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研究汽车盘式制动器热和力学性能的优化设计制动系统是汽车最重要的系统。
如果制动失败，结果是很可怕的。
制动系统实际上是能量转换装置，将汽车的动能转换为热能。
典型的制动系统包括盘式制动器和鼓式制动器。
汽车上使用的是两个完整的独立的制动系统。
他们是行车制动和驻车制动。
行车制动在减速，停车，或正常行驶时驻车起作用。
他们通过司机踩踏和放松制动踏板来实现。
制动器的主要目的是在无人看管是保持车辆平稳停止。
驻车制动是在拉起手刹或制动脚踏板时由机械操纵的。
盘式制动器因为产生的热和停车时的机械载荷很容易引起噪声和震动问题。
这种噪音，震动和NVH现象不仅不舒服，而且很危险。
此外，由于热摩擦产生的温度变化，导致制动盘和转子之间摩擦转变和垫衬材料机械压力系数变化。
压力变化是一种非线性现象，正如摩擦现象是一般非线性耦合问题。
特别是在汽车盘式制动系统中热抖动噪声振动是非线性耦合问题。
这些现象也共享核心设计等因素，如转子和衬里之间的压力分布，转子的形状和刚度，空气排气口组成，散热的性能和摩擦的变化。
因此，应在考虑和分析抖动和噪声的同时优化盘式制动器的设计。
当出现严重的摩擦加热超过一定的转子和垫之间的滑动速度（临界速度）时，会发生热弹性形变。
一些关键的因素，如临界速度，外部温度，运动时阀板厚度变化可能会导致制动盘的热变形。
此外，频繁制动也能诱导制动器的高热。
这些情况导致较高的热变形和热点，这是热颤动的原因之一。
一个相对高强度，低频率的震动，应该是从盘式制动系统通过枢纽，悬浮驱动，方向盘，刹车踏板和地板。
此外，频繁和高温热点结合，很容易导致物质损失，其中包括制动盘表面裂纹的产生。
该热点现象，也称为摩擦性热弹性不稳定，被Barber首次发现并应用到摩擦系统。
Lee和Barber解决了假设随着时间推移，在温度和应力场的扰动成倍增加的TEI 问题。
他们表明，不稳定的发病总是由一个反对称的对应圆周屈曲变形模式导致热点在制动盘两侧交替。
此外，使用汽车盘式模型，他们发现，由两个半空间模型计算的临街转速高出实验。
基于有限元法的汽车盘式制动器蠕动颤振建模与分析张立军;徐杰;孟德建;余卓平【摘要】采用有限元方法研究汽车盘式制动器发生蠕动颤振时的非线性动力学特性.制动钳振动的时域、频域和相图特征的仿真与试验结果均非常相似,验证了仿真模型的正确性.分析发现盘块摩擦副会交替地处于黏着和滑动两种状态,每个周期内的能量转换关系也符合典型的黏滑振动特征,从黏着转变到滑动状态时接触面内各节点存在复杂的状态转化过程.发生颤振时,盘块间切向摩擦力随着黏滑振动周期在最大静摩擦力和滑动摩擦力间波动.制动钳切向振动加速度幅值最大,呈现明显的阶次关系;黏滑振动频率与系统的固有频率非常接近,振型也非常相似,证明黏滑振动与系统固有属性密切相关.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2018(040)008【总页数】10页(P926-934,988)【关键词】盘式制动器;蠕动颤振;黏滑振动;有限元法;整车试验【作者】张立军;徐杰;孟德建;余卓平【作者单位】同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学智能型新能源汽车协同创新中心,上海 201804;;【正文语种】中文前言汽车制动器摩擦颤振是一种在极低车速和较低制动压力下,由制动器摩擦振动激发的非线性振动噪声问题[1-3]。
近年来,随着全球范围内自动变速汽车的加速普及,和城市交通拥堵情况日益加剧,制动器摩擦颤振问题日益突出,成为困扰工业界和学术界的前沿难题。
制动颤振的发生机理复杂,影响因素众多,大多数研究认为制动盘-摩擦块间的黏滑自激振动是引起制动颤振的根本原因[4-5]。
为了更深入地分析摩擦颤振的关键影响因素,获得有效的控制措施,建立面向对象的制动器摩擦颤振模型,进行制动颤振性能预测与改进措施评价,正在成为业界的研究热点问题。
目前,针对制动颤振的仿真主要包括基于多体动力学和有限元方法的瞬态动力学分析。
多体动力学模型一般包含制动器以及转向节、下摆臂等悬架部件[6],部分模型还通过集总弹簧和质量来模拟轮胎[7]。
汽车浮钳式盘式制动器有限元分析作者：张兴唐昳来源：《科技创新导报》2013年第02期摘要：盘式制动器由液压控制，随车轮转动，具有散热快、重量轻、构造简单、调整方便，制动效果稳定等优点。
该文对制动器进行有限元分析，并对结果进行分析。
关键词：盘式制动器 ANSYS 有限元分析中图分类号：U463.51+2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-01汽车制动系统是汽车行驶的一个重要的主动安全系统，其性能对汽车行驶安全有着重要影响。
浮钳式盘式制动器在制动盘一侧设有加压机构，可在制动盘的另一侧产生压紧力。
1 制动器有限元模型建立将CATIA软件中建立的浮钳式盘式制动器三维模型导入ANSYS中。
首先简化模型，采用10节点四面体单元作为划分网格类型，可在边缘和高应力处细化和改善网格。
活塞的网格节点数为25995，单元数为13160，制动钳钳体的网格节点数为36535，单元数为18526。
活塞及钳体的有限元模型如图1，图2所示。
2 材料属性的添加设定弹性模量和泊松比，其中活塞采用的材料为08AL，钳体采用QT500-7，活塞的弹性模量（Gpa）190，制动钳钳体为173，泊松比活塞为0.25，制动钳钳体为0.3。
3 载荷和约束的施加活塞液压缸的制动压强直接均匀作用在活塞上，压强P=2 mpa。
制动钳钳体的油缸内壁受到均匀分布的液压压强P，油缸内直径D=56 mm，制动盘反作用力通过外侧摩擦块对钳体产生一个推力F=10231 N，载荷均布在衬块底板与钳体接触处。
各零件的约束条件施加情况为：活塞只能沿着液压缸内径X方向作平动，所以需要约束Y，Z方向的平动和三个转动；制动时，可使钳体沿着平行导向销的轴向运动，通过自定义来约束沿Y，Z轴方向运动和绕XYZ的转动，5个自由度。
4 仿真计算与结果分析有限元分析结果如图3，图4所示。
在应力云图中可知，活塞受到的最大冯氏应力为64.748 mpa，应力最大处为活塞壁底部边缘。
一、三维模型的建立在建立热-结构耦合分析模型时，做如下假设：(1) 盘、片接触界面为理想平面；(2) 作用在制动片背面的压力均匀分布；(3) 内外两侧的制动片所产生的热负荷相等，即温度场对称于制动盘中心平面；(4) 忽略材料磨损的影响，认为动能全部转化为摩擦热而被摩擦副吸收。
在计算时，把制动盘与摩擦片的热流输入都当作边界热流输入来处理，则摩擦表面输入热流密度满足：rttrptrvtrptrq⋅⋅⋅=⋅⋅=)(),(),(),(),(ωµµ 式(1) 式中μ—制动盘与摩擦片间的摩擦系数；p(r,t)—摩擦表面上的比压，这里视为常数，MPa；v(r,t)—零件的相对移动速度，m/s；ω(t)—制动盘角速度，rad/s；r—径向坐标，m。
(5) 摩擦片作为强度热源；(6) 盘、片接触区域内界面温度相等；(7) 轮胎与地面之间的附着系数以及滑移率在制动过程中没有发生变化，车轮处在纯滚动运动状态。
根据实际情况，摩擦片不动，制动盘作圆周运动，故对摩擦片背面施加x、y轴两个方向的固定约束。
盘的中心平面沿z 方向轴向固定约束。
由于盘的内孔与轴相连接，故在内圆侧面施加z轴方向的固定约束对于为了模拟减速运动而建立的参考点，只释放其周向旋转的自由度，其他方向的自由度均被约束。
而整个模型的载荷，只是在摩擦片的背面施加压力载荷。
在直角坐标系原心处建立参考点，建立参考点与制动盘内圈的刚性接触关系。
首先在参考点施加初始运动角速度场，之后施加减速度载荷，同时约束参考点其他方向的速度自由度，这样便实现了制动盘的减速运动二、输入热流三、摩擦片外表面施加均匀压力载荷，设定初始温度和角速度变化规律公式四、耦合仿真分析1 紧急制动工况下制动盘的温度场分析（1）制动盘表面径向温度分布（2）制动盘表面轴向温度分布（3）制动盘表面周向温度分布2 紧急制动工况下制动盘的等效应力场分析（1）制动盘表面沿径向的节点等效应力分布（2）制动盘表面沿轴向的节点等效应力分布（3）制动盘表面沿周向的节点等效应力分布3 紧急制动工况下制动盘的三向应力场分析（1）制动盘表面的径向应力分布（2）制动盘表面的轴向应力分布（3）制动盘表面的周向应力分布五、重复制动工况下盘式制动器热-结构耦合分析1 重复制动工况的定义2 相关边界条件的确定3 重复制动工况下制动盘的温度场分析（1）首个制动周期制动盘的温度场分布（径向、轴向、周向）（2）重复制动15次制动盘的温度场分析4重复制动工况下制动盘的温度场分析（1）首个制动周期制动盘的等效应力分布（径向、周向、轴向）（2）重复制动15次制动盘的等效应力分布5重复制动15次制动盘的三向应力分量对比分析六、制动盘的寿命研究七、改进结构1温度场分析2应力场分析3寿命研究。
基于ANSYSWorkbench的汽车盘式制动器性能分析基于ANSYS Workbench的汽车盘式制动器性能分析引言：随着汽车行业的快速发展和技术的不断进步，制动系统作为汽车安全的重要组成部分之一，其性能分析和优化显得尤为重要。
盘式制动器作为应用广泛的一种制动系统，具有较高的制动效率和稳定性。
本文基于ANSYS Workbench平台，针对汽车盘式制动器的性能进行了详细分析，旨在提高汽车制动系统的制动效果和安全性。
背景：盘式制动器是目前汽车制动系统中使用最广泛的一种制动器。
它由刹车盘、刹车钳、刹车片等组成，通过刹车钳将刹车片夹紧在刹车盘上，利用摩擦产生的阻力来实现制动效果。
然而，盘式制动器在长时间高温工况下容易出现刹车片和刹车盘的热膨胀、磨损、裂纹等问题，严重影响了制动器的性能和安全性。
方法：本文采用ANSYS Workbench软件进行盘式制动器的性能分析。
首先，建立了盘式制动器的三维模型，并导入到ANSYS Workbench平台中。
然后，通过网格划分、材料参数设置、边界条件的设定等步骤对盘式制动器进行预处理。
接着，运用有限元方法对盘式制动器的应力和温度分布进行模拟计算。
最后，通过结果分析和对比，得出有关盘式制动器性能的相关结论。
结果与讨论：通过对盘式制动器进行应力分析，可以得到盘式制动器在工作过程中的应力分布情况。
结果显示，在制动过程中，刹车片对刹车盘施加了大的接触应力，而刹车盘则承受了均匀分布的应力。
这些应力对制动器的磨损和热裂纹等问题具有重要影响。
同时，在温度分析中，可以通过计算刹车片和刹车盘的温度分布情况，了解制动过程中产生的热量。
结果显示，在长时间高温工况下，刹车片和刹车盘的温度会显著升高，造成制动效果下降和刹车系统失灵的风险增加。
结论：通过ANSYS Workbench平台的性能分析，我们可以得到汽车盘式制动器的应力和温度分布情况，找出制动器的潜在问题。
在这基础上，可以采取相应的优化措施，如使用高性能材料、改善制动器散热系统等，以提高制动器的制动效果和安全性。
制动盘有限元分析及试验研究作者：邱星缪翠娟黄晖蔡志武刘洲余显忠来源：《科技创新导报》2011年第13期摘要:对某车型制动盘,根据有限元分析方法,建立了完整的有限元模型;对其进行静强度分析,并做了试验验证,有限元仿真结果与试验结果对比,有很好的一致性,为该制动盘的设计开发提供了理论依据。
关键词:制动盘静强度模态有限元分析试验中图分类号:U266 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0126-01汽车制动盘是制动器的关键零件之一,在汽车开发过程中,对制动盘进行相关有限元分析,能起到指导设计,缩短开发时间和降低开发成本的作用。
有一些研究工作者对制动盘的开发做了大量的工作,如王良模等基于有限元理论和方法,利用有限元分析对某制动盘进行模态分析,得到其固有频率和振型[1]。
李衡等建立了三维瞬态结构应力有限元模型,模拟了制动器的制动过程[2]。
本文以某国产车型的制动盘为对象,建立了三维有限元模型,从模态和静强度两方面进行了分析,评估其性能,并做了相应的试验验证,为制动盘的工程运用提供了理论支持。
1 制动盘有限元模型建立1.1 模型描述及材料参数制动盘的结构如图1所示,主要包括:上下底环,中环和顶环等部分。
主要采用六面体划分网格,控制单元尺寸大小为4～6mm,其整个分析模型共包含36822个节点,25502个单元,如图1所示。
该制动盘材料采用灰铸铁HT250,其材料特性如表1所示。
1.2 静强度计算边界条件设定制动盘的静强度计算分为两种情况,如图2Ａ所示,一种为轴向加载,约束制动盘顶环的平动自由度,在卡钳与上底环接触区域施加轴向力,根据经验设计,给定其受到最大轴向力为:轴向力=油管压力×活塞作用面积×油缸数目×摩擦系数=19.72×(3.14×63.5×63.5/4)×1×0.41=25592(N)另一种为径向加载,约束底环六孔的全部自由度,在卡钳中心位置施加切向力,给定其受到最大的径向载荷为汽车最大重力的1.2倍,如图2B所示。
10.16638/ki.1671-7988.2018.19.013基于ANSYS Workbench的汽车盘式制动器性能分析桑振竹，丁振森，杨行，李浩燃，许豪（长安大学汽车学院，陕西西安710064）摘要：汽车的安全性是汽车设计和制造的第一指标，而汽车的制动可靠性是衡量汽车安全标准的重要因素。
全文基于汽车制动理论，通过CATIA三维建模软件建立制动盘的三维模型，然后根据有限元原理，利用ANSYS Workbench软件平台对影响汽车盘式制动器制动性能的主要因素进行研究和分析，文章主要对制动盘做静力分析和模态分析，结果表明该制动盘的性能基本满足要求。
关键词：制动盘；有限元；结构静力学分析；模态分析中图分类号：U463.5 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)19-37-03Performance analysis of automobile disc brake based on ANSYS WorkbenchSang Zhenzhu, Ding Zhensen, Yang Hang, Li Haoran, Xu Hao（Chang'an University school of automobile, Shaanxi Xi'an 710064）Abstract:The safety of a car is the first index of automobile design and manufacture, and the reliability of automobile braking performance is the most important factor to measure the automobile safety standard. The full text is based on the theory of automobile braking, firstly, a three-dimensional model of frame was established in CA TIA. Then, based on the finite element principle, the structural static analysis and modal analysis was done by using the ANSYS Workbench software. The results show that the performance of the brake disc meets the requirements basically.Keywords: Brake disc; Finite element method; Structural static analysis; Modal analysisCLC NO.: U463.5 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)19-37-03引言本文以盘式制动器为研究对象，在CA TIA中建立三维模型并导入ANSYS Workbench中，对其零部件进行了强度及模态分析，得出了零部件所受的最大应力、固有频率及振型[1]。
基于有限元方法的陀螺仪的盘型制动系统的尖叫分析作者：Jaeyoung Kang【摘要】本文对一辆车的制动系统中旋转阀瓣接触两个固定垫的动力失稳性进行了研究。
在现行的近似几何中，盘被有限元分析法以帽盘型结构为模型。
从参考坐标系和移动坐标系见的坐标变换，对盘和垫之间的接触运动学进行了阐述。
通过引入统一的二维网的方法来构造阀瓣相应的陀螺矩阵。
陀螺仪的非保守性制动系统的动力不稳定性是对系统参数的数值预测。
结果表明, 尖叫声倾向于转速，转速取决于参与尖叫声模式下的振动模式。
而且,它强调摩擦系数的负斜率对在盘的面内扭转模式下产生尖叫声起着至关重要的作用。
【关键词】陀螺仪；盘型制动；制动尖叫；耦合模式1.介绍盘式制动尖叫已经被许多学者研究了数十年。
通过对尖叫机械的研究积累了许多有价值的信息。
Kinkaid等[1]提供了关于各种盘型制动尖叫研究的概述。
Ouyang 等[2]发行了以汽车盘型制动尖叫的数值分析为集中研究的评论性文章。
他们显示一个主要研究制动尖叫的方法，是线性稳定分析。
从线性化的运动微分方程来看,真正的部分特征值被计算出来，用于决定均衡的稳定性。
在文献中，有两个关于线性尖叫分析的主要方向：静态平稳的复杂特征值分析——滑动平稳[3–8]和旋转制动系统的稳定性分析[9–12,14]。
固定盘和垫的静态的滑动稳定的稳定性分析提供尖叫原理作为频繁摩擦领域里的合并模式的特性。
Huang等[6]使用本征值摄动法发展必要的条件没有直接的本征结果。
Kang等[7]推导了盘对之间的合并模式的封闭解。
由于固定盘假设,有限元(FE)方法被容易地应用于上面提到的评论性文章[2]. 同样的，Cao 等[13]从一个有移动垫和固定盘的FE盘型制动模型模型研究了移动荷载效应，因此,陀螺仪的影响被忽视了。
Giannini等[15,16]验证其合并模式行为,通过使用实验尖叫频率作为尖叫开始。
另一方面，旋转盘型制动的稳定性已经调查了分析的方法。
