论文部分内容阅读
鼓式制动器是一种常见的保障汽车行驶安全的核心部件,而其工作时所必须历经的应力场-温度场耦合的高度非线性过程,会导致摩擦片热衰退失效,以及制动鼓疲劳破裂事故。本论文基于热-力耦合理论,对鼓式制动器进行必要简化建模,以温度场和应力场对制动鼓的协同作用机制为主题,采用直接耦合方法对制动鼓在紧急制动、重复制动和持续制动等三种工况下进行仿真分析和讨论。(1)紧急制动工况模拟汽车以60km/h的初速度进行紧急制动直至停车。仿真结果表明,制动鼓内表面温升波动较大,并且初期易出现高温闪点;在巨大促动力作用下,制动器有可能出现制动抱死现象,严重影响制动性能。(2)重复制动工况根据《货车、客车制动器台架试验方法》(QC/T479-1999)进行模拟仿真。结果表明,制动鼓最高温度达到300°C以上,制动器会因为高温出现制动效能严重下降,发生热衰退;并且在拉、压应力交变作用下,在制动鼓内表面容易萌生疲劳裂纹,最终导致制动鼓破裂失效。(3)持续制动工况模拟汽车在下长坡时持续制动,并保持恒定车速行驶的情况。在该种工况下,制动鼓一直处于摩擦状态,其温度会不断上升,高温又会进一步增大制动鼓内部应力,制动热衰退是其失效的主要原因。三种常见制动工况的热-力耦合分析结果都表明:制动鼓摩擦温升和应力分布对制动鼓性能的影响较大,且影响机理也不尽相同,但均可采用可能的强制降温措施提高制动鼓的安全制动效果;而为了降低制动鼓疲劳破裂风险,则需要提高制动器品质,注意行车速度不能过大,尽量避免频繁制动,为制动器加装散热装置等等。