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基于多物理场耦合的周盘式制动器制动性能研究
| 论文题名： | 基于多物理场耦合的周盘式制动器制动性能研究 |
| 关键词： | 周盘式制动器;多物理场耦合;四风口冷却;极端工况;制动性能 |
| 摘要： | 制动器作为制动系统的重要组成部分，更是汽车安全行驶的重要保障。为了改善制动器的制动性能，本文以周盘式制动器为研究对象，利用多物理场耦合仿真技术，研究这种新型制动器的制动性能。论文的主要工作如下： 一、制动器多物理场耦合分析前处理。基于热分析基本理论和流场分析计算理论，借助有限元分析软件Ansys，建立了热-结构耦合分析和Fluent有限元流场分析模型，设置边界条件及仿真参数。 二、周盘式制动器和鼓式制动器在常规散热下的热-结构耦合分析。设置制动器常规散热时持续工况和极端工况条件，分析其温升、应力和等效弹性应变情况，探究以上几者之间的映射关系；通过模型仿真，得到温度云图、应力云图和等效弹性应变云图。经分析可知：在持续工况下，相比于鼓式制动器，采用周盘式制动器使温度场、应力场和弹性形变最大值分别下降2.61%、23.68%、8.31%；在极端工况下，分别下降25.63%、12.51%、12.92%。 三、对周盘式制动器进行流固热耦合分析。在制动鼓端面上布置风速40m/s的气流对制动器进行强制对流散热，分析不同数量配置的风口对周盘式制动器的冷却效果；通过仿真分析可知：采用两风口冷却，对比常规散热下的制动鼓温度，在持续工况下降低9℃，在极端工况下降低7.69℃；采用四风口冷却，在持续工况下降低25.29℃，在极端工况下降低41.43℃；因此在制动器冷却结构的设计上，通过增加风口数量可有效地抑制制动器温升。 四、搭建台架，对周盘式制动器在持续工况和极端工况下进行生热特性试验，利用红外热像仪对不同的位置拍摄红外图像，分析图像数据，对比仿真结果可以发现：在两种工况下，实验与仿真数据在所允许的误差范围以内，验证有限元分析的准确性及合理性，为制动器后续优化改进提供理论和实践支撑。 通过上述研究，可见周盘式制动器的制动性能优于鼓式制动器。本文的研究对进一步改善周盘式制动器的制动性能和散热效果，具有重要的参考意义和工程应用价值。 |
| 作者： | 石康 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 苏旭武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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