汽车鼓式制动器力学特性分析

论文摘要

制动器是汽车制动系统的关键部件,其性能是影响车辆行驶安全的重要因素之一。随着基础建设的不断发展,高速和载重汽车需求量也在不断增长,改善汽车的制动性,保证车辆安全行驶,己经成为汽车设计制造者的首要任务。制动器的主要性能指标有制动蹄摩擦片的使用寿命、制动效能因数数值及其稳定性,而鼓式制动器的制动蹄和摩擦片上应力分布直接或间接影响这三项主要性能指标。本文以作者所在公司生产的鼓式制动器作为研究对象。在分析了国内外对鼓式制动器的研究现状,介绍了鼓式制动器的工作原理、结构型式以及主要零部件的选用。通过三维建模软件PROE建立了制动鼓、制动蹄、摩擦衬片的三维实体模型,再将其导入大型有限元分析软件ABAQUS中,对鼓式制动器的制动状态进行仿真分析,获得了制动鼓、制动蹄和摩擦片的应力分布和位移分布,进而分析了制动器的制动效能。为对制动器结构进行结构优化,在保证其他参数不变的情况下,通过改变制动蹄的宽度,得到两种结构,对其进行有限元分析,将结果与改进前相比,最大接触应力减小,极大的提高了制动器的制动效能和寿命。但是,宽度的增加又会带来重量的增加,本文的后续工作将会讨论制动蹄的最优宽度。根据模态分析理论,对制动鼓、制动蹄进行有限元模态分析,得到了它们在前15阶的固有频率和振型,为鼓式制动器避免发生共振和降低制动噪音提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 鼓式制动的国内研究现状
• 1.2.2 鼓式制动的国外研究现状
• 1.3 课题的来源、研究目的和意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本课题的研究目的、意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 鼓式制动器力学分析
• 2.1 鼓式制动器的工作原理
• 2.2 鼓式制动器中力学分析
• 2.2.1 车轮上所受的制动力
• 2.2.2 制动器的动力矩计算
• 2.2.3 摩擦片上应力计算分析
• 2.3 鼓式制动器的制动效能分析
• 2.3.1 制动效能
• 2.3.2 制动效能的稳定性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 鼓式制动器的三维实体建模
• 3.1 三维软件 PRO\E 介绍
• 3.1.1 PRO\E 简介
• 3.1.2 PRO\E 的特点
• 3.1.3 PRO\ENGINEER WILDFIRE 功能模块
• 3.1.4 PRO\ENGINEER WILDFIRE 基本设计功能
• 3.2 建立三维实体图
• 3.3 本章小结
• 第4章 鼓式制动器的接触分析
• 4.1 有限元分析法介绍
• 4.1.1 有限元分析法简介
• 4.1.2 有限元分析的基本步骤
• 4.1.3 接触分析理论
• 4.2 ABAQUS 软件介绍
• 4.2.1 ABAQUS 的主要模块
• 4.2.2 ABAQUS 的主要分析功能
• 4.2.3 ABAQUS 接触功能概述
• 4.3 有限元分析前处理
• 4.3.1 建立几何模型
• 4.3.2 定义材料属性
• 4.3.3 装配部件
• 4.3.4 创建载荷分析步
• 4.3.5 定义相互作用
• 4.3.6 边界条件及载荷施加
• 4.3.7 网格划分
• 4.3.8 提交作业
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 应力分析
• 4.4.2 位移分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 改进结构后有限元分析
• 5.1 应力分析
• 5.1.1 整体应力分布
• 5.1.2 制动鼓应力比较
• 5.1.3 制动蹄应力比较
• 5.1.4 摩擦片应力比较
• 5.2 位移分析
• 5.2.1 整体位移比较
• 5.2.2 制动鼓的位移比较
• 5.2.3 制动蹄的位移比较
• 5.2.4 摩擦片的位移分析比较
• 5.3 本章小结
• 第6章 鼓式制动器的模态分析
• 6.1 模态分析理论
• 6.1.1 模态分析
• 6.1.2 模态分析的基本步骤
• 6.1.3 ABAQUS 中模态分析步骤
• 6.2 制动鼓的模态分析
• 6.3 制动蹄的模态分析
• 6.4 摩擦片的模态分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
• 致谢