【正文】 動(dòng)力分析 在模態(tài)過程分析中，建立有限元后，就需要進(jìn)行模態(tài)設(shè)置、施加邊界條件、 進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展設(shè)置、進(jìn)行擴(kuò)展求解。 圖 612 位移云圖 圖 613 等效應(yīng)力 圖示可見，在制動(dòng)蹄上，最大位移為 ??e mm,應(yīng)力較高的區(qū)域?yàn)閳D中標(biāo) 從識(shí)為 MX 處，最大應(yīng)力為 ， 最大應(yīng)力沒有超出屈服極限，所以制動(dòng)蹄的設(shè)計(jì)滿 45 足材料強(qiáng)度要求。用主菜單的 Solution進(jìn)入求解模塊，選擇 SolveCurrent LS 命令，當(dāng)顯示 solution is done 時(shí)，求解結(jié)束。 表 制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄、摩擦襯片的物性參數(shù)： 制動(dòng)器零件 彈性模量 泊松比 密度 制動(dòng) 鼓 制動(dòng)蹄 e3 摩擦襯片 3e9 靜力分析 摩擦片的分析 （ 1）定義單元類型 從主菜單中選擇 prefrocessorelement typyadd/edit/delete 命令選擇 solid brick 8node 45 單擊 0k。 鼓式制動(dòng)器的分解 在創(chuàng)建裝配組件模型并確認(rèn)無誤后，為了清楚表達(dá)模型的裝配結(jié)構(gòu)，可以將組件模型分解開，成為 “分解圖 ”。 （ 3）滾輪 新建零件圖并命名為“ gunlun”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸 34mm，完成滾輪的建模（如圖 515）。所以他的建模必須考慮到其它零件的尺寸大小，特別是固定制動(dòng)蹄的部分，與放置制動(dòng)輪缸的平面。 圖 51 翼板 圖 52 腹板 圖 53 筋 圖 54 柱 31 圖 55 鏡像 圖 56 制動(dòng)蹄 摩擦片的建模 利用 “拉伸 ”工具就可以完成建模，在草繪階段繪制圓弧時(shí)保證弧度形成為 100 度 圖 57 摩擦片 的包角；摩擦片的厚度為 10mm。目前， Pro/ENGINEER Wildfire 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電器、磨具等領(lǐng)域 [10]。? hgL Lrctg ???? ?? 139。 比能量耗散率 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別 22121 1()122am v ve tA? ??? （ ） 22122 21 (1 )am v ve tA? ???? （ ） 式中：?— 汽 車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)02?v，1?； am— 汽 車總質(zhì)量； 1v， 2— 汽 車制動(dòng)初速度與終速度，m/s；計(jì)算時(shí)轎車取 18 /s； t— 制 動(dòng)時(shí)間，s；按下式計(jì)算 t=jvv 21 ?=18/= () j— 制動(dòng)減速度，2/sm， gj ??10 62/sm； 1A， 2— 前、后制動(dòng)器襯片的摩擦面積； 1A=2 ?— 制動(dòng)力分配系數(shù)。 S T=?+302/150=9m SS T 所以符合要求。 根據(jù)所給參數(shù)及制動(dòng)力分配系數(shù)，應(yīng)用 MATLAB 編制出制動(dòng)力分配曲線如下： 25 當(dāng) I 線與 β線相交時(shí)，前、后輪同時(shí)抱死。 側(cè)滑是指汽車制動(dòng)時(shí)某一軸的車輪或兩軸的車輪發(fā)生橫向滑動(dòng)的現(xiàn)象。影響方向穩(wěn)定性的包括制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力三種情況 [5]。制動(dòng)距離越小，制動(dòng)減速度越大，汽車的制動(dòng)效能就越好 [9]。2 239。222 ])s in( c o s/[ BPffcfhPT Tf ???? ???? 3 ) i ( c o 7 0/[ 3 53 3 ???????? P P? 制動(dòng)鼓上的制動(dòng)力矩等于兩蹄摩擦力矩之和，即 221121 BPBPTTT TfTff ???? 凸輪張開機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器由于 21 TfTf TT ? ，故所需的張開力為 11 ???? BTP f N 3 0 4 2 5 9/22 ???? BTP f N 計(jì)算蹄式制動(dòng)器必須檢查蹄有無自鎖的可能。239。39。m a x ( 2 s i n 2 s i n 2 ) / 4xF P b R ? ? ?? ? ? （ ） 39。39。39。m a x ( 2 s i n 2 s i n 2 ) / 4xF P b R ? ? ?? ? ? （ ） 39。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。 當(dāng)前，在制動(dòng)器生產(chǎn)中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并均樹脂粘站劑、調(diào)整摩擦性能的填充刑 (出無機(jī)粉 粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )勺噪聲消除別 (主要成分為石墨 )等混合后，在高溫廠模壓成型的。不能單獨(dú)地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。 具有長支承銷的支承能可靠地保持制動(dòng)蹄的正確安裝位置，避免側(cè)向偏擺。 故 e=168mm 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)位置是 k 與 c 制動(dòng)蹄支銷中心的坐標(biāo)尺寸 k 是應(yīng)盡可能地小 , 以不使兩制動(dòng)蹄端毛面相碰擦為準(zhǔn)，使尺寸 c 盡可能地大，設(shè)計(jì)可定 c= （ ） 式中： c— 制動(dòng)器中心到張開力距離 mm； R — 制動(dòng)鼓半徑， mm。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量按摩擦片的產(chǎn)品規(guī)格選擇寬度值。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為 7mm～ 12mm；中、重型載貨汽車為 13mm～18mm[8]。其許用不平衡度對(duì)轎車為 15N 制動(dòng)鼓直徑 當(dāng)輸出力一定時(shí)，制動(dòng)鼓的直徑越大，制動(dòng)力矩也越大，散熱性能也越好。而在其他附著系數(shù) 的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度 ＜?這表明只有在 ＝0的路面 14 上，地面的附著條件才可以得到充分利用 [6]。 一般汽車根據(jù)前、后輪制動(dòng)力的分配、載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程出現(xiàn)前后輪同時(shí)抱死拖滑時(shí)附著條件利用最好 [6]。 圖 雙向增力式制動(dòng)器 凸輪式制動(dòng)器 目前所有國產(chǎn)汽車和部分外國汽車的氣壓制動(dòng)系中，都采用凸輪促動(dòng)的車輪制動(dòng)器，而且大都設(shè)計(jì)成領(lǐng)從蹄式，凸輪促動(dòng)的雙向自增力式制動(dòng)器只宜用作中央制動(dòng)器。如圖 所示。 9 圖 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 當(dāng)制動(dòng)鼓正向和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩制動(dòng)助均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器則稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。領(lǐng)蹄所受的摩擦力使蹄壓得更緊，即摩擦力矩具有“增勢(shì)”作用，故又稱為增勢(shì)蹄；而從蹄所受的摩擦力使蹄有離開制動(dòng)鼓的趨勢(shì)，即摩擦力矩具有“減勢(shì)”作用，故又稱為減勢(shì)蹄。車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓均固定在輪鼓上。當(dāng)放開制動(dòng)踏板時(shí)，復(fù)位彈簧即將制動(dòng)蹄拉回復(fù)位，摩擦力矩和制動(dòng)力消失，制動(dòng)作用即行終止。有關(guān)方向穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，詳見 QC/T2391997； （ 7）制動(dòng)踏板和手柄的位置和行程符合人 機(jī)工程學(xué)要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適、能減少疲勞 ； （ 8）作用滯后的時(shí)間要盡可能短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間 ； （ 9）制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲 ； （ 10）轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生 運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng) ； （ 11）應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效 ； （ 12）用壽命長，制造成本低；對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán) 保要求，應(yīng)力求減少制動(dòng)時(shí)飛散到大氣中的有害人體的石棉纖維 ； （ 13） 磨 損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu) 。前者用來保證前兩項(xiàng)功能，后者用來保證第三項(xiàng)功能。 深入了解汽車制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理；并收集相關(guān)緊湊型轎車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料；參考現(xiàn)有研究成果，并進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和分析，借鑒經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)汽車零部件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；充分學(xué)習(xí)和利用畫 圖軟件，并再次學(xué)習(xí)機(jī)械制圖，畫出符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙，通過自己的研究分析；發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)能力并通過試驗(yàn)最終確定制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。因此有限元分析軟件對(duì)制動(dòng)器的分析有重要意義。 PTC 公司的 pro/e 是現(xiàn)代 CAD 系統(tǒng)的代表，由它率先它采用的革命性的設(shè)計(jì)思想— 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)，領(lǐng)導(dǎo)了現(xiàn)代 CAD 發(fā)展的潮流。鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上，制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。 在高速剎車時(shí)能迅速制動(dòng)，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車 ,制動(dòng)效能的恒定性好 ,便于安裝像 ABS 那樣的高級(jí)電子設(shè)備 。 汽車制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn) 定車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能，然后進(jìn)行汽車的制動(dòng)器的設(shè)計(jì)以滿足汽車安全行駛的要求。 鼓式 制動(dòng)器 的主要優(yōu)點(diǎn)是剎車蹄片磨損較 少 , 成本較低 ,便于維修 。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過程中會(huì)聚集大量的熱量，制動(dòng)蹄和制動(dòng)鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。其主要特征功能有：全相關(guān)性、基于特征的參數(shù)化模型建模、先進(jìn)的資料管理系統(tǒng)裝配管理工程數(shù)據(jù)庫再利用等，它易于使用，可在各種硬件平臺(tái)上運(yùn)行。 近幾年國內(nèi)外鼓式制動(dòng)器的有限元分析的研究概況如下 [8]： 1999 年 C. Hohmann, , 使用 ADINA 對(duì)一款卡車用鼓式制動(dòng)器進(jìn)行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)鼓與摩擦襯片的法向壓力呈非線性分布。 預(yù)期目標(biāo) (1)具有良好的制動(dòng)效能 (2)具有良好的制動(dòng)效能的穩(wěn)定性 (3)制動(dòng)時(shí)汽車操縱穩(wěn)定性好 (4)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 確定鼓 式制動(dòng)器的基本參數(shù)，對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)鼓、蹄片和支撐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算及強(qiáng)度校和，利用 Pro/E 軟件建立制動(dòng)器三維模型裝配圖，通過干涉檢查驗(yàn)證制動(dòng)器設(shè)計(jì)的正確性，利用 Ansys 軟件對(duì)摩擦襯片有限元 分析。 設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)系應(yīng)滿足如下主要要求 [16]： （ 1）應(yīng)能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定 ； （ 2）具有足夠的制動(dòng)效能，包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。 防止制動(dòng)時(shí)車輪被抱死有利于提高汽車在制動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向操縱性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以近年來防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ ABS）在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。 7 圖 制動(dòng)系統(tǒng)工作原理 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 制動(dòng)器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦路片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器?！霸鰟?shì)”作用使領(lǐng)蹄所受的法向反力增大，而“減勢(shì)”作用使從蹄所受的法向反力減小。它也屬于平衡式制動(dòng)器。 10 圖 單向增力式制動(dòng)器 雙向增力式制動(dòng)器 將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式制動(dòng)輪缸換用雙活塞式制動(dòng)輪缸，其上端的支承銷也作為兩蹄共用的，則成為雙向增力式制動(dòng)器。 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)調(diào)整臂在制動(dòng)氣室的推動(dòng)下，帶動(dòng)制動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，推使兩制動(dòng)蹄壓靠制動(dòng)鼓，制動(dòng)凸輪的工作表面輪廓是中心對(duì)稱的兩段偏心圓弧。 任何附著系數(shù) ? 路面上前后同時(shí)抱死的條件為（ ? =）： GFF