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分体式轮装制动盘结构设计及成型工艺研究
| 论文题名： | 分体式轮装制动盘结构设计及成型工艺研究 |
| 关键词： | 制动盘;结构设计;数值模拟;铸造仿真 |
| 摘要： | 在轨道交通建设快速发展的今天，为了有效降低企业运营成本，设计具有我国自主知识产权的分体式轮装制动盘结构，并合理地设计其铸造成形工艺，对确保铸件质量，节约生产成本具有重要意义。本文基于六点定位原理开展盘体及其连接附件之间的定位结构设计，利用Solidworks软件对四种不同连接结构分体式轮装制动盘进行建模。基于数值模拟技术，对四种结构分体式轮装制动盘进行热-应力耦合仿真分析，根据分析的结果，完成了分体式轮装制动盘结构及其成型工艺协同设计。 本文的主要研究内容及结论如下： （1）综合考虑散热筋、分体连接结构等组成元素，在满足散热特性以及六点定位原理等作用的前提下，完成了分体式轮装制动盘的结构设计，从安装便捷性、可靠性、铸造工艺性和机加工工艺性等几方面总结了四种结构分体式轮装制动盘的优缺点。 （2）利用顺序耦合的计算方法，在初速度120km/h的三次紧急制动工况和常规制动工况下，四种结构的制动盘最高温度达到275.55℃和229.3℃，最高温度均出现在制动盘的摩擦面上，最低温度出现在散热筋端部位置，其摩擦面的最高温度低于规定的许用温度350℃。栓接式、榫接式、插入式、搭接式的最大第一主应力在三次紧急制动工况下分别为231MPa、142MPa、730MPa、305MPa，在常规制动工况下分别为105MPa、97MPa、650MPa、221MPa，除了榫接式分体轮装制动盘，其余三种结构分体盘均符合对应温度下的安全许用应力标准。 （3）利用ProCAST铸造仿真软件对制动盘进行模拟浇注，经过网格划分、前处理、后处理等环节，综合考虑充型、温度场和缩孔缩松分布的特征，分析缺陷出现的位置及产生的原因，为优化工艺方案提供理论基础。通过在铸件顶部加入缩颈式明冒口，增强铸件的自补缩能力。最后用ProCAST软件对优化后的工艺进行数值模拟，获得了内部无缩孔缩松的蠕墨铸铁分体式轮装制动盘的铸造成型工艺。 本文取得的研究成果为我国分体制动盘的产业化生产提供了理论依据。 |
| 作者： | 孙泽远 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨智勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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