【正文】 有限元網(wǎng)格的劃分過程包括 2個(gè)步驟： ? 建立單元數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括單元的種類（ TYPE），單元的幾何常數(shù)（ R），單元的材料屬性（ MP）。 ? 設(shè)定網(wǎng)格劃分的參數(shù)，最主要是定義對(duì)象邊界元素的大小和數(shù)目 [13]。 裝配時(shí)點(diǎn)擊 “將原件添加到組件 ”，可將以儲(chǔ)存在文件中的各個(gè) Pro/E 模型添 加到新建文件中。單擊 “插入 ”—“螺旋掃描 ”—“伸出項(xiàng) ” ；然后確定草繪平面，操作步驟如下圖 58 所示： 32 圖 58 操作截圖 彈簧的高度是 ；在生成彈簧的過程中，確定其彈簧的 “節(jié)距值： ” ；確定后進(jìn)入第二次草繪平 面進(jìn)行彈簧粗細(xì)大小的確定。 本章小結(jié) 本章的主要通過對(duì)制動(dòng)減速度，制動(dòng)距離和摩擦片的磨損特性以及駐車制動(dòng)時(shí)的角度進(jìn)行 了分析和計(jì)算。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。 制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線分析 對(duì)于一般汽車而言，根據(jù)其前、后軸制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、載荷情況及路面附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過程可能出現(xiàn)如下三種情況： （ 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑。 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性 制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，常用制動(dòng)時(shí)汽車給定路徑行駛的能力來評(píng)價(jià)。 sinc os ?? ?ccf ?? 成立，則不會(huì)自鎖。39。39。? ??2039。 制動(dòng)底板的材料選擇 制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正 19 確位置 [5]。襯片可鉚接或粘貼在制動(dòng)蹄上，粘貼的允許其磨損厚度較大，使用壽命增長，但不易更換襯片；鉚接的噪聲較小 [9]。 制動(dòng)器各蹄摩擦襯片總面積越大，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的單位面積正壓力越小，從而磨損也越小。cm。 雙軸汽車前后車輪附著力同時(shí)被充分利用或前后車輪同時(shí)抱死的制動(dòng)力之比為 gghL hLFF010221 ????? （ ） 式中： 1F — 前制動(dòng)器制動(dòng)力 ， N； 2F — 后制動(dòng)器制動(dòng)力 ， N； 1L — 質(zhì)心到前軸的距離 ， mm； 2L — 質(zhì)心到后軸的距離 ， mm。由于重型貨車的行駛速度一般較低，而且通常是是長距離運(yùn)輸，則采用操縱輕便，工作可靠，不易出故障，維修方便的氣 壓制動(dòng) , 一般氣壓制動(dòng)的重型貨車都采用凸輪制動(dòng)器。 單向增力式制動(dòng)器 單向增力式制動(dòng)器如圖所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)底板上的支承銷上。所以內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器通常簡稱為鼓式制動(dòng)器，通常所說的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。這樣，不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)蹄就對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓作用一個(gè)摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反。隨著高速公路迅速的發(fā)展和車流密度的日益增大，出現(xiàn)了頻繁的交通事故。參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) (1)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品建模和修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段。 四輪轎車在制動(dòng)過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的 70%80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式 。 1 第 1章 緒 論 課題背景及目的 重型貨車是我國應(yīng)用較廣泛的運(yùn)輸車，而制動(dòng)器是重型貨車的重要部件， 其 制動(dòng)性能是確保車輛行駛的主、被動(dòng)安全性和提升車輛行駛的動(dòng)力性決定因素之一。 現(xiàn)在轎車上應(yīng)用最為廣泛的是前盤后鼓式或全盤式制動(dòng)器，其中 20％的轎車采用前盤后鼓式制動(dòng)器雖然在轎車領(lǐng)域全鼓式制動(dòng)器已基本上淘汰，但在商用車上應(yīng)用最為廣泛仍是全鼓式制動(dòng)器，至于前盤后鼓式制動(dòng)器或全盤式制動(dòng)器只應(yīng)用在有特 殊需求客車或高檔客車上。 (2)可滿足設(shè)計(jì)具有相同或相近幾何拓樸結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。因此，改善汽車的制動(dòng)性始終是汽車設(shè)計(jì)制造和使用部門的主要任務(wù)。制動(dòng)鼓將該力矩傳到車輪后，由于車輪與路面間有附著作用，車輪對(duì)路面作用一個(gè)向前的周緣力，同時(shí)路面也對(duì)車輪作用一個(gè)向后的反作用力， 即制動(dòng)力。鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為： 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器 8 如圖 所示，若圖上方的旋向箭頭代表汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向 (制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn) )，則蹄 1為領(lǐng)蹄，蹄 2為從蹄。由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力 不能相互平衡，因此它居于一種非 圖 雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器 平衡式制動(dòng)器。 本章小結(jié) 本章確定了制動(dòng)系統(tǒng)方案為制動(dòng)系統(tǒng)采用氣壓制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)， 重型貨車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)為后輪鼓式制動(dòng)器，并采用氣壓制動(dòng)，制動(dòng)凸輪與制動(dòng)蹄之間采用滾輪傳動(dòng)，借以提高機(jī)械效率。 0? — 同步附著系數(shù)， 。微型轎車要求其制動(dòng)鼓工作表面的圓度和同軸度公差 ＜ ，徑向跳動(dòng)量 ≤，靜不平衡度≤[11]。 a、參考同類汽車選取， 一般 b/D=～ ,取 ，故 b=115mm b、取 蹄 包角 領(lǐng)蹄 包角 ??1001? 從蹄 包角 ??1002? 360/)( 21 ??? ?? DbA p （ ） 式中： pA — 單個(gè)摩擦襯片的面積， mm2； 17 D — 制動(dòng)鼓內(nèi)徑， mm； b — 摩擦片的寬度， mm； 1? — 領(lǐng)蹄包角， ? ； 2? — 從蹄包角， ? ； 得： 360/)( 21 ??? ?? DbA p =420 105（ 100+100） /360= c、 摩擦襯片起始角 0? ，一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令： ???? 40290 00 ?? 有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善制動(dòng)效能和磨損的均勻性。 本次制動(dòng)蹄采用的材料為 Q235。制功底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。? maxP 為壓力分布不均勻時(shí)蹄片上的最大壓力。1 )2s i n2s i n2()2c o s2( c o s/)]c o s( c o s4[ ???????? ?????? R 22 )202s i n1 3 02s i ()1 3 02c o s202( c o s/)]1 3 0c o s20( c o s2 1 04[ ???????????? = 對(duì)于減勢(shì) 蹄： 39。 ?????? ????? ])302s i n1 3 02s i ()1 3 02c o s302sa r c t a n [ ( c o 22 ?????????? ? 239。 i i nc os 139。若制動(dòng)時(shí)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力。 （ 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)制動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量來不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。所得到的數(shù)值都滿足于制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的需要。最后單擊 “完成 ”得到彈簧模型。在裝配中用到的命令 添加依次添加將制動(dòng)底板、 凸輪軸 、制動(dòng)蹄、摩擦片、 滾輪 、 滾輪軸 、 支承銷 、 鎖止片 、 回位彈簧、 制動(dòng)鼓等組件依次裝配好。完成前兩步即可進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并完成有限元模型的建立，如果不滿意網(wǎng)格的結(jié)果，也可以清除網(wǎng)格，重新定義元素的大小、數(shù)目，再進(jìn)行網(wǎng)格，直到得到滿意的網(wǎng)格為止。 ? 設(shè)定 網(wǎng)格劃分的參數(shù)，最主要是定義對(duì)象邊界元素的大小和數(shù)目 [13]。 （ 3）網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分是生成單元和節(jié)點(diǎn)的過程，在有限元的求解計(jì)算中，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，最終都是傳遞到有限元模型上（節(jié)點(diǎn)和單元）進(jìn)行求解 [17]。有限元網(wǎng)格的劃分過程包括 2個(gè)步驟： ? 建立單元數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括單元的種類（ TYPE），單元的幾何常數(shù)（ R），單元的材料屬性（ MP）。裝配的基本步驟是：新建組件文件；添加裝配元件；約束裝配元件，在這步驟中會(huì)用到 “匹配 ”、 “對(duì)齊 ”、 “重合 ”、 “定向 ”等相關(guān)命令，在 “移動(dòng) ”中會(huì)多次用到 “平移 ”和 “旋轉(zhuǎn) ” ；最后可以編輯裝配元件。 彈簧建模 新建立一個(gè) “零件 ”，命名為 “tanhuang”。? = 2 9 2 6 0 0 2 6 7 ?? ?a rctg =? 最大停駐 坡高度應(yīng)不小于 16%～ 20%，故符合要求。 汽車的制動(dòng)過程，是將其機(jī)械能（動(dòng)能、勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^程。 理論上分析如下，真正的評(píng)價(jià)是靠實(shí)驗(yàn)的。 因?yàn)橹苿?dòng)過程實(shí)際上是把汽車行駛的動(dòng)能通過制動(dòng)器吸收轉(zhuǎn)換為熱能，所以制動(dòng)器溫度升高后能否保持在冷態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能，已成為設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)要考慮的一個(gè)重要問題。1139。39。39。m a x ( c o s 2 c o s 2 ) / 4yF P b R ???? （ ） 其中 ： ??100? ??13039。本次設(shè)計(jì)采用的是模壓材料。摩擦襯片的厚度，轎車多為 ～ 5mm；貨車多為 8mm 以上。即 ?RbAp ? （ ） 式中，包角 以弧度為單位，當(dāng)面積、包角、半徑確定后，由上式可以初選襯片寬度的尺寸。cm～ 40 N 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩確定 應(yīng)合理地確定前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，以保證汽車有良好的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。 方案確定 本 次設(shè)計(jì)以 CQ3253TMG384 型貨車為依據(jù)， 采 用領(lǐng)從蹄鼓式制動(dòng)器，且為凸輪 11 式制動(dòng)器。如圖 所示。在汽車制動(dòng)系中，帶式制動(dòng)器曾僅用作一些汽車的中央制動(dòng)器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。 制動(dòng)原理和工作過程 要使行使中的汽車減速，駕駛員應(yīng)踩下制動(dòng)踏板，通過推桿和主缸活塞，使主缸內(nèi)的油液在一定壓力下流入輪缸，并通過兩個(gè)輪缸活塞推動(dòng)兩制動(dòng)蹄繞支撐銷轉(zhuǎn)動(dòng)，上端向兩邊分開而其摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓的內(nèi)圓面上。制動(dòng)性直接關(guān)系到行使安全性，是汽車行使的重要保障。 Pro／ E 的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) (又稱尺寸驅(qū)動(dòng)幾何技術(shù) )的基本思想，是和幾何約束確定產(chǎn)品形狀的幾何特征，參數(shù)化的產(chǎn)品模型由幾何模型和幾何約束共同構(gòu)成，完備的約束模型通 過尺寸對(duì)幾何形狀的某些控制元素加以約束，構(gòu)成幾何元素惟一完整的表示。 。 應(yīng)用Pro/E 軟件建立制動(dòng)器主要零件的實(shí)體模型 ,然后利用 Ansys 軟 件 對(duì)制動(dòng)器摩擦襯片有限元分析，為 重型貨車制動(dòng)器 的設(shè)計(jì)與研究提供了一種方法，可縮該制動(dòng)器的研發(fā)周期 , 降低產(chǎn)品的研發(fā)成本 , 并為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。 不過對(duì)于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。 (3)可滿足不同零件曲面的公式化高精度設(shè)計(jì)。 制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行使直至停車；在下坡行使時(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。制動(dòng)力由車輪經(jīng)車橋和懸架傳給車架和車身，迫使整個(gè)汽車產(chǎn)生一定的減速度。汽車倒車時(shí)制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，則相應(yīng)地使領(lǐng)蹄與從蹄也就相互 對(duì)調(diào)了。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制 動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。 第 3章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)數(shù)值 設(shè)計(jì)鼓式制動(dòng)器的參數(shù)數(shù)據(jù)是采用 CQ3253TMG384 貨車的具體參數(shù)如下： 整車質(zhì)量： 空載： 8900kg 滿載： 18900kg 質(zhì)心至前軸的距離： 空載： 2674mm 滿載： 3822mm 質(zhì)心至后軸的距離： 空載： 2926mm 滿載： 1778mm 質(zhì)心高度 ： 空載： hg=1052mm 滿載： hg=1211mm 軸 距 ： L=5600mm 最高車速： 85km/h 輪 胎： 12 同步附著系數(shù)的分析 汽車制動(dòng)時(shí)，若忽略路面對(duì)車輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩，則對(duì)任意角速 ? 度＞ 0 的車輪，其力矩平衡方程為 0?? ebf rFT （ ） 式中： fT — 制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反， N?m； bF ―地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與輪胎之間的摩擦力，又稱為地面制動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向相反， N； er ―車輪有效半徑， m。 1147 22 12 1147 78010221 ???