基于HyperWorks的某通风盘式制动器热-结构分析
朱楚才史建鹏郭军朝
东风汽车公司汽车工程研究院，武汉，430058
摘要：通过对通风盘式制动器进行热-结构顺序耦合分析，了解制动盘在制动过程中的温度场分布及热应力场分布等情况，为制动盘的优化设计提供了参考。
关键词：通风盘式制动器，顺序耦合热-结构分析，温度场，热应力
1概述
制动性能是汽车的一项极其重要的性能，而制动器则是其执行部件。乘用车的盘式制动器是一种摩擦制动器，它利用两个运动表面相互接触时所产生的摩擦阻力，短时内将汽车运动所产生的动能和势能转化为热能，从而达到使汽车减速或停止运动的目的。
了解制动盘制动时的温度场分布，有助于制动盘结构的优化设计与改进。同时，受制动盘的散热能力的影响，制动时产生的热能并不能在瞬间全部散出，制动盘内会有热能聚集并产生温升，从而在盘体内产生热应力，热应力是影响制动盘的使用寿命的重要因素。详细了解制动过程中制动盘内的温度场分布状态，及热应力的分布情况，对制动盘结构的合理设计具有重要的意义。
2传热模型的建立
2.1传热分析有限元法基本原理
热传导分析可以在热载荷下求解未知的温度和热流通量，温度是体现物体热能的量，而热流通量表示热能的流量。物体分子间的热能交换称为热传导，物体和周围流体间的热能交换称为热对流，热载荷一般由流进或流出物体的能量流来定义。
在线性静态分析中，材料热物性如热传导率、对流换热系数，都是线性的，关注的重点是最后平衡状态的温度和热流分布。基本的有限元方程式如下：
([Kc] + [H]){T} = {p} (1)
其中，[Kc]为热传导率矩阵，[H]为边界自然对流矩阵，{T}为未知的节点温度，{p}为热
载荷矢量。通过这个系统的线性方程来求解节点的温度{T}。热载荷矢量可以表示为：{p} = {P B} + {P H} + {P Q} (2)
其中，{P B}为通过边界定义卡片QBDY1设置的热流通量所定义的能量，{P H}为通过对流换热系数定义卡片CONV设置的边界热对流矢量，{P Q}为通过内部热能生成定义卡片QVOL设置的能量矢量。
方程式（1）左侧的矩阵是未知的，除非温度边界已知。通过采用可以提高计算效率的稀疏矩阵、对称高斯消元法，这个平衡方程式可同时计算未知的温度。一旦单元的节点温度被求解，则温度梯度{?T}可通过单元的形函数计算获得。单元热流通量可通过下式计算：{f} = [k]{?T} (3)
其中，[k]为材料的热传导率。
热载荷和边界在输入面板的体积载荷数据卡片中定义，在工况定义中，它们需要通过SPC或MPC和LOAD卡片进行引用。
2.2耦合的热-结构分析
每个热传导工况定义有一组温度信息，在结构分析工况中，可以通过定义TEMP （LOAD）卡片引用这些信息，来完成热-结构耦合分析。结构强度分析中的温度信息的ID 和热传导分析中的ID是默认一致的，它也可以通过TSTRU卡片来修改。如果温度信息集合ID和体积载荷数据中温度信息集合ID相同，那么热传导分析中的温度信息将覆盖体积载荷数据中的温度信息。
耦合的热-结构分析过程如下：先执行热传导分析以获取结构的温度场，这个温度场将作为结构分析的载荷的一部分。通常采用简化的有限元网格，同时用于热分析和结构分析。静态结构分析的有限元控制方程如下：
[K]{D} = {f} + {f T} (4)
其中，[K]为全局刚度矩阵，{D}为未知的位移矢量，{f T}为温度载荷，{f}为结构载荷如集中力、压强等。位移矢量{D}通过线性求解器进行求解。
热-结构分析中的耦合是顺序的，热分析影响后续的结构分析，而结构分析通常对热分析没有影响。
3有限元建模
3.1通风盘式制动器模型
某型轿车前通风盘式制动器包含46个通风槽，每一周期角为7.826°。为了简化计算，截取一个含通风槽的对称单体进行分析，结构如图1所示。模型的前处理工作在HyperMesh 中完成。
图1 通风盘式制动盘片体简图
模型整体物理参数如表1所示，由已知物理参数推导出热流密度等物理量。
表1 模型整体参数
轮辋材料为铝合金，关节头材料为钢，制动盘材料为铸铁，部分材料的热物性参数如表2所示。
材料热物性参数
表2
3.2边界条件
图2 热传导分析边界条件图3 热应力分析边界条件传热分析边界条件如图2所示，热流从制动盘面的摩擦接触面部分（内、外两个面）进入制动盘。在制动盘的相关表面，存在热对流、热辐射等散热边界条件。假设制动盘面为理想平面，周期对称截面处为绝热边界。所有零件的初始温度为常数，20℃。
热应力分析边界条件如图3所示，定义柱形局部坐标系，约束轮辋、关节头内径节点的1、3自由度，约束制动盘对称截面所有节点的2自由度，将热传导步骤产生的温度场作为温度载荷输入。
3.3工况设置及参数确定
工况设置为：初速为120km/h条件下，制动至停车，然后加速至100km/h并保持该速度进行制动器的冷却散热。制动盘先经过制动过程温度升高，后在较高车速下散热降温。根据推导计算，制动过程时间长度为4.1s，散热冷却过程时长定义为60s。
3.4计算结果
后处理工作在HyperView、HyperGraph中完成，如图4～7所示。在该制动工况下，制动结束时刻的最高温度约为242.8℃，经过散热冷却过程后，最高温度降为123.5℃。如图5所示，由于制动时间短，受热流在制动盘内部扩散速度的影响，制动结束时，制动盘内部温度低于制动盘表面温度。如图6所示，经过散热过程的热传导，制动盘表面和内部的温度基本趋于一致。
图4 t=0.1s温度场云图图5 t=4.1s温度场云图
图6 t=60s温度场云图图7 节点15978温度-时间曲线如图7所示，该通风盘式制动盘制动过程中的最高温度并非发生在制动结束时刻，而是在制动结束前的某一时刻。如制动过程中节点15978温度随时间变化曲线图所示，该温度约为271.4℃，节点15978位于制动盘内侧面。
如图8～11所示，随着温度的降低，热应力也逐渐降低。制动结束时刻，最大应力约为129.3MPa，经过散热冷却过程后最大应力降为约70.9MPa。在制动盘制动部位与固定部位间的连接部位处，有明显的应力集中现象，如图8、图9所示，建议适当调整该部位的过渡圆角尺寸。
如图11所示，最大应力发生在制动过程的t=1.5s时刻，最大应力约为177.9MPa，该最大应力发生在制动盘的外侧面。最大应力低于制动盘材料铸铁的许用应力235MPa。
图8 t=4.1s应力分布云图图9 t=60s应力分布云图
图10 t=4.1s位移分布云图11 t=1.5s时刻应力分布云图
4结论
通过对汽车以120km/h初始速度制动工况的制动盘温度场和应力场的分析，促进了制动盘结构设计的改进和优化，为制动器的设计和制造提供了参考。
5参考文献
[1] Hyperworks Help Documents
[2] 杨世铭，陶文铨，《传热学》第四版，北京：高等教育出版社，2006
[3] 谭真，郭广文，《工程合金热物性》第一版，北京：冶金工业出版社，1994
Coupled Thermal-Structure Analysis of the Ventilated Disc Brake Based on HyperWorks
Zhu Chucai Shi Jianpeng Guo Junchao
Abstract: Coupled thermal-structure analysis is applied to the ventilated disc brake, and the temperature field and thermal stress distribution are understood during the braking process of car. This supplies references for the optimal design of brakes.
Keywords: Ventilated Disc Brake，Coupled Thermal-Structure Analysis, Temperature Field, Thermal Stress
基于HyperWorks的某通风盘式制动器热-结构分析作者：朱楚才， 史建鹏， 郭军朝
作者单位：东风汽车公司汽车工程研究院，武汉，430058本文链接：https://www.doczj.com/doc/905874317.html,/Conference_7741966.aspx
在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+螺母的连接方式比较简单，可以假设螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F，将螺杆中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件1施加压应力，接触面是一个圆环面，但栽丝的一端，连接件2受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担60~65%的载荷，第二牙承担20~25%的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为1.5~2mm，而单元的尺寸为3~4mm，因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷，在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷，但操作比较麻烦。 随着连接件1、2的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连接件1、2表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形，可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接，作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉（双头螺栓）与连接件2也用这种方法处理。 图1是一个简单的螺钉连接实体模型。图2是用hypermesh划分网格后的模型。 图1 实体模型图2 网格模型 该模型由三个零件组成，连接件1（蓝色）、连接件2（橙色），螺钉（紫红）。 1. 建立实体模型 在PRO/E 中建立三个零件模型，见图3、4、5，并组合成合件（见图1）。
基于HyperWorks的某通风盘式制动器热-结构分析 朱楚才史建鹏郭军朝 东风汽车公司汽车工程研究院，武汉，430058 摘要：通过对通风盘式制动器进行热-结构顺序耦合分析，了解制动盘在制动过程中的温度场分布及热应力场分布等情况，为制动盘的优化设计提供了参考。 关键词：通风盘式制动器，顺序耦合热-结构分析，温度场，热应力 1概述 制动性能是汽车的一项极其重要的性能，而制动器则是其执行部件。乘用车的盘式制动器是一种摩擦制动器，它利用两个运动表面相互接触时所产生的摩擦阻力，短时内将汽车运动所产生的动能和势能转化为热能，从而达到使汽车减速或停止运动的目的。 了解制动盘制动时的温度场分布，有助于制动盘结构的优化设计与改进。同时，受制动盘的散热能力的影响，制动时产生的热能并不能在瞬间全部散出，制动盘内会有热能聚集并产生温升，从而在盘体内产生热应力，热应力是影响制动盘的使用寿命的重要因素。详细了解制动过程中制动盘内的温度场分布状态，及热应力的分布情况，对制动盘结构的合理设计具有重要的意义。 2传热模型的建立 2.1传热分析有限元法基本原理 热传导分析可以在热载荷下求解未知的温度和热流通量，温度是体现物体热能的量，而热流通量表示热能的流量。物体分子间的热能交换称为热传导，物体和周围流体间的热能交换称为热对流，热载荷一般由流进或流出物体的能量流来定义。 在线性静态分析中，材料热物性如热传导率、对流换热系数，都是线性的，关注的重点是最后平衡状态的温度和热流分布。基本的有限元方程式如下： ([Kc] + [H]){T} = {p} (1) 其中，[Kc]为热传导率矩阵，[H]为边界自然对流矩阵，{T}为未知的节点温度，{p}为热
万方数据
１９农业机械学报２０１０年 可观，工作难度也很大；本文应用多学科优化设计方法进行汽车盘式制动器的设计。 １模型的建立 汽车盘式制动器由制动盘和制动钳体组成，如图１所示。制动时，缸筒中的高压油推动活塞，进而推动摩擦片与制动盘发生摩擦，将汽车动能转化为制动盘的内能，以使汽车减速制动。 油 图１浮钳盘式制动器的结构 Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｌｏａｔｉｎｇｃｌａｍｐｄｉｓｋｂｒａｋｅ制动盘与摩擦片的几 何模型如图２所示，汽车 盘式制动器的优化问题可 描述为：设计汽车盘式制 动器的制动盘和摩擦片， 使得制动器质量最小，制图２制动盘与 动时间最短以及制动过程摩擦片几何模型 中制动盘最高温度最低，Ｆｉｇ．２Ｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｏｆ同时要满足摩擦片压力不ｂｒａｋｅｄｉｓｃａｎｄｂｒａｋｅｐａｄｓ超过许用值、油缸油压不超过许用值以及制动摩擦力矩不超过车轮与地面间附着力矩等约束条件。据此建立盘式制动器多学科设计优化数学模型。 １．１设计变量 确定盘式制动器设计变量为７个，即 Ｘ＝（Ｒ１，Ｒ２，Ｄ。，口，０，Ｐｏ，Ｄ）＝ （髫１，髫２，省３，鬈４，菇５，髫６，髫７） 式中冠．——摩擦片内径，ｍｍ Ｒ２——摩擦片外径，［Ｒｉｆｔ Ｄ。——活塞直径，ｍｍ 口——制动盘的１／２厚度，ｍｍ 口——摩擦片半角，（ｏ）Ｐ。——油压，ＭＰａ Ｄ——制动盘直径，ｍｍ １．２制动器各学科优化分析模型 １．２．１运动学优化模型 运动学优化目标为制动时间最短，约束条件包括：制动力矩２１ｆ不应大于车轮与路面的附着力矩；制动片的压力ｑ不应超过规定值ｑ…；以及油缸内的油压Ｐ。不得超过规定的范围Ｐ～。运动学优化问题描述为 ｍｉｎ＾（Ｘ１）＝ｔｂｒ．ｋ。 ｓ．ｔＸ６≤ｐ。“ ｑｍ．。一０墅｝≥ｏ ‰?Ｉ一琢丽到 嘶卜亟鲁盟≥。 Ｘｌ＝（髫ｌ，并２，茗３，髫５，茗６） 式中形。——单个车轮承受的总重，Ｎ 妒——附着系数，给定妒＝１ ｒ——轮胎滚动半径，ｍｍ 广一制动盘与摩擦片间的摩擦因数，取厂＝ Ｏ．３８ １．２．２结构优化模型 结构优化目标为制动盘和制动片总质量最小，并满足结构上的设计约束要求：摩擦片不应与轮毂发生干涉；摩擦片的安装位置不应超出制动盘的范围之外；油缸不应与轮毂发生干涉，设油缸的中心在摩擦片的平均半径处；制动盘的外径不能大于规定的最大值。结构优化问题描述为 ｍｉｎ厶（Ｘ２）＝ｍ。。 ，）． ｓ．ｔ．髫ｌ—ｉ－－ＩＩ≥Ｏ ｝一菇２ｔ＞０ 半一等＿一丁Ｄｈ≥。 ２２ｒｅ２’ Ｄ…一茗７≥０ Ｘ２＝（菇１，髫２，菇３，菇７） 式中Ｄｈ——轮毂直径，Ｄｈ＝６５ｍｍ ｔｃ——油缸壁厚，ｔ。＝５ｍｍ Ｄ。。。——制动盘最大直径 １．２．３热力学优化模型 热力学优化目标为制动过程中制动盘的最高温度最小，约束条件为最高温度不能超过制动盘的许用最高温度Ｌ。。。即热学科优化问题描述为 ｍｉｎ六（Ｘ３）＝瓦。。 ｓ．ｔ．Ｌ。≤Ｌ。 Ｘ３＝（菇１，嚣２，髫，，菇４，耳５，聋６，髫７） １．３ＭＤＯ优化模型 在上述各学科分析基础上，通过一个ＭＤＯ框架将各学科集成（图３），其实施模型见图４所示。 其中各子系统学科分析模型见前，ＭＤＯ模型的目标函数为（推导略） 八Ｘ）＝２４ｔｂ，止。＋４ｍ。。。＋０．３Ｔ，。。＝ —２４Ｗ—１ｖ２＋４。。。＋０．３Ｔ．４ｍ０ ３ 。 Ｔ ——＋…。＋．． ∞ｏｆｇ １８” ４万方数据
《制动器的动力学仿真》 专业：机械设计制造 学号： 姓名： 2015年1月12日
目录 第一章、概述 (1) 1.1 制动器的分类 (1) 1.2 国内外针对盘式制动器的研究 (2) 1.2.1 国外研究现状 (2) 1.2.2 国内研究现状 (2) 第二章基于ADAMS 建模的理论基础 (3) 2.1 系统动力学 (3) 第三章动力学仿真 (3) 3.1 刚柔体混合动力学模型 (3) 3.2 改变弹簧弹性系数的仿真分析 (6) 3.3 结果分析 (9)
第一章、概述 1.1 制动器的分类 制动器即为刹车，通常称之为刹车、闸，它能使机械系统中的执行构件运动运动或减速慢行。其重要装置主要有传动装置、制动构件和操纵装置以及动力能源装置等。并且某些制动器存在有自隙调整机构。制动器可分为行车制动器和驻车制动器，即分别为脚刹和手刹，其中脚刹一般都用于行车过程中，但如果制动失效时，我们需要使用手刹。但车在停稳时，需使用手刹的方式以防止车向前滑行或者向后滑动。 制动器的分类方法还有很多： 例如制动器按接触方式能够被分成非摩擦式与摩擦式这两大类。其中，前者按结构形式分类，主要可以分成磁涡流式制动器（利用励磁电流的改变来使制动力矩大小得以改变）、磁粉式制动器（磁化磁粉产生的剪力进行制动）与水涡流式制动器等[3]；还能够根据制动件的结构的组成形式进行分类，又能够把它分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器（碟刹）等；按制动件的工作状态一般可以分为常处于闭合制动器（只有施加外力才能把使制动不工作，正常为紧闸状态）和常处于张开状态的制动器（只有在受到外力时才可会正常工作即具有制动作用，正常为松闸状态）；按操纵的形式进行分类时，又可以分为人力、液压、气压和电磁力操纵的制动器；按制动系统的作用进行分类，又可以把它分为驻车与行车这两种类型的制动系统以及应急、辅助类型的制动系统等。而当前各辆的汽车上都一定备置脚刹同手刹；按制动操纵的能源装置进行分类，可以把它分为人力、动力和伺服类型等；按制动能量的传输方式分类，可以分为机械式、液压式、气压式、电磁式及组合式（同时含量中已上两种供能方式）等。
汽车盘式制动器的制动时间优化设计摘要：利用matlab编程及工程优化的算法，建立以制动的最短时间为目标函数的数学模型，对汽车的制动时间进 行科学的优化设计。有效减少汽车盘式制动器的制动 时间，从而提高汽车的制动与安全性能。 关键词：盘式制动器、最短制动时间、优化设计、单目标优化 盘式制动器以其结构简单、尺寸紧凑,制动性能好,在同样大小的制动力矩条件下,其结构尺寸和质量都比鼓式制动器小,热稳定性和水稳定性好，无机械衰退问题，制动盘高温下形成热裂和热点的可能性小，不会如制动鼓那样的热膨胀引起制动踏板行程损失以及具有安全可靠，迅速平稳，摩擦衬片使用寿命长，重量轻，维修方便等一系列优点,被广泛应用于工程机械和各种汽车上。但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。 1.目标函数与设计变量的确定 盘式制动器的设计本质上是一个多目标优化问题。在在制动器设计中有效提高制动效果、缩短制动时间是工程上普遍关注的问题。缩短制动时间是缩短制动距离的有效措施之一，能够有效提高汽车的制动效能，提高汽车的制动性及安全性能。汽车制动时间是重要的技术指标。相同类型、级别的汽车，制动时间较短则汽车的安全性较高以制动时间最短为目标函数, 2.建立盘式制动器优化设计的数学模型 为分析问题的方便，作如下假设引入几个简化条件： 1）制动盘为实体的 2）制动钳或盘是浮动的，一边消除盘上的 弯曲应力。 3）所有吸收的热量均匀分布在整个制动器 上。 盘式制动器的结构剖面图如图所示。如果将 制动器的摩擦衬片的圆形摩擦面划分为无数个与 盘心同心的圆弧单元，则该单元的摩摄与该处的 压力p与线速度v成正比。虽然摩擦衬片上的压力 开始是均匀的，但是随着单元所在半径r的加大， 其滑动线速度也会加大而导致单元磨损的加重。
螺栓预紧结构用Hypermesh 做接触实例 在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+螺母的连接方式比较简单，可以假设螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F ，将螺杆中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件1施加压应力，接触面是一个圆环面，但栽丝的一端，连接件2受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担60~65%的载荷，第二牙承担20~25%的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为1.5~2mm ，而单元的尺寸为3~4mm ，因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷，在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷，但操作比较麻烦。 随着连接件1、2的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连接件1、2表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形，可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接，作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉（双头螺栓）与连接件2也用这种方法处理。 图1是一个简单的螺钉连接实体模型。图2是用hypermesh 划分网格后的模型。 图1 实体模型 图2 网格模型 该模型由三个零件组成，连接件1（蓝色）、连接件2（橙色），螺钉（紫红）。 1. 建立实体模型 在PRO/E 中建立三个零件模型，见图3、4、5，并组合成合件（见图1）。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机电工程学院 专业：车辆工程 题目：夏利汽车盘式制动器方案设计 综合成绩： 职称: 年月日
目录 一、夏利汽车主要性能参数---------------------4 二、制动器的形式-----------------------------5 三、盘式制动器主要参数的确定-----------------7 四、盘式制动器制动力矩的设计计算-------------9 五、盘式制动器制器的校核计算----------------10 1.前轮制动器制动力矩的校核计算 2.摩擦衬片的磨损特性计算 六、经过计算最终确定后轮制动器的参数--------13 七、设计小结--------------------------------13 八、设计参考资料----------------------------13
轿车前轮制动器设计说明书前言汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。本次课程设计根据任务要求只对夏利汽车盘式制动器方案设计。
一、汽车主要性能参数 主要尺寸和参数： （1）、轴距：L=2405mm （2）、总质量：M=900kg （3）、质心高度：0.65m （4）、车轮半径：165mm （5）、轮辋内径：120mm （6）、附着系数：0.8 （7）、制动力分配比：后制动力/总制动力=0.19 （8）、前轴负荷率：60%；即质心到前后轴距离分别为 L1=L?(1?60%)=962mm L2=L?60%=1443mm （9）、轮胎参数：165/70R13； 轮胎有效半径r e为： 轮胎有效半径=轮辋半径+（名义断面宽度×高宽比） 所以轮胎有效半径r e=(240 2 +165×70%)=235.5mm （10）、制动性能要求：初速度为50KM/h时，制动距离为15m。则 满足制动性能要求的制动减速度由：S=1 3.6(τ2‘+τ2“ 2 )μ0+μ02 25.92 a bmax 计算最大减速度 a bmax，其中μ0=Ｕ =50Km/h；S=15m；τ2‘= 0.05s；τ2“=0.2s。经计算得 最大减速度 a bmax≈7.47m s2 ?
汽车液压盘式制动器结 构优化设计 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
摘要 汽车制动系统是汽车最重要的主动安全系统，制动器则是制动系统的执行机构，其性能好坏直接影响汽车的安全。盘式制动器作为鼓式制动器的替代产品，具有热稳定性好、反应灵敏等优势，但是盘式制动器本身也存在一些问题，并且鼓式制动器存在的一些问题，虽然盘式制 动 器有一定程度改善，但并未得到完全解决，如热衰退、制动噪声等。本文开篇阐明了盘式制动器发展与现状，然后是设计的背景，性质及任务。通过对轿车盘式制动器的深入学习和设计实践，主要是对轿车盘式制动器的零部件结构选型及设计计算，更好地学习并掌握盘式制动器的结构原理与设计计算的相关知识和方法。介绍了盘式制动器的各种类型，性能等，分析了盘式制动器和摩擦衬片的特性. 关键词：盘式制动器;设计；性能分析
Abstract Automobile brake system is the most important initiative safety system, brake is the enforcer of brake system, whose performance affects the vehicle’s safety directly. As the substitution of drum brake, disc brake has advantages of fine thermal stability, delicate feedback, and so on. But it also has some defects, and though the problems of drum brake have been improved, they are not resolved completely, such as thermal fade and brake noise. This paper illustrated disc brake’s development at beginning, then the design’s background, quality and mission. Through the disc brake in-depth study and design practice, mainly for c ar’s disc brake structure selection and design calculation, can better study and master the disc brake structure and working principle and the related knowledge and methods. Introduce the brake disc’s kind and performance. Analyze the disc brake and rub linings’behavior. Key words: disc brake; design; Performance Analysis
制动盘的热分析 摘要 制动是一个把车辆的动能转变成机械能并必将以热的形式耗散的过程。制动时，在制动盘和衬垫间产生的摩擦热可导致过高的温度。更重要的是在接触过程中切向压力和相对滑动速度是很重要的。本次主要通过ANSYS分析了制动盘的全热行为。盘式制动器的温度分布的建模是用来确认在制动操作时所涉及到的所有的因数和输入参数，例如制动类型，制动盘的几何设计和常用的材料。通过仿真所得到的结果是比较满意的。 关键词：干接触，制动盘，热流，传热系数 1．简介 在制动系统的研究中，热分析还处在一种原始阶段。在制动阶段，温度和热梯度很高，这会产生压力和变形，这种影响会在外观和裂缝的加重上显示出来[1,2]。然后很重要的是在盘式制动器中精确地确定温度场。 停车制动时，温度没有时间来被稳定在制动盘。一个瞬态分析是必要的。这对鉴定热梯度也是必不可少的，这就是需要三维建模的问题了。热负荷表现在热通量进入制动盘通过刹车衬垫。在制动盘和衬垫的接触面产生的大量的热量毫无疑问的引起了在域内对转子的不均匀的温度分布，然而衬垫的的环境在相互的滑动中被不断的加热[3].这种在盘式制动器的接触表面确定温度分布的瞬态热分析方法被执行了。这种制动盘和固定衬垫相互滑动所产生的摩擦热效应分布不均匀的问题使用有限元力学模型试验有几种可能发生在汽车的应用传热系数上。对在制动盘循环制动时的温度分布能够有一个比较，在制动过程中每一种情况分析下的能量转化在最后释放时的周期是相等的。 程序的改变是用来发展移动热源，就像热流对流冷却的分界线。在转子旋转时准确模拟它的加热的困难通过使用代码而被忽略，这可以保证使成型的曲线负责让热通量在随后的某个时刻进入制动盘[4]。在本次研究中，我们将会在三维空间呈现出一个数值模拟来分析全热行为和通风的盘式刹车。基于有限元计算方法的热量的计算将利用软件ANSYS 11。 2.热量进入制动盘
原始数据: 整车质量：空载：1550kg ；满载：2000kg 质心位置：a=L 1=1.35m ；b=L 2=1.25m 质心高度：空载：hg=0.95m ；满载：hg=0.85m 轴 距：L=2.6m 轮 距: L 0=1.8m 最高车速：160km/h 车轮工作半径：370mm 轮毂直径：140mm 轮缸直径：54mm 轮 胎：195/60R14 85H 1.同步附着系数的分析 (1)当0φφ<时：制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； (2)当0φφ>时：制动时总是后轮先抱死，这时容易发生后轴侧滑而使汽车失去方向稳定性； (3)当0φφ=时：制动时汽车前、后轮同时抱死，是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。 分析表明，汽车在同步附着系数为0φ的路面上制动(前、后车轮同时抱死)时，其制动减速度为g qg dt du 0φ==，即0φ=q ，q 为制动强度。而在其他附着系数φ的路面上制动时，达到前轮或后轮即将抱死的制动强度φ 根据相关资料查出轿车≥0φ0.6，故取6.00=φ. 同步附着系数：=0φ0.6 2.确定前后轴制动力矩分配系数β 常用前制动器制动力与汽车总制动力之比来表明分配的比例，称为制动器制动 力分配系数，用β表示，即：u F F u 1 =β，21u u u F F F += 式中，1u F ：前制动器制动力；2u F ：后制动器制动力；u F ：制动器总制动力。 由于已经确定同步附着系数，则分配系数可由下式得到： 根据公式：L h L g 02φβ+= 得：68.06 .285.06.025.1=?+=β 3.制动器制动力矩的确定 为了保证汽车有良好的制动效能，要求合理地确定前，后轮制动器的制动力矩。 根据汽车满载在沥青，混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出后轮制动器的最大制动力矩2M μ 由轮胎与路面附着系数所决定的前后轴最大附着力矩： e g r qh L L G M ?υ)(1max 2-= 式中：?：该车所能遇到的最大附着系数； q ：制动强度； e r ：车轮有效半径； max 2μM ：后轴最大制动力矩； 工学院毕业设计（论文综述） 题目：普通轿车前轮盘式制动器的设计 专业：车辆工程 班级： 07车辆（4）班 姓名：徐玉林 学号： 21 指导教师：李同杰 日期： 2010年12月 盘式制动器的现状与发展趋势 车辆工程07级(4)班 学号：21 姓名：徐玉林 指导教师：李同杰 摘要：现今盘式制动器在汽车上的应用越来越普遍，其优越性也越来越明显。本文 主要介绍了盘式制动器的发展历程和现状以及其发展趋势，并对国外先进的制动器 制造和应用技术进行大体的介绍，同时针对我国汽车工业的发展提出了建议和展 望。 关键词：现状发展趋势 Pro/E 盘式制动器 一、盘式制动器介绍 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，点击放大图片主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。 盘式制动器由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小，制动性能稳定。[1] 结构型式主要有点盘式和全盘式。点盘式：由于摩擦面仅占制动盘的一小部分，故称点盘式。有固定卡钳式和浮动卡钳式两种。为了不使制动轴受到径向力和弯矩，点盘式制动缸应成对布置。制动转矩较大时，可采用多对制动缸。必要时可在中间开通风沟，以降低摩擦副温升，还应采取隔热散热措施，以防止液压油温高变质。全盘式:这种制动器结构紧凑，摩擦面积大。 现代轿车的制动器的鼓式和盘式两大类型，它们各有千秋，但随着轿车车速的不断提高，近年来采用盘式制动器的轿车日益增多，尤其是中高级轿车，一般都采用了盘式制动器。汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。因此，散热对制动系统是十分重要的。如果制动系统经常处于高温状态，就会阻碍能量的转换过程，造成制动性能下降。越是跑得快的汽车，制动起来所产生的热量越大，对制动性能的影响也越大。解决好散热问题，对提高汽车的制动性能也就起了事倍功半的作用。所以，现代轿车的车轮除了使用铝合金车圈来降低运行温度外，还倾向于采用散热性能较好的盘式制动器。当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。所以，汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在汽车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。[2] 一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳 盘式制动器工作原理 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好象用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器，由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。 当然，盘式制动器也有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用。而鼓式制动器成本相对低廉，比较经济。 所以，汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮 盘式制动，后轮鼓式制动的方式。 四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在汽车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已经广泛用于各类汽车上。但由于结构问题使它在制动过程中散热性能差和排水性能差，容易导致制动效率下降，因此在近三十年中，在轿车领域上已经逐步退出让位给盘式制动器。但由于成本比较低，仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷比较小的后轮和驻车制动。 交通与汽车工程学院 课程论文说明书 课程名称: 车辆工程专业科技创新实践活动课程代码: 3510429 题目: 制动盘优化设计 年级/专业/班: 2011级/车辆工程/汽设一班 学生姓名: 刘陈 学号: 312011********* 开始时间: 2014 年 03 月 18 日 完成时间: 2014 年 05 月 25 日 课程论文成绩： 学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际 能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析 报告）撰写质量（45） 总分 （100） 指导教师签名：年月日 前言 (1) 1汽车刹车盘国内外研究现状与目标 (1) 1.1国外研究现状 (1) 1.2国内研究现状 (2) 2制动盘组织分析与性能要求 (2) 3制动盘温升对摩擦系数的影响 (3) 4制动盘直径D (3) 5制动盘厚度h (3) 6 制动盘常存在的问题 (4) 6.1气孔 (4) 6.2缩松 (4) 6.3砂眼缺陷 (4) 7制动盘catia图形 (4) 结论 (7) 致谢 (7) 参考文献 (8) 前言 汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。本次设计的主要内容就是运输车辆中的制动器，目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。其中盘式制动器较为广泛。盘式制动器有着制动效果更好，不易受外界条件影响，且制动较平稳等优势。 1汽车刹车盘国内外研究现状与目标 制动盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的制动盘是汽车安全行驶的前提条件之一。虽然经过多年的应用与发展，但是从早期的石棉制动盘到目前广泛使用的铸铁制动盘，在环保、质量等方面都存在一些缺陷，并不能完全满足市场需求。汽车产业的迅猛发展，汽车产量的大幅度增加，降低能源消耗、加强环境保护对汽车用材料轻量化的要求，迫使人们不停的开展对汽车制动盘的研究。 1.1国外研究现状 国外早期的制动盘是用石棉纤维填充酚醛树脂制造而成的，其中石棉由硅酸盐矿物质得，含有一定数量的结晶水。由于强制制动时制动盘表面瞬间温度可达到500到600摄氏度，所含的结晶水快速遗失，往往造成制动盘制动性能发生热衰退，同时制动盘自身磨损，再加上石棉在加工、使用中其粉尘具有致癌作用，因此石棉制动盘渐渐被禁用。 从20世纪60年代开始，美、欧、日等国家大面积推广使用的第二代刹车盘是半金属石墨复合材料制造的一。其主要成分是钢纤维、石墨、金属粉及其辅料，用改性酚醛树腊粘结成型。半金属刹车盘比石棉刹车盘耐磨性提高25％以上，摩擦系数高、导热性好加工易成型。同时，这种刹车盘也出现钢纤维在潮湿环境中易生锈、刹车时噪音大等缺点。 后来，由于铸铁具有一定的强度和良好的耐磨性，材料和制造成本都较低， 盘式制动器的高温裂纹 摘要盘式制动器在一般的制动中受到很大的热压力，在紧急制动受到非同寻常的 热压力。大减速度的客车通常每个衬块每秒中产生达900度的高温。这种高温将产生两种结果：（1）热震动，产生表面裂缝，（2）制动盘产生较大的塑性变性。在转动圈数相对较少的大减速制动中，如果没有热震动，，将在旋转体的最厚处和盘式制动器的径向产生可见的裂缝。由此分析发现，制动器失效是短周期热力学疲劳的结果。用热流方程分析有限元素作出制动器温度纵断面图。如果得到制动温度，将用这个温度来估计紧急制动时增大的压力。研究表明，在大减速度制动时由于热压应力较大，而导致塑性变形发生。算出拉力位移量，然后用Coffin—Manson法则来估计制动失效的圈数。 关键字：热疲劳;热裂缝；制动失效；热压力；疲劳。 1.简介 在大减速度制动后，在制动盘上可观察到热裂缝。热裂缝可分为两类：一类是热裂缝部分的穿过制动盘表面；另一类是透过性热裂缝，他完全透过制动盘体。虽然热裂缝是由紧急制动引起的，但是仍没办法防止其发生。本文将对盘水制动器的制动盘热裂缝做一个彻底的分析。在此，将以载重汽车F-250皮卡的前制动盘热裂缝为例进行分析，如图1所示。当卡车拖拽的挂车装满货物时，如果频繁的刹车，当听到“嘭”的一声或显著的滴答声，表示制动器失效。 制动盘是由灰铸铁按照图2的几何尺寸制造而成。选择会铸铁是由于其熔点低，传热和散热较快。制动盘由连接车轮和轴的头部.内制动片和外制动片组成。外制动片直接与头部相连，，而内制动片则通过一系列的通风叶片连与外制动片。在制动盘的头部加工一道沟槽，用以改变该部的应力集中现象。内制动片不是直接与头部相连，它通过冷却叶片连接。制动是内外盘面被制动衬块压紧。频繁的摩擦阻止车轮旋转，同时产生大量的热。当制动数秒后，制动盘上产生了大量的热而邻近的空间内却与常温无异。热裂缝在客车上不常见，但是在卡车和动力车辆上却相对常见。许多车辆还暴露出相当极端的问题。值得注意的是，这些情况不是所谓的滥用，而是显示了制动技术的局限。虽然这篇文章是由卡车的制动器失效的例子引出的，接下来就这个问题作一个人和车辆都使用的一般性论述。 图1 图2 2.车辆力学 制动就是以及时和重复的方式消耗掉车辆的动能。为了估计制动中升高的温度，就必须算出施加于制动盘上的力。图3展示了车辆的解析图，求质心的瞬时平衡，得如下公式： ()()() 2 1 2 1 2 1 sin cos x x l V g h V K h x b mg F G G Z? + ? + -- - ? - = ?α α (1a) ()()() 2 1 2 2 2 2 sin cos x x l V g h V K h x a mg F G G Z? + ? + -- - ? + = ?α α (1b) 图3 基于Hyperworks 前处理Ansysls-dyna 分析轴承速度及应力分析 1.轴承3D 模型的建立 轴承组成：外圈，保持架，滚动体，内圈 2.为了方便画网格用CATIA 把轴承切成小块得到下图结果 3.把文件保存为STP 格式，导入Hyperworks 中进行网格处理，得到如下图结果： 外圈（绿色） 保持架（蓝色） 滚动体（黄色） 内圈（浅蓝色） 3.1本例中网格要求为8节点六面体，所以为了方便画网格，先用3维软件对模型进行简单的处理，处理结果如下图所示： 3.1.1对滚动体网格的画分： 1).1/8滚动体模型如下图所示： 2).对粉红色部分画网格： 切换到one volume模块，选中粉红色实体，density设置为3，点mesh. 3).对绿色部分进行网格划分： 切换到one volume模块，选中绿色实体，elem size设置为0.2，点mesh 操作步骤： 1,TOOL------orgnize---我们要把body11和333合成一体，element选中body11（点击by collector-选中body11），dest component选中333，点击MOVE即可。 4).将绿色网格移到粉色网格部件里，合并网格，如下图： 5).对1/8网格镜像： Based 点击duplicate---current comp---reflect,完成镜像，如下图： 按上述方法重复操作可得到整个滚动体的网格模型，如下图所示： 在tool---edges面板检查间隙，合并节点。 选择ELEMEN，先选绿色任务栏中第三个后选倒数第二个。消除缝隙 盘式制动器结构和原理文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968） 盘式制动器结构和原理 2、定钳盘式制动器 如下图所示：制动钳体通过导向销与车桥相连，可以相对于制动盘轴向移动，制动钳只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块附装在钳体上，制动时，来自制动主缸的液压油通过进油口进入制动油缸，推动活塞及其上的制动块向右移动，并压到制动盘，于是制动盘给活塞一个向左的反作用力，使得活塞连同制动钳体整体沿导销向左移动，直到制动盘右侧的制动块也压紧在制动盘上，此时两侧的制动块都压在制动盘上，夹住制动盘使其制动。 定钳盘式制动器 转播到腾讯微博 定钳盘式制动器 3、典型浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器 如下图所示为桑塔纳轿车前轮制动器。 转播到腾讯微博 桑塔纳轿车前轮制动器 制动钳体用螺栓与支架相连，螺栓同时兼作导向销，支架固定在前悬架总成轮毂轴承座凸缘上。壳体可沿导各销与支架作轴向相对移动，两制动块装在支架上，用保持弹簧卡住，使两制动块可以在支架上作轴向移动，但不会上下窜动。制动盘装在两制动块之间， 并通过轮胎螺栓固定在前轮毂上，制动块由无石棉的活塞在制动液压力作用下，推动内制动块压向制动盘内侧，制动钳上的反力使制动钳壳体向内侧移动，从而带动外制动块压向制动盘外侧面。于是内、外摩擦块将制动盘的两端面紧紧夹住，实现了制动。 4、制动间隙自调结构 利用活塞矩形密封圈的弹性变形实现制动间隙的自动调整。 转播到腾讯微博 制动间隙自调结构 矩形密封圈嵌在制动钳油缸的矩形槽内，密封圈刃边与活塞外圆配合较紧，制动时刃边在摩擦作用下随活塞移动，使密封圈发生弹性变形，相应于极限摩擦力的密封圈极限变形量应等于制动器间隙为设定值时完全制动所需的活塞行程，解除制动时，密封圈恢复变形，活塞在密封圈弹力作用下退回原位，当制动盘与摩擦衬块磨损后引起的制动间隙超过设定值时，则制动时活塞密封圈变形量达到极限值后，活塞仍可在液压作用下，克服密封圈的摩擦力而继续移动，直到实现完全制动为止。解除制动后，制动器间隙即恢复到设定值δ，因活塞密封将活塞拉回的距离仍然等于原设定值δ，活塞密封圈兼起活塞复位弹簧和一次调准式间隙自调装置的作用。 5、制动块磨损报警装置 许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报警装置，用来提配驾驶员制动块上的摩擦片需要更换。下图为应用较广泛的声音式制动块磨损损装置。 转播到腾讯微博 交通与汽车工程学院课程论文说明书 课程名称: 车辆工程专业科技创新实践活动课程代码: 3510429 题目: 制动盘优化设计 年级/专业/班: 2011级/车辆工程/汽设一班 学生姓名: 学号: 6117 开始时间:2014 年03 月18 日 完成时间:2014 年05 月25 日课程论文成绩： 学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际 能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析 报告）撰写质量（45） 总分 （100） 指导教师签名：年月日 前言 (1) 1汽车刹车盘国外研究现状与目标 (1) 1.1国外研究现状 (1) 1.2国研究现状 (2) 2制动盘组织分析与性能要求 (2) 3制动盘温升对摩擦系数的影响 (3) 4制动盘直径D (3) 5制动盘厚度h (3) 6 制动盘常存在的问题 (4) 6.1气孔 (4) 6.2缩松 (4) 6.3砂眼缺陷 (4) 7制动盘catia图形 (4) 结论 (7) 致 (7) 参考文献 (8) 前言 汽车的设计与生产涉及到许多领域，其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标，也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。本次设计的主要容就是运输车辆中的制动器，目前广泛使用的是摩擦式制动器，摩擦式制动器就其摩擦副的结构形式可分成鼓式、盘式和带式三种。其中盘式制动器较为广泛。盘式制动器有着制动效果更好，不易受外界条件影响，且制动较平稳等优势。 1汽车刹车盘国外研究现状与目标 制动盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的制动盘是汽车安全行驶的前提条件之一。虽然经过多年的应用与发展，但是从早期的石棉制动盘到目前广泛使用的铸铁制动盘，在环保、质量等方面都存在一些缺陷，并不能完全满足市场需求。汽车产业的迅猛发展，汽车产量的大幅度增加，降低能源消耗、加强环境保护对汽车用材料轻量化的要求，迫使人们不停的开展对汽车制动盘的研究。 1.1国外研究现状 国外早期的制动盘是用石棉纤维填充酚醛树脂制造而成的，其中石棉由硅酸盐矿物质得，含有一定数量的结晶水。由于强制制动时制动盘表面瞬间温度可达到500到600摄氏度，所含的结晶水快速遗失，往往造成制动盘制动性能发生热衰退，同时制动盘自身磨损，再加上石棉在加工、使用中其粉尘具有致癌作用，因此石棉制动盘渐渐被禁用。 入门篇 其实各种CAE前处理的一个共同之处就是通过拆分把一个复杂体拆成简单体。这个思路一定要记住，不要上来就想在原结构上分网，初学者往往是这个问题。刚开始学，day1,day2,advanced training 和HELP先做一遍吧。另外用熟24 个快捷键。（快捷键用法见tutuma 版主的精华贴《Hyperworks FAQ》） 做一下HELP里面的教程，多了解一些基本的概念和操作。这样会快点入门。论坛更多的是方法。 划分的方法要灵活使用，再有就是耐心。 1、如何将.igs文件或.stl文件导入hypermesh进行分网？ files\import\切换选项至iges格式，然后点击import...按钮去寻找你的iges 文件吧。划分网格前别忘了清理几何 2、导入的为一整体，如何分成不同的comps？两物体相交，交线如何做？怎样从面的轮廓产生线（line）？ 都用surface edit Surface edit的详细用法见HELP，点索引，输入surface edit 3、老大，有没有划分3D实体的详细例子？ 打开hm,屏幕右下角help,帮助目录下hyperworks/tutorials/hyermesh tutorials/3D element,有4个例子。 4、如何在hypermesh里建实体？ hm的几何建模能力不太强，而且其中没有体的概念，但它的曲面功能很强的.在2d面板中可以通过许多方式构建面或者曲面,在3D面板中也可以建造标准的3D曲面,但是对于曲面间的操作,由于没有"体"的概念,布尔运算就少了,分割面作就可以了 5、请问怎么在hypermesh中将两个相交平面到圆角啊？ defeature/surf fillets 6、使用reflect命令的话，得到了映射的另一半，原先的却不见了，怎么办呢？法1、在选择reflect后选择duplicate复制一个就可以 法2、先把已建单元organize〉copy到一个辅助collector中， 再对它进行reflect， 将得到的新单元organize〉move到原collector中， 最后将两部分equivalence， 就ok拉。 7、请问在hypermesh中如何划分装配体？比如铸造中的沙型和铸件以及冷铁，他们为不同材质，要求界面单元共用，但必须能分别开？ 你可以先划分其中一个部件,在装配面上的单元进行投影拷贝到被装配面上 8、我现在有这样一个问题，曲线是一条线，我想把它分成四段，这样可以对每一段指定density，网格质量会比直接用一条封闭的线好。 可用F12里的cleanup_add point,那里面还有很多内容，能解决很多问题9、我在一个hm文件中创建了一组组装件的有限元模型，建模过程很麻烦，由于失误我把一个很重要的部件建在了另一个hm文件中，请问有没有什么方法把这个部件的有限单元信息转移到组装件的hm文件中呢？ 如果可以，装配关系可以满足吗？盘式制动器的发展与现状
盘式制动器工作原理
制动盘优化设计原稿
盘式制动器的高温裂纹
基于Hyperworks前处理轴承速度及应力分析
盘式制动器结构和原理
制动盘优化设计原稿
初学hyperworks的注意事项和应用技巧
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