轎車盤式制動器結構設計及有限元分析含CAD圖紙

1、畢業(yè)設計說明書目:轎車盤式制動器結構 設計及有限元分析院：年級專業(yè)：姓 名：學 號：指導教師:完成時間: TOC o 1-5 h z 摘要 1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document Abstract 11前言 2 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2制動器的結構形式及分類 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 制動器的結構形式 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 制動器分類 33制動器的主要參數(shù)及其選擇

2、8基本參數(shù) 8 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 制動力與制動力分配系數(shù) 8 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 同步附著系數(shù) 8 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 制動強度與附著系數(shù)利用率 9同步附著系數(shù) 8 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 制動器的最大制動力矩 10 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 盤式制動器主要參數(shù)的確定 11制動盤直徑D

3、11制動盤厚度h 11摩擦襯塊內(nèi)半徑 R1和外半徑& 11摩擦襯塊工作面積 A 12有效半徑Re的確定 12 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 4盤式制動器的設計計算 14 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 摩擦襯片的磨損特性計算 14 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 駐車制動計算 15 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 制動器溫升核算 16 HYPERLINK l bookmark114 o

4、 Current Document 制動力矩與盤的壓力 17 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 5盤式制動器的主要元件 18 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 制動盤 18 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 制動鉗 18 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 制動塊 18 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 摩擦材料 19 HYPERLINK

5、l bookmark126 o Current Document 制動器間隙的調(diào)整方法及相應機構 19 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 制動盤的安裝 20 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 制動盤的修理 20 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 6盤式制動器的三維設計 21 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 制動盤的三維建模 21 HYPERLINK l bookmark136 o Cur

6、rent Document 制動鉗體和支架的三維建模 21 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 制動襯塊和背板的三維建模 22 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 其他小零件的三維建模 23 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 裝配圖的展示 24 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 7有限元分析 27 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 有限元法概

7、述 27有限元法介紹 27 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 有限元軟件ANSYSHS 27 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 8盤式制動器有限元模型的建立 29制動盤的模態(tài)分析 29 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 8.2摩擦襯塊的靜態(tài)分析 35 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 9結論 41 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 總結與

8、體會 42謝辭 43參考文獻 44摘 要制動系統(tǒng)性能對于汽車的安全行駛十分重要。假如系統(tǒng)有問題的話，就會危害到人和 車的安全。而且現(xiàn)在的汽車一般使用鉗盤式制動器的要多一些。故本次設計的內(nèi)容就是關 于浮鉗盤式制動器，主要對其制動盤，摩擦襯塊，背板等零件進行了設計。這前面做完 后，對制動器的結構在三維軟件中進行繪制，最后再對這個制動器的一些零部件進行了有 限元的分析。通過上述的所有工作，設計出一個能滿足制動性能的制動器。關鍵詞：汽車，盤式制動器；三維設計；有限元分析Disc brake structure design and finite element analysisAbstractThe

9、safety of automotive brake systems is particularly important for the safety of the car. If the system has a problem, will endanger the safety of vehicles. So this design a car brake. Hyundai cars use clamp disc brakes more. So this design is about the floating clamp disc brake, the main brake disc,

10、friction pads, back plane and other parts were designed. And its structure in the three-dimensional software CATIA was modeled, and then the brake parts of the finite element analysis, through a series of work to design a brake to meet the braking performance. By contrast, to design a more able to m

11、eet the requirements of the brake.Key Words : automobile ; disc brake ; three-dimensional design;Finite element analysis隨著日子的一天天過去，汽車變得越來越重要了。其中，以轎車更多的出現(xiàn)在人們的 眼前。汽車的設計和生產(chǎn)在很多方面都有涉及,生活、辦公、出行等，汽車都是十分重要 的。而汽車的安全性、經(jīng)濟性、舒適性等顯得尤其重要，所以對汽車的設計要求提高了。 汽車制動系統(tǒng)是汽車行駛的一個安全系統(tǒng)，如果它出現(xiàn)問題，那么汽車，尤其是人將會出 現(xiàn)車禍損傷。而對于汽車的制動性能方面來說，它

12、的制動系統(tǒng)是很重要的。本次設計是要設計出一 個能較好使用制動的制動器。而對于汽車制動系有如下見解。制動系統(tǒng)作為行駛安全的重要部分，應滿足：(1)具有足夠的制動效能。(2)工作的可靠性。(3)制動方向穩(wěn)定性。(4)制動效能的穩(wěn)定性。(5)防止水，泥進入制動器表面。(6)具有良好的隨動性，操作方便。(7)制動時，盡可能減小制動噪聲，減少有害物質(zhì)排放和污染。(8)較好作用滯后性。(9)襯片、襯塊具有足夠的壽命。(10)具有在摩擦副磨損后，自動調(diào)整間隙的裝置。(11)汽車制動系上面裝有警報提示的裝置，可以在發(fā)生故障和被破壞時， 進行提醒。2制動器的結構形式及分類,制動器的結構形式制動器主要有摩擦式和電

13、磁式等幾種樣式。電磁式有結合靠得住，滯后好等長處，但 造價高昂。它一般被安裝在偏重的商用車上,而液力式的常作用緩速器?，F(xiàn)在一般應用的 是摩擦式制動器。制動器分類根據(jù)摩擦副的不同，可以分為鼓，盤和帶式。帶式一般作為中間的制動器；鼓式和盤 式的結構形式各式各樣。鼓式有領從蹄式，單向雙領蹄式，雙向雙領蹄式，雙從蹄式，單 向增力式，雙向增力式。盤式制動器一般由：輪轂、制動表面組成。在車輪處的輪轂，其中內(nèi)部一般有軸承。 制動盤兩側有加工表面，稱為制動表面。由于要為制動摩擦塊提供摩擦接觸面，這個表面 一般被加工得很細致。制動盤一般為鑄鐵，因為鑄鐵能成為較好的摩擦面。制動盤的外側 是靠近車輪，另一側朝向車輪

14、中部，稱為內(nèi)側。根據(jù)制動盤直徑的不同，制動表面也會發(fā)生相應的變化。直徑越大，制動表面也越 大。對于大型車而言，相應的制動效能需求更大，因此直徑更大。較小的車就用較小的制 動盤。通常，在能保證有效制動動性能時，都會把部件做的小一些，輕一點。按輪轂結構來分的話，制動盤有兩種經(jīng)常使用的型式。整體式轂制動盤。在這種組成 中，輪轂和制動盤的剩下的部分會鑄成單體零件。另一種型式是輪轂和盤側做成兩個單獨的部件。輪轂通過軸承裝在車軸上。車輪的凸 耳通過螺栓穿過輪轂，再穿過制動盤轂法蘭配裝。因此被稱為無轂制動盤，優(yōu)點是價格低 廉。制動面磨損到加工極限時能很容易的就再換一個。制動盤可能是整體的或者透風的。透風的制

15、動盤會鑄有冷卻葉片。這種組成可以使制 動盤的鑄件顯著增多冷卻面積。車輪轉動時，扇形狀的葉片就轉動，然后增多空氣循環(huán)， 能夠更好的冷卻制動。盤式制動器的好處是散熱比較快，重量較輕，組成簡易，調(diào)動很方便。尤其是在高負 荷的情況下，有較高的耐熱性，制動效果不發(fā)生變化。而且不會受到泥水影響，在寒冷天 氣和很差的條件下行駛，盤式相比鼓式，能很快停車。雖然盤式制動器的制動盤與氣體接 觸的面積很大，但是很多時候它的散熱效果還是不能讓人感到滿意，于是又在制動盤上上 開更多的小孔，讓盤加快透風散熱以升高制動的效率，就變成通風盤式制動器了。一般來 說，尺寸大的制動盤要比尺寸小的制動盤散熱效率高，而通風盤則要比實體

16、盤的散熱效率 高。四個輪子的轎車在制動時，前后輪的制動力不同，一般是前輪更大，后輪只輔助制 動。所以平常情況下，前輪制動盤的尺寸偏大，且前輪一般為通風盤，后輪一般為實體盤 或通風盤。一根據(jù)制動盤固定元件的形式不同,盤式制動器可分為鉗盤式和全盤式兩類。根據(jù)制動盤位置不變的元件的結構形式，盤式制動器可以分成鉗盤式和全盤式兩種。全盤式制動器摩擦副的固定件和旋轉件都是圓盤形狀的，分別稱之為固定盤和旋轉盤。其結構原理和摩擦離合器差不多。而多片全盤式的每個盤均被密封，散熱條件就比較差了。因此，有些地區(qū)就在研制一種 強制液冷多片全盤式制動器。這種制動器是完全封閉的，內(nèi)部裝滿油。油液在制動器內(nèi)溫 度提高后，由

17、液壓泵抽出，再進入熱交換器，接著受到發(fā)動機冷卻水的冷卻后再流回制動 器。鉗盤式的固定件為制動塊，安置于與車軸相連處，而不可以繞著車軸線旋轉的制動鉗中。制動襯塊與制動盤之間接觸空間較少，所占的圓心角通常只有30o50o,因此盤式制動器又被稱作點盤式制動器。鉗盤式制動器按制動鉗的結構不同，分為如下幾種，如下圖 2-1所示。（1）固定鉗式制動鉗固定在車橋上，不能轉動，也不能沿制動盤軸線方向運動，也被稱為對置活塞式或浮動活塞式。固定鉗式制動器有如下不足：1）液壓缸比較多，會讓制動鉗的結構變得復雜。2）液壓缸分置于制動盤對側，通過油管連接時，會使制動鉗的尺寸變大，導致在如今 的轎車的輪轂內(nèi)的安裝十分困難

18、。3）熱負荷在很大的情況下，制動液容易受熱汽化。4）若要同時用來作為駐車制動，須要多裝駐車制動鉗。上面描述的這些缺點就表明了現(xiàn)代的汽車不可能使用固定鉗式制動器了。所以，現(xiàn)在一 般都使用浮鉗式制動器了。劫b）c）a）固定鉗式b）滑動鉗式c）擺動鉗式圖2-1盤式制動器制動鉗結構形式（2）浮動鉗式1 ）滑動鉗式 相對制動盤來說，制動鉗可以作軸向移動，它的液壓缸只有在制動盤的 內(nèi)側置有，外側制動塊是裝在鉗體上不動的。制動時，活塞在液壓作用下，使活塞制動 靠近后挨到制動盤上，而反作用力就推進制動鉗連同制動塊壓向制動盤的另一側，直到 兩邊的制動塊受力一樣為止。2 ）擺動鉗式是單側液壓缸構造，制動鉗體與固置

19、在車軸上的支座較接。為了實現(xiàn) 制動，鉗體在與制動盤垂直的平面內(nèi)擺動。顯然，制動塊不可能是全面而均勻的磨損。 所以，就要把襯塊預先作成楔形。在使用的時候，襯塊就會逐漸消耗到各處殘存厚度均 勻后就要更換了。相對制動盤來說，浮鉗盤式制動器的制動鉗可以轉向移動。而且只在制動盤的內(nèi)側 裝有液壓缸，而外側的制動塊是裝在鉗體上面的。浮動鉗式制動器的優(yōu)點有：）軸向尺寸小，盤與轂挨得很近。）冷卻好，制動液不容易汽化。）成本比較少。）浮動鉗的制動塊可以同時用來駐車制動。與鼓式制動器相比，盤式制動器有如下優(yōu)點：1 ）熱穩(wěn)定性好。因為沒得自增力作用，襯塊壓力分布比較均勻，受熱膨脹小，不影響 性能。所以沒得機械衰退問題

20、。一般來說，前輪采用盤式制動器，汽車制動的時候是不容易跑偏的。2）水穩(wěn)定性好。制動塊對壓的壓力非常高,一般一兩次制動就可以很容易的將水拍出來。而且有水也不會很大的降低效能。3）制動力矩與汽車行駛的方向沒得任何關系。4）容易形成雙回路制動系，使體系有較高的可靠性和安全性。5）尺寸小，質(zhì)量小，散熱良好。6 ）壓力在制動襯塊上面是比較勻稱的，所以襯塊上磨損也是勻稱的。7）更換制動塊簡單容易。8）襯塊與制動盤問的空隙比較小，在 0.050.15mm之間。所以就縮小了制動的協(xié)調(diào)時 問。9）很容易就能實現(xiàn)間隙自動調(diào)整。盤式制動器的主要缺點是：1 ）難以實現(xiàn)完全防塵和銹蝕（封閉的多片式全盤式制動器除外）。2

21、）同時作為駐車制動器的時候，所要添加的手驅動機構是很復雜的。3）在制動驅動機構中必須裝用助力器。4）因為襯塊的工作面積小， 因此，從結構，散熱，技術, 輪）。雷進油旦等御看然后磨損快，壽命低，需用高質(zhì)料的襯塊。成本等多方面考慮，決定采用浮鉗盤式制動器（前廠）動一第1U aft*圖2-2浮鉗盤式制動器工作示意圖3制動器的主要參數(shù)及其選擇基本參數(shù)表3.1比亞迪唐2015款2.0T自動四驅尊貴型的基本參數(shù)軸距2720mm前輪距1580mm后輪距1555mm整備質(zhì)量2220kg最小離地間隙180mm車長4815mm車寬1855mm車局1720mm質(zhì)心高度1396.8mm質(zhì)心到前軸距離1813mm質(zhì)心到

22、后軸跑離907mm加速時間(0-100km/h)5.6s制動品喃(100-0km/h)42.84m最局車速180km/h制動器類型前盤后盤前/后 2/2,235/55R18輪胎直徑715.7mm前軸至載軸何1255kg后軸至載軸荷965kg前軸滿載質(zhì)量1435kg后軸滿載質(zhì)量1290kg對于這款車可以乘員人數(shù)是 5個人，而根據(jù)人機工程學中可知，男女體重百分位所占|比例，選則一個人的質(zhì)量平均在 55kg,所以總質(zhì)量ma為2495kg。制動力與制動力分配系數(shù)在不考慮滾動阻力和汽車的回轉質(zhì)量時，任何一個角速度仍0的車輪，它的力矩的平衡方程為(3-1)T f F be =0e(3-2)Ff叫做制動器制

23、動力，它和地上產(chǎn)生的制動力 Fb的方向是相反的，當車輪的 0時，它 們兩個大小是相等的，而且Ff僅是由制動器的結構型式、尺寸、摩擦之間的系數(shù)，還有車 輪的作用點的半徑所影響。而且它是和制動這個系統(tǒng)的液壓或者是氣壓是成正比關系的。當Tf增大時，F(xiàn)b與Ff也是都要增大的。但是附著條件會讓Fb的值不能無限的增大，F(xiàn)b總是 會W附著力F%即 FbMRpmZ中在Ff等于Fb且達到F中時，車輪就會停下轉動而滑移。,Ff就變成為靜摩擦力矩，有Ff =Tf / re ,此時Ff和Fb相互平衡來防止車輪繼續(xù)轉動的周緣力的極限最大值。當繼續(xù)制動 切=0后，F(xiàn)b和Fd一樣就不會上升了，但是Ff會因為Fp （踏 板力

24、）的變多而變多。它門三個力的關系如下圖3-1所示圖3-1制動器、地面、踏板制動力Ff、Fb、Fp關系圖汽車制動時受力有，如下圖3-2所示圖3-2制動時汽車受力圖根據(jù)上面的受力分析可以得到車子全部的受力分析情況，有平衡式乙L = GL2 m-duhg dt g(3-3)汽車總的地面制動力為Z2L = GL1 -mdudthg(3-4)dug dt=Gq(3-5)由式(3-3) (3-4) (3-5)可以列出前軸和后軸車輪的附著力為 TOC o 1-5 h z I che GFcpi = G + Fb 邛=(Lz+qh g)中L L JL(3-6)I .hGFs = G+Fb/中=G(L/qhg)

25、中、LL JL(3-7)上式可以看得出來：在任何附著系數(shù)的道路來進行剎車的話，每個軸車輪附著力的峰值是制動強度q或者總的制動力Fb的函數(shù)。在汽車每個車輪的制動器有足夠的剎車力時，根據(jù) 前軸和后軸軸荷分配，還有前輪和后輪的剎車力的分配、道路這些的情況下。可以將制動 過程分為以下三種情形；(1)前輪先不轉而滑動，后輪再不轉而滑動；(2)后輪不轉而拖滑，前輪再不轉而拖滑；(3)前輪和后輪同時抱死拖滑。上述情況中，最后一個的附著條件是利用得最好的。由式(3-5)、(3-6) (3-7)可以求出在任何附著系數(shù) 平的道路上，第三種情況出現(xiàn)的條件是FfiFf2二 F F 二 GBi B2 D(3-8)(3-

26、9)Ffi/Ff2 : Fbi/Fb2=(L2 hg )/(L-hg )由(3-8) (3-9)可以知道第三種情況下，前輪和后輪的制動力Ff1 , Ff2和中存在函數(shù)關系由式(3-8) (3-9)中消去平可以得到式10將（3-10）畫在以Ff-Ff2為坐標的圖上，它是一條汽車剎車時前后輪最好的制動器剎車力分配的曲線，也稱之為I曲線。如果將汽車剎車時前后輪的制動器制動力 Ff1, Ff2 按照I曲線的規(guī)律進行分配。隨便一個附著系數(shù) 邛的路上制動都會讓前后輪同時抱死?，F(xiàn)在，絕大多數(shù)的兩軸汽車的前后制動器的剎車力的比值是常數(shù)，前輪制動器剎車力Ffi比上汽車總制動器剎車力Ff來表示制動力的分配關系，稱

27、作制動器制動力分配系數(shù)，即為一:_ Ffi _ Ffi(3-11 )FfF Ff23.3同步附著系數(shù)現(xiàn)在，絕大多數(shù)的兩軸汽車的前制動器和后制動器的制動力的比值為一定值，以前輪制動器的制動力Ff1比上汽車總制動器制動力 Ff來表示制動力的分配關系，稱作制動器制 動力分配系數(shù)，即為 TOC o 1-5 h z :_-F1F1 ,FfFf，F(xiàn)f2根據(jù)制動器制動力分配公式，可得：(3-12)F f 21Ff1 一 ：根據(jù)下圖3-3可知，如果將公式（3-12）畫在圖3-1中，它表示的線條在圖中1-可知其是一條過零點且斜率是 式的線。與I線的交點就是中。9是由汽車本身就決定 的。因為路變得越來越好，汽車速

28、度也變得更高，制動時后輪先抱死的時候要多一些，它 就會讓汽車甩尾、掉頭讓車禍變得更多，所以 Q值適合取大一點。根據(jù)汽車制動系的結 構分析和設計計算可知，一般路面的附著系數(shù)在0.2-0.8之間。所以此次設計中初選 %=0.6,能適合SUVft平常一般路面達到前輪先抱死。11圖3-3某載貨汽車的I曲線與3線3.4制動力分配系數(shù)的確定根據(jù)制動器制動分配公式：Ffi Ff1F? - Ff1 Ff2根據(jù)汽車制動系的結構分析與設計計算，有如下公式(3-13)(3-14).二 0hg L2一 L1=Ll 一 %L代入數(shù)據(jù)得：0.6 1396.8 907 :二二 0.642720(;1813 -0.6 139

29、6.8一 一二二 0.362720制動強度和附著系數(shù)利用率根據(jù)所選擇的同步附著系數(shù) 邛,可以由(3-8) (3-9) (3-12)得到下列等式L :h:二 L 20 h g(3-15)一 L12L1 -0h g將數(shù)據(jù)代入(3-13) (3-14)可得:9070.6 1396 .8 人=0.642720/:1813 - 0.61396 .8 八“1 一 二二 0.362720進一步得到式Fb1 = Fb ： = Gq： =Gl(L2+ 0hg)qFb2 = Fb(1- ) = Gq(1-)= Gl(L1 - 0hg)q當邛=Q時,=F 陋故 Fb=G 中，q=96=1。當邛(5。時,可以得到達到

30、最大總的制動力所需要的條件，即Fb1 = F中。得到式FB 丁L2GL 2 ；(0 - )hgL2L2(0 - )hgL2L2(0- )hg當中 下90時，可以得到達到最大總的制動力所需要的條件，F(xiàn)b2FbL1GL1 (- 0)hgL1L1( ： - )hg.L1一 L1( - 0)hg因為汽車的P值為一定值，不讓名過小，Q的值要小于可能會遇到的最大附著系數(shù)(3-16)(3-17)(3-18)(3-19)(3-20)(3-21 )有下式(3-22)(3-23)(3-24)在1390中的好的路上剎車，都是汽車后輪先不滑而轉動。制動器的最大制動力矩為了使汽車可以安全、可靠、高效的制動，要進行合理的

31、分派前輪和后輪的制動力 矩。雙軸汽車前、后車輪同時抱死有Ff1L2：0hbFf2L1 0 hg(3-25)代入數(shù)據(jù)得：1.79F_ 9070.6 1396 .8F f 2 - 1813 - 0.6 1396 .8同步系數(shù)較小且經(jīng)常在道路條件差和車速較低的汽車。為了讓中 中的好路上能讓汽車后輪比前輪先不轉后拖滑，所要最大的制動力矩是Tf1max Z1 reL2hg reL(3-26)1 - ：T ,.= T 一f 2maxf 1maxP(3-27)對于Q較大的汽車。當中 下中。時，并且極限制動強度q邛，所要的前、后軸最大制動力矩為Tf 1maxI ： Tf 2maxT f 2 maxL1 -qh

32、 g)中 re(3-28)(3-29)3.7盤式制動器主要參數(shù)的確定制動盤直徑D制動盤直徑在平時的情況是要大點好，可以讓它的有效半徑變多點，讓制動鉗的夾緊力變小點。還可以讓摩擦襯塊的溫度和單位壓力降低。制動盤直徑D是被輪物直徑約束的。平時情況制動盤直徑是輪物直徑的 70%J 79%對于總質(zhì)量大于2t的車一般要取它的上限值14本設計中制動盤直徑 Dmax = 79% Dr =79% 18 25.4 = 361.19mmDmin =70% Dr = 70% 18 25.4 = 320.04mm因為汽車質(zhì)量為2200kg,所以本設計中D取360mm.制動盤厚度h制動盤厚度對它的性能有影響。想讓重量輕

33、點，制動盤的厚度就不能很大；為了使溫 度低點，制動盤厚度不能取太小。制動盤有實心的，也有透風型的。一般實心厚度為1020mm.通風式制動盤厚度為20-50 mm,用得較多的是20 30 mm 0為了讓制動盤散發(fā)熱 能好，常常把制動盤做成中空洞的通風式制動盤，這樣可以讓制動盤的溫度減少20 %30 %。本次設計采用通風盤，盤的厚度初選為h=28mm摩擦襯塊內(nèi)半徑R和外半徑R2摩擦襯塊內(nèi)外半徑的比值 4.5。因為大于1.5的話，會讓磨損不均勻，接觸面積變 少，制動力矩變大。本次設計初選外半徑R2=180mm,內(nèi)半徑R = 130mm。圖3-4鉗盤式制動器的摩擦襯塊尺寸摩擦襯塊工作面積A摩擦襯塊單位

34、面積和汽車質(zhì)量存在關系是1.6kg/ cm2 - 3.5 kg/ cm2汽車質(zhì)量是2220kg。最大值 A = 222。= 173.44cm21.6 81522202最小值 A = = 79.29cm2一 丁 35一本次設計取A=80cm2表3-1某些國產(chǎn)汽車前輪盤式制動器的部分參數(shù)生睥車型制動盤外沖mn匚作半譯/rtm制動盤厚度nm嚕擦襯塊厚度m摩擦而趨/cm-一 - it _CHK70608610g65.4奧拓SC7080215911015. 560桑塔納2000256106201476奧地1002561041 ;96有效半徑Re的確定當RL _0.65時，可用以下公式:R2Re2( R3

35、 - R；)3( Rf - Ri2)(3-30)代入數(shù)據(jù)得c2 1803 -1303Rc =22 1156.34mm3180 -130此時，對于良好道路如 中=0.7時，前后制動器最大制動力 矩為: 因為在0.2 E邛E0.8時，必須滿足q20.1十0.850.2）算得q20.525，故取q = 0.6而通過汽車制動系的結構分析與設計計算又有下列制動強度q的式子:一Liq L1( - 0)hg代入數(shù)據(jù)得:161813 0.71813- - 0.7 -0.6 - 1396.8= 0.65G2220 9.8Tf2maxL1 -qhg re =272Q1813 -0.65 1396.8 0.7 15

36、6.34 = 792255.5N.mm0.64/CC/L/CC4.T f 1max = T f 2max792255.5 = 140845422N.mm1 1-0.64一個車輪制動器制動力矩需在上述結果除以24盤式制動器的設計計算4.1摩擦襯片的磨損特性計算摩擦襯塊不僅會因為本身材料的緣故，也會受到其他因素，比如溫度，摩擦力等等的 影響。所以，在理論上計算磨損特性就是非常困難的。影響磨損的最重要因素是摩擦表面 的溫度和摩擦力。汽車制動過程將機械能變?yōu)闊崃咳缓笊l(fā)。在緊急制動時，制動器差不多是承擔了全 部能量耗散，溫度會變得很高，對襯塊消磨影響是很大的。制動器襯塊承受的能量太多 時，就會使制動盤

37、溫度非常高。各樣類別的汽車總的重要和襯塊的摩擦面積是不一樣的，所以常用比能量耗散率作為 評價指標，就是1個單位時間內(nèi)襯塊單位面積耗散的能量，通常所用的計算單位為2W/mm根據(jù)汽車制動系的結構分析與設計計算，有雙軸汽車的單個前輪及后輪制動器的 比能量耗散率分別為= ma(v，- V22)4 tAi6e2 =一z 22、ma(V1 - V2 )-4tA2 I在緊急制動到停車的情況下,V2=0，并可認為=1 ,故為e12 maV1:4tAi(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)172mve j(1-：)4tA2(4-5)乘用車的盤式制動器在vi =100km/h(27.8m/s)和j =0.6g的

38、情況下，比能量耗散率要小于或等于6.0W/mrK代入數(shù)據(jù)得:t= 一27二8一 = 4.73 (s)0.69.82249527 . 80.6422e1二二 3.64 W / mm ImportCATIA,選擇 model 文件并打開，依次選 PlotCtrlsStyleSolid Model FacetsFine 選擇 PlotVolumes ,生成實體如圖 8-1 所示。圖8-1用于網(wǎng)格劃分的實體模型(2)有限元分析的過程32）對導入的模型進行單元屬性定義依 次選擇 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, 定義 SOLID187I元

39、類型。因查閱知制動盤的材料 HT250彈性,g量是115000,泊松比為0.25,密度 在6.8-7.3g/cm3 。選取密度為7.2作為此次分析。依次選擇 Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Modles, 對 話框，分別填寫彈性模量1.15e5,泊松比0.25 ,密度7.2000e-06 。圖8-2材料類型的定義）網(wǎng)格劃分及添加約束a 網(wǎng)格劃分依次選擇 Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool,打開網(wǎng)格戈U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

40、，拾取實體，單擊“ OK，將材料分配給體。依次選擇 Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool,打開網(wǎng)格劃分工具對話框，點擊 Smart Size,點擊Mash,選擇體，單擊OK.如下圖8-3所示。33圖8-3有限元網(wǎng)格模型b ）添加約束依次選擇 Main MenuSlolutionDefine LoadsApplyStructrualDisplacementon Areas 選擇制動盤內(nèi)圓柱面，力口載 全約束。（3）進行模態(tài)分析）模態(tài)分析前處理SolutionAnalysis TypeNew AnalysisModel , 在 Analysis Option

41、中，選 擇算法，選擇“ Block Lanzcons ”，選才8 8階矩陣運算，在算法選項中選擇截止 頻率為“ 100000”。）計算制動盤的固有頻率依次選擇“ SolutionsolveCurrent 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 PostprocResults Summary ”出現(xiàn)計算的結果，即制動盤的固有頻 率如下圖8-4所示。34SETT1ME/FREQLOAD STEPUSTPCUHULATIUE110.140111210.179122315.319133410.

42、5421445IB .5481E641.25316741.26017745,02118BH-M M-M-MINDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE圖8-4制動盤的固有頻率及階數(shù)(4)制動盤的振型分析1 ) 依次選擇 “ SolutionLoad step optsExpansionPassSingleExpandExpand Modei進行設置。再次進行運算，步驟同第一次運算fileINDEK OF DATASETS ONRESULTS FILESETTIME/FREQLOAD STEFSUBSIFPCUMULATIVE110.14&11210,179122315.

43、319133418-542144518.54S155641.253166741.260177&45.021188圖8-5計算結果列表2)依次選擇 “ General PostprocRead ResultFirst Set ” PlotResultContour PlotNodal Solu 。振型如下圖，每查看一種振型，要選擇“ Next Set”。在設置里面， utility menuplotctrlscolorreverse video。可以將背景變35成白色f.O?AL SOLrrrONETEP=LSOB =1 EREQ=1C.1ImportCATIA,選擇 model 文件并打開，依

44、次選 PlotCtrlsStyleSolid Model FacetsFine 選擇 PlotVolumes ,生成實體如圖 8-10 所示。38VOLUMESTYPE NUMANSYSR15.0JUN 2 2J17 15:05:42Fll； o圖8-10用于網(wǎng)格劃分的實體模型(2)有限元分析的過程)對導入的模型進行單元屬性定義依 次選擇 Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, 定義 SOLID187I元類型。39圖8-11材料類型的定義依次選擇 Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial

45、Modles, 對話框，分別填寫彈性模量 600,泊松比0.33 ,密度7.8000e-06。）網(wǎng)格劃分及添加約束a 網(wǎng)格劃分依次選擇 Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool,打開網(wǎng)格戈U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 MenuPreprocessorMeshingMesh Tool,打開網(wǎng)格劃分工具對話框，點擊 Smart Size,點擊Mash,選擇體，單擊OK.如下圖8-12所示。40圖8-12有限元網(wǎng)格模型JTN 2 20

46、1719:15s16ANSYSR15,0b 添加約束依次選擇 Main MenuSlolutionDefineLoadsApplyStructrualDisplacementon Areas 。在施加約束的時候，對摩擦襯塊和背板結合面選擇全約束。對摩擦片邊緣采用Y約束和Z約束。）給模型施加X方向的力因為汽車實際制動時由液壓管道傳遞到制動盤的力一般為10-25Mpa。這里選取最大值25Mpa作為加載力。對摩擦襯塊和制動盤的結合面施加25Mpa的力。取自基于ANSYS+Workbench汽車盤式制動器性能分析文章。Ansys main menusolutiondefine loadsapplyst

47、ructuralpressureonareas拾取摩擦襯塊和制動盤結束的面；OKinput VALUE:25OK）分析計算Ansys main menusolutionsolvecurrent lsOK.）結果顯示ANSYS main menugeneral postrocplot resultscontour plotnodal solu。點擊進行DOF Solution和Stress的選擇。輸出如下圖 8.13, ,814所示。在設置里面，41可以將背景變成白色utility menuplotctrlscolorreverse video閱亞 solitionSTEP=L3UB -1區(qū)=L

48、DHX =,729547SMX -7295ANSYSR15.0JUN 2 LT 1B：O2：290.162122.32243.436365.643436.D SI 051處 1 建,413304經(jīng)5.723547圖8-13輸出位移云圖42NOC&l 5CLTTION57EP-1snn =155伊VG|RSYS-0UK -.719547SMW =-35.5063GHX =-1.4434ANSYSR15.0JUN 2 ；0L718：4H78-14輸出應力云圖通過上圖可發(fā)現(xiàn)，摩擦襯片與制動盤接觸邊緣變形最大。最大值為0.729547mm通過應力云圖，可知其力是小于我國乘用車對于汽車制動摩擦片的標準規(guī)定為60-90,所以本摩擦片滿足工作要求439結論本次盤式制動器的設計，不僅加大了自己對各種軟件的運用和學習能力，還讓自己 深刻了解制動器的結構。制動器每一個零件都是有它們自己獨特的意義，存在的作 用，是非常重要的。本次設計主要是借用比亞迪唐這款車，