽車制動鼓的研究與生產(chǎn)20</p><p>　　2. 鼓式制動器的有限元分析20</p><p>　　3. 基于ANSYS Workbe

7、nch 的鼓式制動器的接觸分析20</p><p>　　4. 基于ANSYS鼓式制動器有限元模型的建立與分析20</p><p>　　5. 汽車鼓式制動器制動鼓的模態(tài)分析20</p><p>　　6. 制動鼓的熱衰退性能有限元分析21</p><p><b>　　參考文獻：22</b></p>&

8、lt;p>　　制動鼓簡化模型的有限元分析</p><p>　　摘要：制動鼓是鼓式制動器的旋轉(zhuǎn)元件，固定元件是制動蹄。制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉(zhuǎn)，外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內(nèi)圓柱面上，對鼓產(chǎn)生制動摩擦力矩。汽車制動系統(tǒng)關系到汽車與乘坐人員的安全性，在汽車制動時應有足夠的制動力矩，而且不應出現(xiàn)制動器損壞的問題。為此我們簡化制動鼓模型用workbench12.0有限元分析軟件對其進行力學分析。<

9、/p><p>　　關鍵詞：制動鼓 安全性 workbench12.0</p><p>　　Abstract: the brake drum is the rotation of the drum brake components, fixed element is brake shoe. Braking brake shoe in the actuating device to under t

10、he action of the rotation, the appearance of the friction plate pressure against the brake drum of the inner cylinder, the drum produce brake friction torque. Automobile brake system related to the car and take the safet

11、y of personnel, in automobile braking should have enough braking torque, and there should not be a brake damage problem. Theref</p><p>　　Keywords: brake drum safety workbench12.0</p><p>　　第一

12、章 制動鼓簡化模型介紹</p><p>　　1.1 分析任務說明</p><p>　?。?） 采用二維軸對稱單元，計算在圖示的兩種載荷單獨作用下及在組合載荷作用下的結構的應力，變形與安全系數(shù)。</p><p>　?。?） 采用三維實體單元建模，計算在圖示的兩種載荷單獨作用下及在組合載荷作用下的結構的應力變形與安全系數(shù)。</p><p>

13、;　?。?） 采用三維實體單元計算制動鼓的前十階自由模態(tài)。</p><p>　　（4） 對二維制動鼓簡化模型進行參數(shù)化研究及目標驅(qū)動的優(yōu)化設計。</p><p>　　1.2 制動鼓簡化模型介紹</p><p>　　（1） 制動鼓簡化模型的形狀和尺寸如圖七、八所示；</p><p>　?。?） 制動鼓所用材料為灰口鑄鐵，彈性模量為 1

14、60GPa，泊松比為 0 .27，密度為 6 .81g/cm3 ；</p><p>　?。?） 大小為 6 .9MPa 的均布載荷作用在長為 130mm 的制動鼓內(nèi)壁上；制動鼓繞其軸線以 60rad/sec 的角速度旋轉(zhuǎn)；</p><p>　?。?） 制動鼓通過螺栓與輪轂和車輪相連。螺栓中心的位置如圖所示。</p><p>　　第二章 有限元理論基礎</p

15、><p>　　2.1 線彈性體靜力學問題</p><p>　　線彈性靜力分析問題是有限元分析的基礎，主要有以下八個步驟：</p><p><b>　　1） 結構離散化</b></p><p>　　結構離散化是有限元分析的第一步。主要是把要分析的結構劃分成有限個單元體并設置節(jié)點，把相鄰單元在節(jié)點處連接并組成單元集合體，以代替

16、原來結構。</p><p><b>　　2） 選擇位移函數(shù)</b></p><p>　　為了能用節(jié)點位移表示單元內(nèi)任一點位移、應力和應變，首先假定單元內(nèi)任一點位移是坐標的某簡單函數(shù)，稱為位移函數(shù)，即：</p><p><b>　?。?.1.1）</b></p><p>　　式中：為單元內(nèi)任一點的位移

17、列向量；</p><p><b>　　為形狀函數(shù)矩陣；</b></p><p>　　為單元節(jié)點位移列向量。</p><p>　　3） 分析單元的力學特性</p><p>　　利用彈性力學幾何方程，導出節(jié)點位移表示的單元應變：</p><p>　　（2.1.2） </p>&

18、lt;p>　　式中：為應變列向量；</p><p><b>　　為幾何矩陣；</b></p><p>　　為單元節(jié)點位移列向量；</p><p>　　利用物理方程，導出節(jié)點位移表示的單元應力：</p><p><b>　?。?.1.3）</b></p><p>　　利用

19、虛功方程建立單元上節(jié)點載荷和節(jié)點位移之間的關系式，即單元剛度方程，從而導出單元剛度矩陣：</p><p><b>　?。?.1.4） </b></p><p><b>　　（2.1.5）</b></p><p>　　式中：[K]為單元剛度矩陣；</p><p>　　{P}為等效節(jié)點載荷列向量。&l

20、t;/p><p>　　4） 計算等效節(jié)點載荷</p><p>　　連續(xù)彈性體經(jīng)過離散化以后，假定力是通過節(jié)點從一個單元傳遞到另一個單元。對于實際連續(xù)體，力是從公共邊界傳遞到另一個單元。因此，作用在單元上的集中力、體積力以及作用在單元邊界上的表面力，都必須等效地移植到節(jié)點上，形成等效節(jié)點載荷。</p><p><b>　　5） 整體分析</b><

21、;/p><p>　　集合所有單元剛度方程，建立整個結構的平衡方程，從而形成總體剛度矩陣：</p><p><b>　?。?.1.6）</b></p><p>　　其中：為結構總體剛度矩陣； </p><p>　　為結構總體節(jié)點位移列向量；</p><p>　　為結構總體等效節(jié)點載荷列向量；</p

22、><p><b>　　6） 位移邊界條件</b></p><p>　　應用位移邊界條件，消除總體剛度矩陣奇異性，式（2.1.6）可以求解。</p><p>　　7） 求解結構平衡方程</p><p>　　結構平衡方程是以總體剛度矩陣為系數(shù)的線性代數(shù)方程組，求解這個方程組可得節(jié)點位移。</p><p>

23、<b>　　8） 計算單元應力</b></p><p>　　按式（2.1.3）由節(jié)點位移求出單元的應力。</p><p>　　2.2 求解收斂問題 </p><p>　　選擇單元位移函數(shù)時，應保證有限元法解的收斂性，即網(wǎng)格逐漸加密時，有限元法解的序列應收斂到精確解；或單元尺寸固定時，每個單元的自由度數(shù)越多，其解越趨近于精確解。有限元法收斂條

24、件如下：</p><p>　　1) 單元內(nèi)位移函數(shù)必須連續(xù)</p><p>　　構造的單元位移函數(shù)多項式是單值連續(xù)的，因此選用多項式差值函數(shù)的單元位移函數(shù)在單元內(nèi)連續(xù)。</p><p>　　2） 單元位移函數(shù)必需包括剛性位移項</p><p>　　每個單位的位移總可以分解為剛性位移和自身變形位移兩部分。一個單元牽連在另一些單元上，其他單元發(fā)

25、生變形時必將帶動該單元作剛性位移。因此，為模擬一個單元的真實位移，假定單元位移函數(shù)必須包含剛體位移項。當節(jié)點位移具有相應于剛體位移的給定值時，單元應變和節(jié)點力必為零。當采用不包括剛性位移項的單元位移函數(shù)時，就會出現(xiàn)多余應變和節(jié)點力，因此節(jié)點平衡方程受到限制。</p><p>　　3） 單元內(nèi)位移函數(shù)必須包括常應變項</p><p>　　每個單元的應變狀態(tài)總可以分解為不依賴于單元內(nèi)各點位置的

26、常應變和由各點位置決定的變應變。單元尺寸足夠小時，單元中各點應變趨于相等，單元變形比較均勻，因而常應變就成為應變的主要部分。為反映單元應變狀態(tài)，單元位移函數(shù)包含常應變是必須的要求。</p><p>　　4） 相鄰單元公共邊界上連續(xù)</p><p>　　有限元法一定要求有公共節(jié)點的單元在節(jié)點處連續(xù)，在連續(xù)體彈性力學中，位移是處處連續(xù)的。從模擬真實結構出發(fā)，若能構造一個單元位移函數(shù)在相鄰單元之

27、間連續(xù)，不發(fā)生相互脫離開裂或侵入重疊，那是理想的單元位移函數(shù)。如果單元非常小，且在相鄰單元公共節(jié)點處具有相同位移，就能保證它們在整個公共邊界上有相同位移和相鄰單元接近連續(xù)。在板、殼的相鄰單元之間，還要求斜率不發(fā)生突變，這樣才能保證結構應變能是有界的。 </p><p>　　2.3 結構整體剛度分析</p><p>　　結構整體剛度方程是作用在結構上節(jié)點載荷向量與載荷位移向量之間的關系式

28、。組建時，將整體坐標系下的單元剛度方程擴展為： </p><p><b>　?。?.3.1）</b></p><p>　　式中：為按節(jié)點順序排列并擴展為n*1階的單元e的節(jié)點力向量和節(jié)點位移向量；</p><p>　　為擴展后的n*n階e單元剛度矩陣；</p><p>　　符號上的“一”表示在整體坐標系下。</p&

29、gt;<p>　　由節(jié)點力平衡條件可知，匯交于某一節(jié)點i的單元節(jié)點力的總和應該等于作用在該節(jié)點上的外力即：</p><p><b>　　（2.3.2）</b></p><p>　　對于整體結構，則有： </p><p><b>　?。?.3.3）</b></p><p><b&g

30、t;　　所以：</b></p><p><b>　?。?.3.4）</b></p><p>　　式中為整體坐標系下的總剛度矩陣，引入邊界條件進行約束處理，得到以節(jié)點位移為未知數(shù)的基本方程組。解此方程組可求得整個結構的節(jié)點位移。</p><p>　　第三章 制動鼓的有限元分析</p><p>　　3.1 二維

31、軸對稱圖形分析</p><p>　　3.1.1 有限元模型建立</p><p>　　1 ） 二維軸對稱單元有限元模型建立，如下圖所示：</p><p>　　首先，在 DM 模塊中建立幾何圖形（如圖 3.1.1），模型建成后，用 surfaces from sketches 形成面體。建立二維模型的時候要正確運用切片功能。首先要凍結整個模型（運用切片必須使模型處于凍

32、結狀態(tài) ，后期也不可解凍），然后按照從左往右，從下往上的順序來說，建立的平面依次是 YZ 面，XZ 面，XZ面。建立完成后，要按照局坐標系的方向， offset 相應距離，以滿足后期加載約束和載荷的要求。 3道切片將模型切成 4 塊平面，最后再將這 4 片組合成一個整體( 如圖 3.1.1)</p><p><b>　　圖 3.1.1</b></p><p>　　2

33、） 二維平面模型的材料定義：</p><p>　　選擇 gray cast iron 然后進行編輯。楊氏模量為 1.6e5Mpa，泊松比為 0.27，密度為 6.81e-6kg/mm3。從工程數(shù)據(jù)框中可以看出，灰鑄鐵沒有屈服極限，只有強度極限，故知它為脆性材料。</p><p>　　3 ） 二維模型網(wǎng)格劃分：</p><p>　　從 project 進入 DS 模塊

34、，需注意選擇 2D 為分析類型( 如圖3.1.2所示) 。二維模型簡單，此處采用自動劃分網(wǎng)格方法。（對于二維平面問題來說，制動鼓選擇二維軸對稱單元）用 plane183 單元（8節(jié)點軸對稱平面單元）離散后，得到 1130 個節(jié)點，319 個單元。如圖 3.1.2所示：</p><p><b>　　圖 3.1.2</b></p><p><b>　　圖 3.1

35、.3</b></p><p>　　3.1.2 有限元模型求解</p><p>　　二維模型的約束和加載，分 2 種單獨情況和其組合情況：</p><p>　　螺栓位置處加 fixed support，內(nèi)壁徑向加載 pressure，旋轉(zhuǎn)速度用inertial 中的 rotational velocity。</p><p>　　3

36、.1.3 有限元模型求解結果</p><p><b>　　二維模型的結果：</b></p><p>　　制動鼓強度失效形式為斷裂失效，由強度理論，可以簡單認為是第一強度理論，最大拉應力理論。在 Static Structural 下加入 Total Deformation ，Equivalent Stress 和 Safety Factor,再將兩種載荷的組合求解。

37、其結果如下：</p><p>　　表3.1 二維模型求解結果</p><p>　　3.1.4 有限元模型求解結果分析</p><p><b>　　圖 3.1.4</b></p><p><b>　　圖 3.1.5</b></p><p>　　灰口鑄鐵材料有一定的強度，塑

38、性和韌性很低，抗拉強度為200Mpa,抗壓強度為750Mpa.從應變圖中我們看出制動鼓在組合應力下應變很小只有0.00074664，所以灰口鑄鐵的線收縮率和體收縮率較小，鑄件不易開裂，很適合做汽車的制動元件。制動鼓在工作時，主要受力面為環(huán)形內(nèi)側(cè)面，并且內(nèi)側(cè)所受的應力要大于其它部位的應力。在實際制造制動鼓時，我們結合有限元分析，為了提高制動鼓的安全性，我們可以加強制動鼓內(nèi)環(huán)壁的材料，提高這一部分的強度，增加制動鼓安全可靠性。</p&

39、gt;<p>　　3.1.5 有限元分析收斂性 </p><p>　　圖 3.1.6 Total deformation 收斂性</p><p>　　圖 3.1.7 Equivalent elastic strain收斂性</p><p>　　圖 3.1.8 equivalent stress收斂性</p

40、><p>　　圖 3.1.9 safety factor收斂性</p><p>　　上圖我們分析了位移，應變，應力和安全系數(shù)的結果收斂性。從圖中我們可以看出change(%)改變的數(shù)值很小，所以我們可以得出結果都是收斂的。</p><p>　　3.2 三維軸對稱圖形分析</p><p>　　3.2.1有限元模型建立</p><

41、;p>　　1） 三維實體單元有限元模型建立</p><p>　　在 DM 模塊中，三維實體建模應用 imprint face 來完成對約束和載荷位置的標記 ，對于內(nèi)壁徑向壓力 的標記，應首先在 sketch 中內(nèi)壁受載一段重復畫一段線 ，然后運用 revolve 旋轉(zhuǎn)該線，用 imprint face標記旋轉(zhuǎn)面。如圖3.2.1所示：</p><p><b>　　圖 3.2

42、.1</b></p><p>　　2） 三維模型材料的定義（同二維）：</p><p>　　選擇 gray cast iron 然后進行編輯。楊氏模量為 1.6e5Mpa，泊松比為 0.27，密度為 6.81e-6kg/mm3。從工程數(shù)據(jù)框中可以看出 ，灰鑄鐵沒有屈服極限，只有強度極限，故知它為脆性材料。</p><p>　　3） 三維模型網(wǎng)格劃分<

43、;/p><p>　　在 mesh control 的 method 里，選擇 Hex Dominant Method，對于單元大小，設置13/1000/2。這樣設置的一個好處是，能夠使壁厚同時容納 2 個 單元，有利于求解。選擇 Hex Dominant Method，此時先生成一個平面網(wǎng)格，經(jīng)過向內(nèi)拖拉形成塊/錐，再在內(nèi)部添加錐形四面體單元。這種外面上六面體單元，里面是四面體單元的計算結果很好。查看離散單元結果，

44、得到 solid186 號 20 節(jié)點結構單元和退化后的 solid187 號 10 節(jié)點結構單元?？偨Y點數(shù)為 150972，總單元數(shù)為 34548。</p><p>　　3.2.2有限元模型求解</p><p>　　三維模型求解過程和二維相似此處省略。</p><p>　　3.2.3有限元模型求解結果</p><p>　　表 3.2 三維

45、模型結果（無孔）</p><p>　　表 3.3 三維模型結果（有孔）</p><p>　　3.2.4 有限元模型求解結果比較</p><p>　　有上述二維與三維數(shù)據(jù)對比可知： 二維平面模型模擬的結果和三維實體模型模擬的結果大致一樣 ，在一般情況下，用二維平面問題代替三維問題是基本可行的 。但精確的工程分析結果，則采用三維實體單元模擬則更為可靠。我們隨后做的三維

46、模型有空分析與三維模型無孔分析結果比較，數(shù)據(jù)改變較小，沒有超出材料的使用極限。</p><p>　　3.2.5 有限元分析收斂性</p><p><b>　　收斂性分析圖形：</b></p><p><b>　　圖 3.2.2</b></p><p><b>　　圖 3.2.3</b

47、></p><p><b>　　圖 3.2.4</b></p><p><b>　　圖 3.2.5</b></p><p>　　三維分析結果與二維的數(shù)據(jù)圖形具有相似性，所以其結果收斂。</p><p><b>　　3.3 模態(tài)分析</b></p><

48、p>　　模態(tài)是結構的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析 模態(tài)分析 是研究結構動力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領域中的應用。</p><p>　　1） 無孔無約束制動鼓自由模態(tài)</p><p>　　表3.4無孔無約束制動鼓自由模態(tài)</p><p&g

49、t;　　其中 8 階和 10 階模態(tài)如圖所示（其他圖略 ）：</p><p>　　圖 3.3.1 8階模態(tài)</p><p>　　圖 3.3.2 10階模態(tài)</p><p>　　其中，第一（二）階，制動鼓在邊緣對稱處沿其徑向分別有兩處變形最大，振型呈明顯的橢圓狀；第三階，制動鼓邊緣處徑向變形基本相等 ；第四（五）階，制動鼓在邊緣對稱處沿徑向有四處變形最大，振型呈不

50、規(guī)則的圓形；第六階，制動鼓邊緣處徑向變形基本相等且接近第三階 ；第七（八） 階，制動鼓邊緣處的振動位移差比較大，容易引起振動噪聲并使得摩擦襯片的磨損程度出現(xiàn)較大差異 。</p><p>　　2） 無孔有約束制動鼓自由模態(tài)</p><p>　　表3.5無孔有約束制動鼓自由模態(tài)</p><p><b>　　圖 3.3.3</b></p>

51、<p>　　3） 有孔有約束制動鼓自由模態(tài)</p><p>　　表 3.6 有孔有約束制動鼓自由模態(tài)</p><p>　?。ù颂幝匀ビ锌啄B(tài)圖 ）</p><p>　　在前面無孔無約束模態(tài)分析中，我們得到了前20階模態(tài)結果，前三階模態(tài)頻率為零，因為在此狀態(tài)下的制動鼓屬于剛體模態(tài)。后面兩種為制動鼓在外在條件的約束下所呈現(xiàn)出來的模態(tài)結果。</p>

52、;<p>　　3.4 目標參數(shù)的優(yōu)化</p><p>　　輸入?yún)?shù)：DM 中 P1=6，它是制動鼓螺栓孔內(nèi)徑，P2=10，它是制動鼓螺栓沉頭孔內(nèi)徑。</p><p>　　回應參數(shù)：P3 - Geometry Mass (kg) </p><p>　　P4 - Total Deformation Maximum (mm)</p>&l

53、t;p>　　P5 - Equivalent Stress Maximum (MPa)</p><p>　　P6 - Safety Factor Minimum不作修改</p><p>　　Response Parameter Goals 中設置Total Deformation；</p><p>　　Equivalent Stress為Maximum；<

54、;/p><p>　　Safety Factor和Geometry Mass為Minimum，其他為默認。</p><p>　　我們得到初始優(yōu)化9個設計點；</p><p><b>　　表 3.7 設計點</b></p><p>　　選取最優(yōu)方案 A 為設計點，并計算一個參考設計點，作出對比。將優(yōu)化后的方案應用到原二維靜力分析

55、中，得出下表</p><p>　　表 3.8 參考設計點</p><p>　　我們得到最后優(yōu)化結果為15mm和10mm的內(nèi)徑。</p><p>　　第四章 有限元分析總結</p><p>　　（1）有限元模型的建立包括幾何模型的建立和幾何模型的網(wǎng)格單元劃分兩部分 。本文建立的模型是從實際實型簡化而來，簡單明了的描述了實際使用中制動鼓所處于的狀

56、態(tài)，這有助于直觀明了的使用分析軟件對制動鼓進行受力分析。根據(jù)制動鼓載荷的特點和邊界條件簡化的模型能夠比較精確地得到結果。</p><p>　?。?）根據(jù)載荷的特點和邊界條件，將實際作用于制動鼓內(nèi)表面的摩擦力矩簡化為垂直制動鼓內(nèi)表面的壓力。并忽略了由摩擦而產(chǎn)生的熱膨脹問題和沿內(nèi)壁切向的摩擦力，也沒考慮到制動鼓的熱衰退性。</p><p>　?。?）本文分別求解了制動鼓在二維 ，三維（無孔）和

57、三維(有空)建模三種情況下的靜力分析，并較好的反映出了制動鼓在靜力下的應力和應變特征 ，且提供了安全系數(shù)，直接反映了制動鼓的強度問題。</p><p>　?。?）在模態(tài)分析中，重點求解出了無約束無孔下制動鼓的自由模態(tài) ，得出了前20階以內(nèi)的頻率，并且驗證3階以內(nèi)為剛體模態(tài)，頻率接近0 的特征，同時求出了制動鼓在有約束和有孔有約 束情況下的模態(tài)頻率。</p><p>　　（5）優(yōu)化設計中，

58、通過對輸入?yún)?shù)和回應參數(shù)的設置，得出了一個參考方案，即對制動鼓螺栓孔尺寸的重新設計，達到了節(jié)省材料的目的。</p><p><b>　　第五章 文獻閱讀</b></p><p>　　1. 高性能汽車制動鼓的研究與生產(chǎn)</p><p>　　灰鑄鐵具有一定的強度、良好的耐磨性和高的抗熱疲勞性 , 材料和制造成本都較低, 長期以來是汽車制動鼓( 盤)

59、 使用的材料。隨著汽車向高速重載方向發(fā)展 , 普通灰鐵材質(zhì)制動鼓的耐磨性能逐漸不能滿足要求。研究表明 : 汽車提速后在制動過程中制動鼓的溫度 急劇上升, 使制動鼓磨損加劇,摩擦系數(shù)下降, 影響汽車的制動性能和安全。增加制動鼓的硬度可提高其耐磨性 , 但硬度會降低制動鼓的摩擦系數(shù), 為了兼顧二者,對制動鼓的材料成分、組織及性能應進行正確設計和選定。據(jù)有關資料介紹 : 當制動鼓的硬度滿足190～210 HB,金相組織為95%以上的珠光體時,

60、 其摩擦磨損綜合性能較理想。</p><p>　　文獻：蘇勇， 葉天漢，李先芬，陳翌慶，黃光偉，丁厚福 . 高性能汽車制動鼓的研究與生產(chǎn). 《汽車工藝與材料》 2003年12期 </p><p>　　2. 鼓式制動器的有限元分析</p><p>　　制動器是汽車制動系統(tǒng)中最重要的安全部件.現(xiàn)以某重型汽車的鼓式制動器為研究對象,對摩擦襯片采用多片分布式布置的

61、制動器,用有限元分析軟件進行計算和分析。施加在有限元模型上的載荷是否合理約束,是否正確直接關系到有限元計算結果的準確性.該模型僅受外載為輪缸促動力的作用 ,可以通過液壓管路參數(shù)求得邊界條件相對復雜:對制動蹄,約束銷孔的徑 向位移及銷孔內(nèi)端面的軸向位移 ;對制動鼓,約束制動鼓內(nèi)端面的軸向位移及輔助輪輻上中心節(jié)點的位移。</p><p>　　文獻：馬迅， 陳明東，趙旭. 鼓式制動器的有限元分析，湖北汽車工業(yè)

62、學院汽車系，遼寧省機械研究院有限公司;</p><p>　　3. 鼓式制動器的接觸與結構強度分析</p><p>　　運用通用有限元分析軟件ANSYS Workbench建立了某鼓式制動器的三維幾何及有限元模型。利用制動器應力測定試驗方法和試驗結果,采用三種不同的領從蹄上促動力的分配方式,并考慮凸輪轉(zhuǎn)動和摩擦系數(shù)等不同方案,分析了制動力矩在制動過程中的變化規(guī)律,得到與試驗結果相對應的仿真結

63、果。將仿真結果與試驗結果進行比較分析,研究合理的制動器應力場的有限元分析方法。在此基礎上得出制動蹄與鼓之間的接觸壓強的分布特性及制動器各部件上的等效應力。</p><p>　　文獻：馬迅,尹長城.鼓式制動器的接觸與結構強度分析[J].湖北汽車工業(yè)學院報,2010(3):1-4.</p><p>　　4. 基于ANSYS鼓式制動器有限元模型的建立與分析</p><p>

64、;　　鼓式制動器是中重型汽車普遍采用的制動系統(tǒng) , 是制動系統(tǒng)的關鍵部件。為了提高汽車制動系統(tǒng)的制動效能和穩(wěn)定性,對其整體進行結構受力分析和有限元分析具有十分重要的價值。在汽車制動過程中 ,鼓式制動器的制動蹄片在輪缸的力的作用下壓向轉(zhuǎn)動的制動鼓 , 而由于制動蹄片與制動鼓的摩擦 ,使得制動蹄片產(chǎn)生自增效應。傳統(tǒng)的研究方法在基于鼓式制動器的受力分析或分別對受力部件進行有限元分析。但是由于制動器在制動過程中的形變是非線性的 ,只用經(jīng)典力學公

65、式很難精確計算出其變化關系。二維平面模型不能真實反映制動器的實際工況 ,本文擬采用三維實體建模和有限元方法對鼓式制動器工作狀態(tài)進行模擬分析, 采用柔體接觸模型克服了制動蹄和制動鼓的剛性接觸的難題。</p><p>　　文獻：羅明軍,謝亞清.基于ANSYS鼓式制動器有限元模型的建立與分析.南昌大學學報(工科版), 2010年02期 </p><p>　　5. 汽車鼓式制動器制動鼓的模態(tài)分析&

66、lt;/p><p>　　汽車制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要工作裝置 ，其強度、剛度及動態(tài)特性直接影響制動系統(tǒng)的工作特由于可以解決結構形狀和邊界條件都非常任意的力學問題而被廣泛采用 ，在各種汽車結構件中都可以采 用有限元法進行靜態(tài)分析 、固有特性分析和動態(tài)分析 ，并將分析結果反饋到設計過程中 ，修改其中的不 合理參數(shù)，經(jīng)過反復的優(yōu)化，使得產(chǎn)品在設計階段就能夠滿足使用要求 ，從而縮短設計試驗周期，節(jié)省 大量的試驗和生產(chǎn)費用，

67、是提高汽車設計可靠性、經(jīng)濟性、適用性的有效方法之一。為了保證汽車制動器設計的精確性和縮短設計周期 ， 基于有限元分析，研究其動態(tài)力學特性和振動噪聲 ，對提高汽車制動器的設計質(zhì)量與精度具有極其重要 的意義。制動鼓的邊界條件相對復雜 ，制動鼓作為鼓式制動器中的轉(zhuǎn)動部分和其它零件之間存在連接 ，因此 在與其它零件相接的螺栓孔圓柱面上均存在軸向和法向的位移約束 。</p><p>　　文獻：李涵武,董洪偉,杜宏磊,趙雨旸

68、.汽車鼓式制動器制動鼓的模態(tài)分析.林業(yè)機械與木工設備. 2011年06期</p><p>　　6. 制動鼓的熱衰退性能有限元分析</p><p>　　制動器長時間在高負荷狀態(tài)下工作或者在連續(xù)制動的情況下，隨著制動次數(shù)的增加會導致制動力不足以致剎車距離變長的現(xiàn)象就是熱衰退。鼓式制動器由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱。常用的制動襯片在溫度上升到一定程度后會使得制動器溫度急劇上升，出現(xiàn)

69、熱衰退現(xiàn)象，制動蹄受熱過度磨損，導致表面不平整使實際的接觸面積減少，引起制動效率下降。利用有限元分析可以模擬制動鼓在各種制動條件下的瞬態(tài)溫度場，為設計階段了解制動器的熱衰退性能提供指導。</p><p>　　文獻：ANSYS12.0軟件培訓—熱分析，上海大學機電學院安全斷裂分析研究室 ANSYS軟件華東區(qū)培訓；</p><p><b>　　參考文獻：</b></

70、p><p>　　1.陳家瑞. 汽車構造. 北京: 人民交通出版社,2007；</p><p>　　2.馬迅，尹長城，陳艷紅. 基于ANSYS Workbench 鼓式制動器的接觸分析.湖北汽車工業(yè) 學院學報，2010；</p><p>　　3.張宏偉，客車車身結構有限元分析 碩士學位論文；</p><p>　　4.羅永革，馮櫻. 汽車設計.