客車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器熱-結(jié)構(gòu)耦合分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部件和安全部件，它對(duì)汽車(chē)制動(dòng)的安全、可靠和舒適性能有至關(guān)重要的作用。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示由汽車(chē)造成的安全事故中，80％是由于車(chē)輛制動(dòng)性能故障導(dǎo)致的。與鼓式制動(dòng)器相比，盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)性能更好，因此，目前貨車(chē)和客車(chē)都在推廣使用盤(pán)式制動(dòng)器。但由于盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)壓力大，制動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱會(huì)導(dǎo)致摩擦副熱變形，影響接觸應(yīng)力，導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)出現(xiàn)熱裂紋，使其使用壽命減少。因此，準(zhǔn)確模擬制動(dòng)器溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)這一耦合現(xiàn)象對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)、車(chē)輛的

2、使用工況的選擇、制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和制動(dòng)盤(pán)疲勞壽命的預(yù)測(cè)等都至關(guān)重要。
　　本文以某國(guó)產(chǎn)客車(chē)及其配套使用的通風(fēng)盤(pán)式制動(dòng)器為主要的研究?jī)?nèi)容。首先，本文依據(jù)客車(chē)和制動(dòng)盤(pán)的實(shí)際尺寸建立三維有限元模型，并計(jì)算了輸入的熱流密度和對(duì)流散熱系數(shù)。文中采用順序耦合方法，應(yīng)用有限元分析軟件分析了客車(chē)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤(pán)溫度、應(yīng)力、形變之間耦合的問(wèn)題。通過(guò)仿真分析得出制動(dòng)盤(pán)的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律，分別比較了單次緊急制動(dòng)和多次連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤(pán)在徑向和軸向

3、溫度分布的差異。隨著客車(chē)載重的增加，制動(dòng)盤(pán)最高溫度也在增加，且呈線性增加;隨客車(chē)速度的增加，制動(dòng)盤(pán)的最高溫度也在增加且前者對(duì)制動(dòng)盤(pán)的影響要大。
　　其次，本文為了研究制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)對(duì)其溫度場(chǎng)的影響，分別研究了通風(fēng)孔高度、數(shù)目和通風(fēng)孔角度對(duì)制動(dòng)盤(pán)最高溫度的影響，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)上述三個(gè)方面分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)的制動(dòng)盤(pán)。
　　最后，將制動(dòng)盤(pán)優(yōu)化前、后熱-結(jié)構(gòu)耦合模型分析結(jié)果導(dǎo)入疲勞分析專用軟件NCODE的Design Li