本文结合吉林省汽车产业发展专项基金项目,为突破目前国内鼓式制动器自主研发能力相对较弱的局面,进行了基于多物理场耦合的鼓式制动器关键技术的研究。以多刚体与多柔体动力学、热弹性力学等为理论基础,采用模态综合、有限元和优化设计等方法建立了鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机。通过对鼓式制动器进行的动力学仿真分析以及台架验证试验,表明此虚拟样机能正确模拟真实环境下制动器的工作过程,可以获得不同制动工况下制动器的动力学性能。为考察对制动效能有重要影响的接触压力分布规律以及结构场的应力、应变情况,建立了鼓式制动器接触分析模型。利用有限元分析技术对鼓式制动器进行了接触分析,得到了接触压力、应力、应变分布规律。分析了制动鼓开裂失效的原因。为进一步贴近鼓式制动器的实际工作状况,找到制动鼓开裂原因,在综合考虑结构场的压力、应力应变和温度场的基础上,进行了鼓式制动器热结构耦合场分析。得到了结构场与温度场的耦合作用结果,分析了压力、应力应变、温度的分布规律及三者间的相互耦合作用规律。找到了制动鼓开裂失效的原因。台架验证试验和材料检验实验表明,所进行的多物理场耦合分析能够真实反映鼓式制动器的实际工况。搭建了鼓式制动器数字化分析平台,实现了鼓式制动器数字化建模与分析过程的自动化,为鼓式制动器的自主研发提供了仿真技术的支持。本文的创新性工作主要包括以下几点:(1)通过理论计算分析方法、数值仿真技术,结合制动器台架试验和材料试验,提出了基于多物理场耦合的鼓式制动器的虚拟样机数字化分析技术,搭建了鼓式制动器数字化分析平台,为鼓式制动器的自主研发提供了仿真技术支持。(2)建立了以制动鼓、制动蹄和摩擦片为柔性体,制动凸轮、导轮为刚性体的鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机,并进行了制动效能分析。(3)采用了运动学、动力学、摩擦学和热结构耦合的综合分析技术,把数字化技术与试验技术结合起来建立鼓式制动器热结构耦合仿真分析模型,将压力、温度及应力应变作为统一的耦合问题来分析,研究鼓式制动器压力场、温度场、应力应变场之间的耦合作用关系。课题研究工作得到了吉林省汽车产业发展专项基金项目的资助。