盤式制動器建模及制動盤的有限元分析

1、沈陽理工大學課程設計論文課程設計任務書學 院汽車與交通學院專 業(yè)車輛工程學生姓名 姜 鍵學 號0802020611設計題目：盤式制動器建模及制動盤的有限元分析設計內容： 1、 使用CATIA建立盤式制動器主要零部件的三維實體模型并裝配。2、 將制動盤的實體模型導入到ANSYS中，進行劃分網格、添加材料屬性等前處理。3、根據制動盤的特點確定模態(tài)分析的階數(shù)，計算制動盤的固有頻率和振型。技術要求：1、實體建模結構尺寸和形式正確。并能進行運動模擬2、設計說明書。其中包括： （1） 寫出實體建模步驟。 （2）寫出模型導入導出過程。（3） 寫出有限元分析的過程。 （4）結論（結果分析及問題討論）

2、。（5） 參考文獻3、提交CATIA和有限元分析的模型文件及相關文件的電子文檔。進度安排：1、理解題目要求，查閱資料，學習軟件，確定設計方案 1天2、實體建模 4天3、有限元分析3天4、說明書撰寫 1天5、答辯 1天指導教師（簽字）：年 月 日專業(yè)負責人（簽字）：年 月 日目錄1.實體建模步驟.31.1制動盤建模.31.2摩擦片建模.41.3制動活塞建模.61.4制動鉗建模.61.5整體裝配.82.導入過程.93.有限元分析的過程分析的過程.103.1對導入的模型進行單元屬性定義.103.2網格劃分及添加約束.103.3進行模態(tài)分析.113.4制動盤的振型分析.123.5結論.15參考文件.1

3、61 實體建模步驟 建模選用catia三維操作軟件,建模步驟如下。1.1制動盤建模 （1）打開catia軟件，進入零件設計界面，在xy平面分別做r71和r127的圓，退出草圖平面，拉伸出圓柱體，分別拉伸長度為51mm和6mm,如圖1.1所示。圖1.1拉伸后實體 （2）凹槽打孔等處理后如圖1.2所示。圖1.2凹槽打孔等處理后實體1.2摩擦片建模（1）用輪廓線畫如圖1.3所示草圖。圖1.3摩擦片草圖輪廓線（2）退出草圖平面，拉伸4mm如圖1.4所示。圖1.4拉伸后實體（3）經打孔倒角等處理后如圖1.5所示。圖1.5打孔倒角處理后實體1.3制動活塞建模建模成型后如圖1.6所示。圖1.6制動活塞1.4

4、制動鉗建模（1）用輪廓線畫如圖1.7所示草圖。圖1.7制動鉗草圖輪廓線（2）退出草圖平面，拉伸91mm且部分倒角后如圖1.8所示。圖1.8拉伸倒角后實體（3）新建一個面距yz面62mm，在此面上畫r50，r54的圓，退出草圖平面，分別拉伸32mm和-15mm，且進行部分凹槽倒角后如圖1.9所示。圖1.9拉伸凹槽后實體（4）做端耳，半徑分別為4mm和10mm，端耳中心距坐標系中心為60mm,端耳厚度為10mm；做液壓缸，半徑為16mm，深度為40，輸油孔，半徑為3，且進行局部凹槽倒角如圖1.10所示。圖1.10制動鉗實體1.5整體裝配裝配后如圖1.11所示。圖1.11裝配模型2 導入過程 將零件

5、保存為modle格式，在運行ANSYS之前，將系統(tǒng)的時間改為2010年。點擊File>Import>CATIA,選擇model文件，打開，依次選PlotCtrls>Style>SolidModelFacets>Fine選擇Plot>Volumes，生成實體如圖2.1所示。圖2.1用于網格劃分的實體模型3 有限元分析的過程3.1對導入的模型進行單元屬性定義 依次選擇Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,定義SOLID187單元類型，打開如圖3.1所示對話框。圖3.1“單元類型庫

6、”對話框依次選擇Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modles,打開如圖3.2所示對話框，分別填寫彈性模量1.13e5,泊松比0.23，密度7e3。圖3.2材料類型的定義3.2網格劃分及添加約束（1）網格劃分依次選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Tool,打開網格劃分工具對話框。在單元分配屬性部分，選擇“Volums”.單擊“set”按鈕，彈出體拾取對話框，拾取實體，單擊“OK”,將材料分配給體。依次選擇Main Menu>Preprocessor&g

7、t;Meshing>Mesh Tool,打開網格劃分工具對話框，點擊Smart Size,點擊Mash,選擇體，單擊OK.如圖3.3所示。圖3.3有限元網格模型（2）添加約束依次選擇Main Menu>Slolution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>on Areas選擇制動盤內圓柱面，加載全約束。3.3進行模態(tài)分析（1）模態(tài)分析前處理Solution>Analysis Type>New Analysis>Model，在Analysis Option 中，選擇算法，選擇“Bloc

8、k Lanzcons”,選擇8階矩陣運算，在算法選項中選擇截止頻率為“100000”。（2）計算制動盤的固有頻率依次選擇“Solution>solve>Current LS。跳過步驟中警告，觀察運行代碼，并等待運算結束。待出現(xiàn)“Solution done”提示，點擊“Close”。依次點擊“General Postproc>Results Summary”出現(xiàn)計算的結果，即制動盤的固有頻率如圖3.4所示。圖3.4制動盤的固有頻率及階數(shù)3.4制動盤的振型分析（1）依次選擇“Solution>>Load step opts>>ExpansionPass&g

9、t;>Single Expand>>Expand Model”進行設置。再次進行運算，步驟同第一次運算。圖3.5計算結果列表（2）依次選擇“General Postproc>>Read Result>>First Set”>>Plot Result>>Contour Plot>>Nodal Solu。振型如下圖，每查看一種振型，要選擇“Next Set”。圖3.6 1階振型圖3.7 3階振型圖3.8 6階振型圖3.9 8階振型3.5結論通過ANSYS軟件對盤式制動器制動盤的前8階模態(tài)進行分析可知最大形變?yōu)?.654e-4m，且固有頻率越大最大變形越集中，不利于制動盤的使用壽命，但固有頻率過小可能增加共振的可能性，所以應適當增大固有頻率且對制動盤結構的質量和剛度的分布進行適當?shù)恼{整（如增大最大變形處的剛度）以增大制動盤使用壽命。參考文獻1. 張樂樂，蘇樹強，