鼓式制动器温降试验与仿真模拟研究

论文摘要

近年来我国道路交通事故逐年上升,尤其是山区长大下坡路段,群死群伤的重、特大交通事故时有发生。车辆制动系统热衰退是引发山区交通事故的一个重要原因。论文针对公路特殊路段制动热衰退的道路交通事故特点,主要研究了在不同车速下长大下坡路段制动过程间隙的温降过程,以期从温降的角度提出避免“热衰退”的措施。论文首先通过对陕西境内咸永一级公路马家坡路段、蓝小路路段行驶车辆进行了调查分析,确定了典型车辆,并选用该典型车辆的后桥鼓式制动器作为论文研究对象,从传热学出发,研究了鼓式制动器的生热、散热过程,应用有限单元法建立鼓式制动器温降有限元模型。借助虚拟样机技术软件ANSYS对鼓式制动器在不同车速下的温降过程进行了数值模拟,得出鼓式制动器温度场的分布状况。在试验设计原则及制动性能规范要求的指导下,论文进行了鼓式制动器温降台架试验和道路试验研究。在试验过程中,模拟车辆在不同车速下的行驶工况,通过分析采集到的温降数据,最终得到了鼓式制动器温降的变化曲线。经过鼓式制动器温降台架试验和道路试验验证,鼓式制动器有限元仿真模型是比较合理的。定量分析了降温时间、车速、鼓式制动器降温起始温度、环境温度、鼓式制动器材料的变化对制动器温降的影响。文中通过对计算结果进行的详细分析,得出了一些有价值的结论。这些结论对避免鼓式制动器“热衰退”及其合理的使用都具有一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 我国道路交通安全形势现状分析
• 1.1.2 课题研究背景
• 1.2 试验车型的选择
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要研究内容和目的
• 1.4.1 论文的主要研究内容
• 1.4.2 论文研究预计达到的目的
• 第二章 传热问题有限元解法的基本理论
• 2.1 热传递方式
• 2.1.1 热传导
• 2.1.2 对流换热
• 2.1.3 辐射换热
• 2.2 导热微分方程
• 2.3 导热微分方程的单值性条件
• 2.3.1 初始条件
• 2.3.2 边界条件
• 2.4 温度场有限元分析基本步骤
• 第三章 鼓式制动器温度场热传递模型
• 3.1 鼓式制动器物理模型的简化
• 3.2 鼓式制动器生热与散热过程
• 3.3 鼓式制动器温降数学模型
• 3.3.1 数学模型的建立
• 3.3.2 制动器温度场数值模拟参数的确定
• 第四章 鼓式制动器有限元热分析
• 4.1 制动器热分析平台
• 4.2 ANSYS 热分析三个主要步骤
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 几何模型的建立
• 4.3.2 定义材料属性
• 4.3.3 单元选择
• 4.3.4 网格划分
• 4.3.5 加载与求解
• 4.3.6 后处理
• 4.4 结果分析
• 第五章 鼓式制动器制动温降试验
• 5.1 试验目的
• 5.2 台架试验
• 5.2.1 试验设计
• 5.2.2 试验设备
• 5.2.3 试验方法
• 5.2.4 试验条件、地点
• 5.2.5 试验过程
• 5.2.6 试验数据处理
• 5.3 道路试验
• 5.3.1 试验设备
• 5.3.2 试验方案设计
• 5.3.3 试验过程
• 5.3.4 试验数据处理
• 第六章 试验验证与结果研究分析
• 6.1 试验验证
• 6.1.1 台架试验验证
• 6.1.2 道路试验验证
• 6.2 不同因素对制动器温度场的影响
• 6.2.1 车辆速度对制动器温度场的影响
• 6.2.2 车辆制动器温降起始温度对制动器温度场的影响
• 6.2.3 制动器室的环境温度对制动器温度场的影响
• 6.2.4 制动鼓比热容对温度场的影响
• 6.2.5 降温时间对温度场的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢