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客车盘式制动器热-结构耦合分析及其结构优化
| 论文题名： | 客车盘式制动器热-结构耦合分析及其结构优化 |
| 关键词： | 客车;气压盘式制动器;温度场;应力场;优化设计 |
| 摘要： | 制动器是制动系统的重要组成部件和安全部件，它对汽车制动的安全、可靠和舒适性能有至关重要的作用。据相关数据显示由汽车造成的安全事故中，80％是由于车辆制动性能故障导致的。与鼓式制动器相比，盘式制动器制动性能更好，因此，目前货车和客车都在推广使用盘式制动器。但由于盘式制动器制动压力大，制动产生的摩擦热会导致摩擦副热变形，影响接触应力，导致制动盘出现热裂纹，使其使用寿命减少。因此，准确模拟制动器温度场、应力场这一耦合现象对制动器的设计、车辆的使用工况的选择、制动盘的结构优化和制动盘疲劳寿命的预测等都至关重要。 本文以某国产客车及其配套使用的通风盘式制动器为主要的研究内容。首先，本文依据客车和制动盘的实际尺寸建立三维有限元模型，并计算了输入的热流密度和对流散热系数。文中采用顺序耦合方法，应用有限元分析软件分析了客车制动时制动盘温度、应力、形变之间耦合的问题。通过仿真分析得出制动盘的瞬态温度场和应力场的分布规律，分别比较了单次紧急制动和多次连续制动时制动盘在径向和轴向温度分布的差异。随着客车载重的增加，制动盘最高温度也在增加，且呈线性增加;随客车速度的增加，制动盘的最高温度也在增加且前者对制动盘的影响要大。 其次，本文为了研究制动盘结构对其温度场的影响，分别研究了通风孔高度、数目和通风孔角度对制动盘最高温度的影响，通过正交试验对上述三个方面分别进行结构优化，并得到最优结构的制动盘。 最后，将制动盘优化前、后热-结构耦合模型分析结果导入疲劳分析专用软件NCODE的Design Life中，搭建了疲劳流程分析，运用循环系数修正对其进行修正，得到制动盘的优化前、后疲劳损伤情况及疲劳寿命，已达到对优化后结果进行一个验证。 本文通过有限元分析和疲劳预测结合的方法，简化CAE分析流程。通过该方法减少产品开发周期，提高产品的可靠性及经济效益。为汽车其他零部件结构优化以及疲劳分析提供新的分析路径和理论依据。 |
| 作者： | 刘艳 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 吴跃成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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