论文部分内容阅读
制动系统是影响汽车安全性能的重要组成部分,其中制动器是核心元件,直接影响汽车的行驶安全。当前盘式制动器在汽车制动系统中的应用已经非常普遍,因为其热稳定性好、制动力平稳。而基于盘式制动器的摩擦制动原理,制动时的热—结构耦合特性对制动器的热疲劳寿命、共振嚣叫等有着重要的影响。基于这样的背景,本文将某轿车的前轮盘式制动器适当简化,利用有限元软件对紧急制动工况下的制动盘热—结构耦合特性作了仿真,并进行热疲劳寿命预测,最后对制动器进行了模态分析。论文的主要研究工作如下: (1)综述了盘式制动器热—结构耦合及振动噪声的国内外研究现状,对摩擦生热理论、接触理论、热传导理论等作了简要归纳。 (2)建立了某轿车前轮盘式制动器的三维简化模型,结合热—结构耦合理论,确定了计算所需要的热边界条件及位移边界条件。 (3)基于摩擦副之间摩擦热的产生规律及热流分配原则,运用ABAQUS软件建立了盘式制动器热—结构耦合的有限元模型,模拟制动器的制动过程,得到紧急制动工况下制动盘的温度场和应力场的分布规律。仿真结果表面,高温度区、高应力区都出现在接触区域的摩擦半径周围,并沿径向向两侧减小,轴向及径向的温度梯度较大,三向应力中周向应力是制动盘承受的主要应力分量。 (4)根据仿真结果,确定了制动盘最容易失效的部位在应力最高的区域,并利用Manson-coffin公式估算了制动盘在紧急制动工况下的热疲劳寿命。 (5)研究了制动钳体与制动盘的振动模态,运用Hypermesh软件分别提取它们的前十阶模态,由于制动钳体与制动盘存在相近频率,且都接近制动器尖叫频率,容易引发共振导致制动尖叫,通过对制动盘结构参数作出调整,错开了两零件的固有频率,从而起到了隔振及避免嚣叫的作用。 本文的研究内容可以为制动器的实验研究,材料选用或结构优化提供参考。