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楔式制动器的优化设计与制动性能研究
| 论文题名： | 楔式制动器的优化设计与制动性能研究 |
| 关键词： | 楔式制动器;制动性能;制动效能;遗传算法 |
| 摘要： | 当今时代，汽车已经成为人们生活中不可或缺的交通和运输工具。为保障汽车行驶的安全性，研制优良的制动系统已然成为了当今汽车设计的热点。楔式制动器具有效益高、成本低的特点，制动性能优良，在轻量化方面优势突出。本文以商用货车后轮楔式制动器为研究对象，对楔式制动器的结构参数进行了优化设计，并运用有限元方法对其进行了仿真分析，结果显示优化后制动性能得到提升。最后用楔式制动器总成性能台架试验验证了理论结果。主要工作和研究成果如下： （1）运用汽车制动系的结构分析与设计计算方法，对楔式制动器进行了力学分析。对楔式制动器的关键零部件进行了结构设计，包括楔式张开机构、制动鼓、摩擦衬片以及制动蹄。最后运用SolidWorks对其进行了三维建模。 （2）选择制动效能为主要性能指标，根据制动器的制动效能因数的一般方法，推导了楔式制动器的制动效能因数，建立了楔式制动器结构优化模型。运用遗传算法求解了优化模型，并通过对比的方法分析出遗传算法的最优交叉概率和变异概率。结果表明：优化后的制动效能因数得到较大提高。 （3）在楔式制动器结构参数优化的基础上，对优化后的楔式制动器进行了静力学、模态以及热结构耦合三个方面的性能仿真分析。静力学分析结果表明楔式制动器的关键零部件满足强度和刚度的要求。然后对制动蹄和制动鼓进行了模态分析，得到了制动蹄和制动鼓的固有频率以及各阶振型。最后对楔式制动器进行了紧急制动工况以及重复制动工况下的热结构耦合分析，结果表明，与静力学结果相比，热效应下的最大应力比静力学分析的应力大。 （4）根据商用车辆行车制动器技术要求及台架试验方法，计算了制动器性能试验评价指标。进行楔式制动器性能台架试验，将得到的试验数据与仿真结果对比分析，仿真结果与试验结果接近，具有合理性。 综上所述，楔式制动器的结构参数优化后，其制动性能得到提升，仿真结果与试验结果相近，具有理论和实践意义，为后续一系列产品的开发提供了设计经验，可以降低研发成本和设计周期。 |
| 作者： | 万文哲 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 潘运平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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