基于ADAMS的鼓式制动器结构优化设计

论文摘要

鼓式制动器是用来吸收汽车的动能,使之转变为热能散失到大气中,迫使汽车迅速减速直至停车的机构,是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。鼓式制动器广泛应用于中低档乘用车以及各种商用车,是汽车制动系统中最重要的安全部件,对其工作过程和性能进行深入的分析研究具有重大的理论和现实意义。本文围绕鼓式制动器的仿真与优化设计,探索了联合应用ADAMS软件和ANSYS软件建立鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机模型,基于ADAMS软件对所建立的模型进行仿真分析并对鼓式制动器结构进行优化设计。主要做了以下几方面的工作:(1)首先对BJ1029A型货车前制动器的制动因数、制动转矩和轮缸推力等进行理论计算,并推导出整车等效惯量和制动鼓转速的计算公式。(2)应用UG软件建立BJ1029A型货车前制动器总成各零部件的三维实体模型和装配模型;将模型通过parasolid接口导入到ADAMS软件中,建立多刚体虚拟样机模型。(3)利用有限元分析软件ANSYS对制动摩擦片进行模态分析,生成所需的模态中性文件;将模态中性文件通过ADAMS/Flex接口导入到ADAMS中用来替换原刚性体,建立起刚柔耦合虚拟样机模型。(4)基于ADAMS进行虚拟样机模型动态仿真和结构优化,得到多刚体模型和刚柔耦合模型的仿真曲线,利用仿真结果对比得出刚柔耦合模型更符合理论计算结果;进而对制动器蹄铰接位置和摩擦片起始角进行优化设计,获得更好的制动效果。基于ADAMS的仿真与优化分为以下几种情况:1)五种不同的轮缸推力下,鼓式制动器多刚体虚拟样机模型和刚柔耦合虚拟样机模型的制动时间和制动转矩仿真分析;2)九种不同的制动蹄铰接位置时,鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机模型的制动时间和制动转矩仿真分析,得到最优化的制动蹄铰接位置。3)摩擦片起始角的优化设计。综上所述,本文为鼓式制动器的深入研究和结构优化提供了一种更加可行的研究方法和数据参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 国内外的研究现状及发展趋势
• §1-3 鼓式制动器的设计要求及存在的问题
• §1-4 课题的意义和研究内容
• §1-5 本章小结
• 第二章 鼓式制动器性能分析与理论计算
• §2-1 整车和制动鼓的主要参数
• §2-2 制动性能分析与理论计算
• §2-3 仿真参数计算
• §2-4 本章小结
• 第三章 刚柔耦合虚拟样机技术及其理论基础
• §3-1 计算机辅助工程技术
• 3-1-1 计算机辅助工程技术简介
• 3-1-2 CAE 技术与其它CAX 技术的关系
• §3-2 有限元方法及软件简介
• §3-3 模态技术简介
• 3-3-1 模态综合法简介
• 3-3-2 模态分析
• §3-4 多体系统动力学介绍
• 3-4-1 多体系统动力学方法简介
• 3-4-2 MSC.ADAMS软件介绍
• §3-5 刚柔耦合建模基本理论
• 3-5-1 柔性体运动学方程
• 3-5-2 柔性体系统动力学方程
• §3-6 本章小结
• 第四章 鼓式制动器三维实体模型的建立
• §4-1 UG 软件介绍
• §4-2 鼓式制动器建模
• 4-2-1 鼓式制动器零部件的建模
• 4-2-2 制动器装配建模
• §4-3 本章小结
• 第五章 鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机的建立
• §5-1 ADAMS 多刚体虚拟样机模型的建立
• §5-2 ADAMS 中建立柔性体的方法
• §5-3 制动蹄摩擦片的模态分析
• 5-3-1 摩擦片的模态分析
• 5-3-2 生成模态中性文件（MNF）
• §5-4 鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机模型的建立
• 5-4-1 创建柔性体模型
• 5-4-2 ADAMS 软件中接触力
• 5-4-3 鼓式制动器的接触类型以及参数的确定
• 5-4-4 完成刚柔耦合虚拟样机
• §5-5 本章小结
• 第六章 基于 ADAMS 的鼓式制动器性能仿真与优化
• §6-1 汽车制动过程分析
• §6-2 多刚体与刚柔耦合虚拟样机仿真对比
• 6-2-1 多刚体虚拟样机仿真
• 6-2-2 刚柔耦合虚拟样机仿真
• §6-3 制动蹄铰接位置优化
• §6-4 摩擦片起始角仿真与优化
• §6-5 本章小结
• 第七章 结论
• §7-1 总结
• §7-2 展望
• 参考文献
• 致谢