【導讀】性能是確保車輛行駛的主、被動安全性和提升車輛行駛的動力性決定因素之一。象是人們對汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性與舒適性的重點關(guān)注。車速；使汽車可靠地停在原地或坡道上。因此，必須充分考慮制動器的控制機構(gòu)和制。動執(zhí)行機構(gòu)的各種性能，然后進行汽車的制動器的設(shè)計以滿足汽車安全行駛的要求。的事故為總數(shù)的45%?？梢姡苿悠魇潜ＷC行車安全的極為重要的一個系統(tǒng)。較小，即效能較穩(wěn)定；浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動即可恢復正常；較容易實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。在高速剎車時能迅速制動，散熱效果優(yōu)于鼓式剎車,制。四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷。器或全盤式制動器只應(yīng)用在有特殊需求客車或高檔客車上。鼓式制動器相對于盤式制動器，其制動效能和散熱性要差許多。變形，容易產(chǎn)生制動衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動效率下降。設(shè)計、機械設(shè)計、機構(gòu)仿真、有限元分析、電子、航空、航天、軍工等行業(yè)。

　　

【正文】 圖 57 摩擦片 的包角；摩擦片的厚度為 10mm。拉伸厚度為 。單擊 “完成 ”得到 半 片摩擦片 ，并要在此摩擦片上進行 “打孔 ”操作，再選取這個模型利用 “鏡像 ”工具得到完整摩擦片（如圖 57）。 彈簧建模 新建立一個 “零件 ”，命名為 “tanhuang”。單擊 “插入 ”—“螺旋掃描 ”—“伸出項 ” ；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： ” ；確定后進入第二次草繪平 面進行彈簧粗細大小的確定。最后單擊 “完成 ”得到彈簧模型。如圖 59 所示。 圖 59 彈簧 凸輪軸的建模 新建零件圖名為 tulunzhou，草繪出凸輪軸的形狀，完成后用“拉伸工具”拉伸24mm，再用“拉伸工具”做出圓柱軸 510 33 圖 510 凸輪軸 制動底板的建模 制動底板是制動蹄、 凸輪軸 以及 支撐銷等零件的裝配承載底板，并要與制動鼓結(jié)合在一起。所以他的建模必須考慮到其它零件的尺寸大小，特別是固定制動蹄的部分，與放置制動輪缸的平面。 運用 PRO/E 軟件進行制動底板的建模要綜合運用了多個知識點。最終得到制動底板模型。如圖 511 所示。 制動鼓的建模 制動鼓的建模，主要運用的是 “旋轉(zhuǎn) ”命令。輸入計算的尺寸，進行 360 度旋轉(zhuǎn)；再用 “打孔 ”工具進行軸孔和螺栓孔的建立。最后可以得到制動鼓模型如圖 512 所示 34 圖 511 制動底板 圖 512 制動鼓 35 其他零件建模 （ 1）鎖止片 新建零件圖并命名為“ suopian”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸 4mm，完成鎖止片的建模（如圖 513）。 （ 2）支承銷 新建零件圖并命名為“ zhichengxiao”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸 14mm，并倒角，完成支承銷的建模（如圖 514）。 （ 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）。 （ 4）滾輪軸 新建零件圖并命名為“ gunlunzhou”建立所需圖形的草圖，完成草圖后拉伸 34mm，并倒角，完成滾輪軸的建模（如圖 516）。 圖 513 鎖止片 圖 514 支承銷 圖 515 滾輪 圖 516 滾輪軸 36 鼓式制動器的裝配 在 Pro/E 裝配模式下，可以將元件組合成裝配件，然后可以對裝配件進行修改、分析或重新定向。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，在這步驟中會用到 “匹配 ”、 “對齊 ”、 “重合 ”、 “定向 ”等相關(guān)命令，在 “移動 ”中會多次用到 “平移 ”和 “旋轉(zhuǎn) ” ；最后可以編輯裝配元件。 裝配時點擊 “將原件添加到組件 ”，可將以儲存在文件中的各個 Pro/E 模型添 加到新建文件中。在裝配中用到的命令 添加依次添加將制動底板、 凸輪軸 、制動蹄、摩擦片、 滾輪 、 滾輪軸 、 支承銷 、 鎖止片 、 回位彈簧、 制動鼓等組件依次裝配好。最后可以得到完整的裝配圖， 圖 517 。 圖 517 制動器裝配圖 通過對裝配圖運行進行干涉檢查，得出沒有干涉現(xiàn)象，所以符合設(shè)計要求。 鼓式制動器的分解 在創(chuàng)建裝配組件模型并確認無誤后，為了清楚表達模型的裝配結(jié)構(gòu)，可以將組件模型分解開，成為 “分解圖 ”。 37 分解步驟是先打 開鼓式制動器組件；接著創(chuàng)建分解圖，創(chuàng)建需要執(zhí)行 “視圖 ”中的“視圖管理器 ”對分解對象進行編輯和設(shè)置 “屬性 ”；第三部是要移動元件的置，創(chuàng)建偏距線，得到分解圖中各個元件的位置。 圖 518 制動器分解圖 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是利用 PRO/E 軟件進行鼓式制動器的三維實體建模，并完成裝配圖和爆炸圖。這就將本次設(shè)計的實體模型建立出來。在建立模型過程中，運用了 “拉伸 ”、“旋轉(zhuǎn) ”、 “打孔 ”、 “鏡像 ”、 “掃描 ”等多個命令形式。 38 第 6章 制動器零件的有限元分析 有限元方法是求解各種復雜數(shù)學物理問 題的重要方法，處理各種復雜工程問題的重要方法，是處理各種復雜工程問題的重要分析手段，也是進行科學問題的重要工具，ANSYS 典型的分析過程由前處理、求解計算和后處理三個部分組成，前處理模塊主要由兩部分組成：實體建模和網(wǎng)格劃分。對于求解模塊，用戶可以通過定義分析類型、分析選項、載荷數(shù)據(jù)和載荷步選項，然后開始有限元求解。后處理階段是對前面的分析結(jié)果以圖形的形式顯示和輸出。 表 制動鼓、制動蹄、摩擦襯片的物性參數(shù)： 制動器零件 彈性模量 泊松比 密度 制動 鼓 制動蹄 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。 圖 61 單元類型 （ 2）定義材料屬性 用主菜單中選擇 prefrocessormaterial propsmateria model 命令選擇，如圖 62。 39 圖 62 定義材料屬性 （ 3）進行網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分是生成單元和節(jié)點的過程，在有限元的求解計算中，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)點和單元）進行求解 [17]。有限元網(wǎng)格的劃分過程包括 2個步驟： ? 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)，最主要是定義對象邊界元素的大小和數(shù)目 [13]。完成前兩步即可進行網(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，再進行網(wǎng)格，直到得到滿意的網(wǎng)格為止。 摩擦片 網(wǎng)格劃分如 圖 63。 圖 63 網(wǎng)格劃分 40 （ 4）施加約束并求解 從主菜單中選擇 SolutionApplyStructuraldisplacementon lines ,拾取摩擦片里面的圓，單擊 OK 后如圖 64 圖 64 約束 通過 StructuralForceon Nodes施加的載荷為 如圖 65。用主菜單的 Solution進入求解模塊，選擇 SolveCurrent LS 命令，當顯示 solution is done 時，求解結(jié)束。 圖 65 施加載荷 41 （ 5） 顯示結(jié)果 進入后處理器進行顯示結(jié)果操作： General PostprocPlot ResultContour PlotNodal Solu 命令，打開等值線顯示節(jié)點解數(shù)據(jù)對話框，選擇自由度解，選擇總位移，單擊 OK，結(jié)果顯示如圖 66。同樣選擇等效 應(yīng)力得到圖 67. 圖 66 位移云圖 圖 67 von mises 等效應(yīng)力 42 圖示可見，在摩擦襯片上，摩擦片的在靠近凸輪那端位移最大，且為 ??e mm，數(shù)值太小可以忽略不計。應(yīng)力較高的區(qū)域為摩擦襯片上部接近促動力作用的區(qū)域，圖中標 從識為 MX 處，最大應(yīng)力為 ，襯片的屈服極限為 15MPa， 最大應(yīng)力沒有超出屈服極限，所以摩擦片的設(shè)計滿足材料強度要求。 制動蹄的分析 （ 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。（如圖 68） 圖 68 單元類型 （ 2）定義材料屬性 用主菜單中選擇 prefrocessormaterial propsmateria model 命令選擇，填入 彈性模量 （2/Nm）： 泊松比（?）： 密度（3/kg m）：。 圖 69 材料屬性 （ 3）網(wǎng)格劃分及求解 網(wǎng)格劃分主要是應(yīng)用 PreprocessorMeshingMeshtool命令， 43 網(wǎng)格劃分后如圖 610，施加如圖 611 所示的 All DOF 約束和載荷， 在已分布完網(wǎng)格和的制動蹄上進行加載力，加載力大小由公式 ()求出為： 。 圖 610 網(wǎng)格劃分 圖 611 約束和載荷 （ 4)顯示結(jié)果 進入后處理器進行顯示結(jié)果操作： General PostprocPlot ResultContour PlotNodal Solu 命令，打開等值線顯示節(jié)點解數(shù)據(jù)對話框， 得到制動蹄 44 的等效位移云圖如圖 612 和徑向應(yīng)力云圖如圖 613。 圖 612 位移云圖 圖 613 等效應(yīng)力 圖示可見，在制動蹄上，最大位移為 ??e mm,應(yīng)力較高的區(qū)域為圖中標 從識為 MX 處，最大應(yīng)力為 ， 最大應(yīng)力沒有超出屈服極限，所以制動蹄的設(shè)計滿 45 足材料強度要求。 制動鼓的分析 （ 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。 （ 2）定義材料屬性 用主菜單中選擇 prefrocessormaterial propsmateria model命令選擇，填入 彈性模量 （2/Nm）： 泊松比（?）： 密度（3/kg m）：。 （ 3）網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分是生成單元和節(jié)點的過程，在有限元的求解計算中，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)點和單元）進行求解 [17]。有限元網(wǎng)格的劃分過程包括 2個步驟： ? 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)，最主要是定義對象邊界元素的大小和數(shù)目 [13]。 （ 4）顯示結(jié)果 加載 后求解， 最后得到制動蹄的等效位移云圖（如圖 616）和徑向應(yīng)力云圖如圖（ 617）。 圖 614 網(wǎng)格劃分 46 圖 615 施加約束 圖 616 位移云圖 47 圖 617 von mises 等效應(yīng)力 圖示可見，在制動鼓上，應(yīng)力較高的區(qū)域為圖中標 從識為 MX 處，最大應(yīng)力為，制動鼓的屈服極限為 255MPa， 最大應(yīng)力沒有超出屈服極限，所以制動蹄的設(shè)計滿足材料強度要求。 動力分析 在模態(tài)過程分析中，建立有限元后，就需要進行模態(tài)設(shè)置、施加邊界條件、 進行模態(tài)擴展設(shè)置、進行擴展求解。 完成零件的有限元模型建立后，如靜力分析一樣定義單元類型、定義材料屬性以及網(wǎng)格劃分（如圖 618）。從主菜單中選擇 solution 進入求解器模塊，選擇分析類型為“ Modal” ,施加邊界條件輸入的頻率值為 1246Hz， 從主菜單中選擇 Solution solve Current LS 命令，對模型求解。進行擴展求解，從主菜單中選擇 solution 進入求解器模塊，選擇 load step opts 進行進一步操作，再次求解，從主菜單中選擇Solution solve Current LS 命令，顯示結(jié)果振型圖 619. 完成零件的有限元