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电动汽车盘式制动器的热-结构耦合分析与优化
| 论文题名： | 电动汽车盘式制动器的热-结构耦合分析与优化 |
| 关键词： | 电动汽车;盘式制动器;热-结构耦合分析;有限元分析;近似模型;优化设计 |
| 摘要： | 电动汽车盘式制动器作为制动系统的核心部件,它直接影响汽车的安全性。制动时,摩擦副表面会产生大量的热量,它会使制动器产生高温、工作表面氧化和热疲劳磨损,可能会导致制动盘热裂纹和热衰退等问题的出现,从而使制动器的使用寿命降低和造成安全隐患。因此,对电动汽车盘式制动器进行热—结构耦合分析具有重要意义。 本文以某电动汽车前轮盘式制动器为例,进行了电动汽车盘式制动器热-结构耦合分析与优化的研究。 首先,按照实际几何尺寸,在ABAQUS中建立了电动汽车盘式制动器的热-结构耦合仿真所需的三维模型,并且在保证分析精度的前提下对整个模型进行了适当的简化以及网格的划分。利用经验公式和理论公式对分析所需要的边界条件进行了计算。 然后,利用上述建立好的有限元模型进行紧急制动下的热-结构耦合仿真分析,揭示了热机耦合状态下的瞬态温度场、应力场的分布情况。在紧急制动工况下,制动盘的温度场首先出现了明显的非轴对称分布,在径向和轴向上都存在较大的温度梯度,而在周向上温差较小。随着制动时间的增加,制动盘的温度场分布将逐渐趋于轴对称。制动盘的等效应力呈周期性上升主要是由于对流热换核摩擦生热的作用,而且制动盘和摩擦块的最大应力的位置都位于接触面的中间位置。 最后,利用试验设计建立简化优化计算的近似模型。采用最优拉丁超立方对优化变量进行抽样,然后通过计算得出的数据构造二次响应面模型,以此来建立最大应力、最高温度以及最大力矩的近似模型。应用Isight中的Pointer算法,以最大制动力矩为目标,以最高温度、最大应力和制动时防止出现前轮抱死而出现打滑现象的最大制动力矩作为约束条件,以制动盘的四个结构参数为设计变量来进行优化。对优化的结果进行重新分析来验证优化结果的有效性。结果表明,在保证强度和温度的前提下,增大了制动力矩,减少了制动盘和摩擦块的总体积和质量,达到了优化效果。 |
| 作者： | 徐俊波 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 尹安东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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