鼓式制动器应力分析与试验测试

论文摘要

随着汽车的高速化、重载化以及频繁制动化,人们对作为制动系统最主要的关键部件制动器的性能提出了更高的要求。本文以某微型车鼓式制动器的应力场为主要研究对象,在对国内外研究现状进行了分析的基础上,对制动鼓应力场进行了有限元仿真分析及静态测试试验。为制动器的设计、优化和改善摩擦片磨损和接触均匀性提供了依据和参考,为受非均匀内压作用的空间圆筒的应力研究提供参考。介绍了鼓式制动器主要结构参数和力学基础,使用UG软件建立起了制动器各主要部件的几何模型,特别是以试验数据为依据,对制动蹄摩擦片模型进行了不断的修改,最终得出了较为理想的制动器几何模型,为进行制动器的有限元分析提供了可靠保证。使用通用有限元仿真软件ABAQUS建立起了制动器的有限元模型;进行了不同制动力下的仿真模拟,分析了本文所研究制动器的的应力场分布,并对接触状态进行了判定;在此基础上,对制动器进行了改进,并得出了改进模型制动鼓的应力场分布和接触状态;分析和研究了制动器主要结构参数对接触状态的影响,最终得到了较为理想的装配参数。建立了制动鼓静态应变测试试验台,测试了制动鼓不同制动工况下的工作应力,得到了制动鼓应力的分布特征;通过测试点处的仿真值和试验值的对照,表明:试验值与仿真值具有很好的吻合性和一致性,证明了可以通过研究仿真模型的应力场来研究本文所研究制动器制动鼓真实的应力场分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 制动材料
• 1.2.2 制动振动噪声
• 1.2.3 制动鼓（盘）热疲劳失效
• 1.2.4 制动器温度场、应力场
• 1.2.5 存在的问题和不足
• 1.3 主要研究工作
• 1.4 本文的关键技术
• 第2章 制动器受力分析与三维建模
• 2.1 鼓式制动器
• 2.1.1 鼓式制动器的分类
• 2.1.2 鼓式制动器结构及主要参数
• 2.2 制动器模型的力学基础
• 2.2.1 制动器的力学模型
• 2.2.2 制动蹄摩擦面的压力分布规律
• 2.2.3 制动蹄摩擦片压强不均匀度
• 2.3 几何模型
• 2.3.1 几何模型的简化
• 2.3.2 几何模型的建立
• 2.3.3 虚拟装配
• 2.3.4 接触状态的影响因素
• 2.4 中间数据的转化
• 2.5 本章小结
• 第3章 制动器制动仿真与分析
• 3.1 有限单元法
• 3.1.1 有限单元法概述
• 3.1.2 有限元法的基本要素
• 3.1.3 通用有限元分析软件ABAQUS
• 3.2 有限元仿真与结果处理
• 3.2.1 导入实体模型
• 3.2.2 定义材料属性
• 3.2.3 设置分析步与数据输出
• 3.2.4 定义接触
• 3.2.5 定义约束和连接关系
• 3.2.6 划分网格
• 3.2.7 施加边界条件和载荷
• 3.3 计算结果的处理与分析
• 3.3.1 摩擦片接触状态的分析
• 3.3.2 制动鼓变形与应力场分析
• 3.4 结构改进
• 3.4.1 摩擦片外表面形貌
• 3.4.2 改进模型的仿真结果
• 3.5 制动器主要几何参数对接触状态的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 制动鼓静态制动试验
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验技术
• 4.2.1 试验设备
• 4.2.2 测试试验台
• 4.2.3 测试点的位置
• 4.3 静态试验
• 4.3.1 试验过程
• 4.3.2 结果对照与数据分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介