制動鼓課程設計報告--制動鼓簡化模型的有限元分析(參考版)
2025-01-20 13:18本頁面
【正文】 利用有限元分析可以模擬制動鼓在各種制動條件下的瞬態(tài)溫度場，為設計階段了解制動器的熱衰退性能提供指導。鼓式制動器由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱。制動鼓的邊界條件相對復雜 ，制動鼓作為鼓式制動器中的轉動部分和其它零件之間存在連接 ，因此 在與其它零件相接的螺栓孔圓柱面上均存在軸向和法向的位移約束 。文獻：羅明軍,(工科版), 2010年02期 5. 汽車鼓式制動器制動鼓的模態(tài)分析 汽車制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要工作裝置 ，其強度、剛度及動態(tài)特性直接影響制動系統(tǒng)的工作特由于可以解決結構形狀和邊界條件都非常任意的力學問題而被廣泛采用 ，在各種汽車結構件中都可以采 用有限元法進行靜態(tài)分析 、固有特性分析和動態(tài)分析 ，并將分析結果反饋到設計過程中 ，修改其中的不 合理參數(shù)，經(jīng)過反復的優(yōu)化，使得產(chǎn)品在設計階段就能夠滿足使用要求 ，從而縮短設計試驗周期，節(jié)省 大量的試驗和生產(chǎn)費用，是提高汽車設計可靠性、經(jīng)濟性、適用性的有效方法之一。但是由于制動器在制動過程中的形變是非線性的 ,只用經(jīng)典力學公式很難精確計算出其變化關系。在汽車制動過程中 ,鼓式制動器的制動蹄片在輪缸的力的作用下壓向轉動的制動鼓 , 而由于制動蹄片與制動鼓的摩擦 ,使得制動蹄片產(chǎn)生自增效應。文獻：馬迅,[J].湖北汽車工業(yè)學院報,2010(3):14.4. 基于ANSYS鼓式制動器有限元模型的建立與分析鼓式制動器是中重型汽車普遍采用的制動系統(tǒng) , 是制動系統(tǒng)的關鍵部件。將仿真結果與試驗結果進行比較分析,研究合理的制動器應力場的有限元分析方法。3. 鼓式制動器的接觸與結構強度分析運用通用有限元分析軟件ANSYS Workbench建立了某鼓式制動器的三維幾何及有限元模型。文獻：馬迅，施加在有限元模型上的載荷是否合理約束, ,可以通過液壓管路參數(shù)求得邊界條件相對復雜:對制動蹄,約束銷孔的徑 向位移及銷孔內端面的軸向位移 。文獻：蘇勇，增加制動鼓的硬度可提高其耐磨性 , 但硬度會降低制動鼓的摩擦系數(shù), 為了兼顧二者,對制動鼓的材料成分、組織及性能應進行正確設計和選定。隨著汽車向高速重載方向發(fā)展 , 普通灰鐵材質制動鼓的耐磨性能逐漸不能滿足要求。（5）優(yōu)化設計中，通過對輸入?yún)?shù)和回應參數(shù)的設置，得出了一個參考方案，即對制動鼓螺栓孔尺寸的重新設計，達到了節(jié)省材料的目的。（3）本文分別求解了制動鼓在二維 ，三維（無孔）和三維(有空)建模三種情況下的靜力分析，并較好的反映出了制動鼓在靜力下的應力和應變特征 ，且提供了安全系數(shù)，直接反映了制動鼓的強度問題。（2）根據(jù)載荷的特點和邊界條件，將實際作用于制動鼓內表面的摩擦力矩簡化為垂直制動鼓內表面的壓力。本文建立的模型是從實際實型簡化而來，簡單明了的描述了實際使用中制動鼓所處于的狀態(tài)，這有助于直觀明了的使用分析軟件對制動鼓進行受力分析。將優(yōu)化后的方案應用到原二維靜力分析中，得出下表表 參考設計點NameP1P2Geometry MassTotal DeformationEquivalent StressSafety FactorCurrent1510DP 1 我們得到最后優(yōu)化結果為15mm和10mm的內徑?；貞獏?shù)：P3 Geometry Mass (kg) P4 Total Deformation Maximum (mm) P5 Equivalent Stress Maximum (MPa) P6 Safety Factor Minimum不作修改Response Parameter Goals 中設置Total Deformation；Equivalent Stress為Maximum；Safety Factor和Geometry Mass為Minimum，其他為默認。后面兩種為制動鼓在外在條件的約束下所呈現(xiàn)出來的模態(tài)結果。1） 無孔無約束制動鼓自由模態(tài) 階數(shù)頻率階數(shù)頻率10112012301341451512956167178181575919157510202011其中 8 階和 10 階模態(tài)如圖所示（其他圖略 ）： 圖 8階模態(tài) 圖 10階模態(tài) 其中，第一（二）階，制動鼓在邊緣對稱處沿其徑向分別有兩處變形最大，振型呈明顯的橢圓狀；第三階，制動鼓邊緣處徑向變形基本相等 ；第四（五）階，制動鼓在邊緣對稱處沿徑向有四處變形最大，振型呈不規(guī)則的圓形；第六階，制動鼓邊緣處徑向變形基本相等且接近第三階 ；第七（八） 階，制動鼓邊緣處的振動位移差比較大，容易引起振動噪聲并使得摩擦襯片的磨損程度出現(xiàn)較大差異 。 模態(tài)分析 模態(tài)是結構的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。我們隨后做的三維模型有空分析與三維模型無孔分析結果比較，數(shù)據(jù)改變較小，沒有超出材料的使用極限。表 三維模型結果（無孔）最大應力(Mpa)最大應變最小安全系數(shù)
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