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汽车气压盘式制动器热-结构耦合分析
| 论文题名： | 汽车气压盘式制动器热-结构耦合分析 |
| 关键词： | 气压盘式制动器;温度场;应力场;热-结构耦合;热疲劳寿命 |
| 摘要： | 随着汽车工业的飞速发展，我国汽车保有量不断增加，交通事故的也更容易发生，汽车安全性越来越受到人们的重视。制动器作为制动系统的核心部件，其制动性能直接影响汽车安全。就目前市场形势来看，盘式制动器的应用越来越广泛，取代传统鼓式制动器的趋势势不可挡。因此对盘式制动器的研究具有重要的意义。而对应用于中重卡、客车和挂车等大载荷车辆的制动力矩较大的气压盘式制动器的研究，其重要性非同一般。 本文在总结了盘式制动器温度场和应力场的研究历程和现状的基础上，以武汉元丰的某款气压盘式制动器为例，推导盘式制动器的三维瞬态热传导方程，根据其实际尺寸，建立物理模型并合理简化，以此建立了制动器有限元模型，在确定其热流输入边界条件和对流换热边界条件之后，应用有限元分析软件ABAQUS进行了制动器紧急制动过程热-结构耦合有限元模拟分析。在模拟计算过程中，考虑了摩擦副移动热源的作用以及制动盘的对流换热系数随转速变化的关系，并考虑了温度场和应力场之间的耦合作用。得出制动器瞬时温度场和应力场的分布特征，采用Manson-Coffin公式对盘式制动器的热疲劳寿命进行了预测，并对影响制动盘寿命的因素进行了分析。 通过对盘式制动器的热-结构耦合有限元模拟分析，研究制动盘在移动摩擦热作用下，同时进行热传导和对流换热这一过程中的瞬态温度场、接触压力场和热应力场的分布特征。紧急制动情况下，温度场呈现出非对称分布，制动盘表面周向和径向存在较大的温差。但是随着制动的进行，制动盘速度减小，制动盘的温度场逐渐接近于轴对称分布。制动过程中的制动盘最高温度分布在制动盘径向的中间位置处，最高温度出现的时间是在制动结束前的某一时刻，最大热应力也出现子在径向的中间位置处，这些是摩擦热源和对流换热综合作用的效果。 本文的分析方法对模拟制动器的制动过程具有参考价值。计算结果为分析制动盘盘裂现象提供依据，为解决制动盘盘裂问题提供理论参考，也为制动盘的优化设计奠定了基础。 |
| 作者： | 汪世义 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 张仪哲;王语风 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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