关 键 词：

含图纸文档 汽车 制动器 结构 有限元分析 图纸 文档

资源描述：

汽车盘式制动器热-结构有限元分析【含图纸文档】,含图纸文档,汽车,制动器,结构,有限元分析,图纸,文档

内容简介：

SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名马贵系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18班指导教师姓名赵雨旸职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车盘式制动器热-结构有限元分析一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义1、研究现状随着汽车工业的发展，汽车作为一种代步工具，已经进入普及时代。车辆保有量的增多，车速的日益提高，人们对其安全性能也有了更高的要求。而与安全性能有关的汽车制动问题，就成为了汽车工程上的重要问题，制动器作为保证汽车安全行驶的重要部件之一，也就成了人们研究的主要项目之一。随着汽车最高车速的逐渐提前，为了适应高速制动条件下摩擦制动器表面高温造成的热衰退及高速制动时带来的噪声污染，在制动器设计开发中必须对其高温工作性能、热衰退及恢复性能及制动时振动情况进行预测分析。要进行上述的预测和分析，利用传统方法就相形见绌了，CAE技术是目前较常用的方法。CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAE软件按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究问题分为线性问题，非线性问题。CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。而有限元法最常用的软件就是ANSYS，本课题将运用ANSYS对盘式制动器在高速制动过程中进行热-结构的耦合分析。国内一些高校在这一领域进行了研究，但他们主要针对制动盘或鼓式制动器进行研究，也有人对湿式多片制动器的温度场进行研究，对于盘式制动器磨擦片的研究特别是对压力分布的研究很少。由于摩擦热导致衬片温度的升高，摩擦系数的变化和磨损加剧以及制动力矩波动使得制动不稳和制动时噪声问题仍未解决。二十多年来，我国摩擦学和材料学者从配方选择、工艺改良、材料变革诸方面做了大量工作。但由于问题本身的复杂性以及技术手段的局限性，该问题并没有得到有效的解决。随着电子计算机技术和有限元方法的发展，为计算制动器温度场提供了有力的手段。因此本课题采用理论分析及有限元方法，对摩擦片复杂的温度场边界条件进行合理简化，建立摩擦片本体温度场及表面压力研究的有限元分析模型，计算出制动器的本体温度场及表面压力场。在国外，经过几十年来的发展和研究，理论已日趋完善，生产气（液）压盘式制动器的技术目前也已经比较成熟，形成了系列产品。例如：博世(Bosch)公司、威伯科（WABCO）公司、阿文美驰公司等每年的产量都在2050万台以上；在欧、美、日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国在此项目上起步较晚，大部分是随着欧系、日系轿车的引进而上马的轿车、微型车用液压盘式制动器，各厂家产品相对单一。气压盘式制动器则大部分是在19992002年间汽车热中上马的生产厂家，国内目前真正形成规模化生产的企业有武汉元丰、浙江万向、一汽四环等，总体上数量不多，但开发气压盘式制动器热火朝天的局面大有愈演愈烈的趋势。综上所述 ，国内对制动器的研究主要还是基于试验方法，通过试验确定系统的动态特性、噪声辐射体等参数，最后再分析论证问题产生的原因，并在该基础上采取一系列改进措施。这种做法不仅提高了费用、延长了开发时间，而且效率也较低。所以今后的研究方向是通过计算机，利用虚拟样机技术、模态分析技术、有限元方法、边界元法、多体系统动力学理论等方法来提高设计分析能力，缩短了新产品的研制开发时间、节省研制开发成本和进行大量试验所需的费用，从而提高产品的市场竟争能力。2、目的、依据和意义随着车速及车流密度的不断提高，汽车的安全问题日益突出。制动器是汽车制动系统的执行部件，它直接关系到汽车的安全行驶。制动器的热-结构场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据，其强度、刚度及动态特性直接影响制动系统的工作特性及使用寿命，影响整车的安全性、舒适性、噪声、操纵稳定性等基本性能。传统的设计方法周期长、成本高，CAD/CAE技术的在制动器设计中的应用，可以大大缩短制动器开发周期、降低开发费用，提高设计质量。在制动器的结构分析中，有限元法由于其能够解决结构形状和边界条件都非常任意的力学问题的优点而被广泛使用，各种汽车结构件都可以用有限元法进行静态分析、固有特性分析和动态分析。将分析结果返回到设计过程中，修改其中不合理的参数，经过反复的优化，使得产品在设计阶段就可保证满足使用要求从而缩短设计试验周期，节省大量的试验和生产费用，它是提高汽车设计的可靠性、经济性、适用性的方法之一。因此，为了保证其设计的精确性和缩短设计周期，基于有限元分析，对它在紧急制动工况下三维瞬态温度场、应力场的耦合分析计算，是非常重要和必须的。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1）研究汽车盘式制动器的组成、结构与设计；（2）建立有限元计算模型；（3）研究汽车盘式制动器的载荷；（4）盘式制动器的有限元结构分析；（5）盘式制动器的有限元热分析；（6）盘式制动器的有限元热-结构耦合分析。2、拟解决的主要问题（1）盘式制动器主要参数的测量；（2）盘式制动器制动时的受力分析；（3）运用ANSYS建立制动盘和制动衬片的三维实体模型；（4）运用ANSYS对盘式制动器的关键零件进行有限元静态分析，重点进行强度分析；（5）运用有限元分析软件ANSYS进行动态分析；（6）运用ANSYS进行温度场分析、接触分析以及热-结构耦合分析；三、技术路线（研究方法）调查研究研究结构分析与热分析的基本理论盘式制动器尺寸数据的采集、分析、处理利用ANSYS建立三维实体模型得出分析结论利用ANSYS对盘式制动器主要零部件进模态分析利用ANSYS对盘式制动器主要零部件进行热分析利用ANSYS对盘式制动器主要零部件进行结构分析对模型进行热-结构耦合分析 四、进度安排（1）调研、资料收集，完成开题报告 第1、2周（3月2日3月15日）（2）研究汽车制动器的设计步骤与设计方法，分析汽车制动器受力情况 第3周（3月16日3月22日）（3）建立盘式制动器有限元模型 第4、5周（3月23日4月5日）（4）对盘式制动器进行有限元结构分析 第6、7周（4月6日4月19日）（5）对盘式制动器进行有限元热分析 第8、9周（4月20日5月3日）（6）对盘式制动器进行有限元热-结构耦合分析 第10、11周（5月4日5月17日）（7）完成设计说明书的撰写 第12、13周（5月18日5月31日）（8）对分析程序与设计说明书进行修改 第14周（6月1日6月7日）（9）毕业设计（论文）审核、修改 第15、16周（6月8日6月21日）（10）毕业设计（论文）答辩准备及答辩 第17周（6月22日6月28日）五、参考文献1刘惟信.汽车设计.M.北京:清华大学出版社,2004:685-711.2刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算M.北京:清华大学出版社,2004:57-74.3王望予.汽车设计M.北京:机械工业出版社,2007:257-285.4张国智.热力学有限元分析实例指导教程M.北京:机械工业出版社,2007:18-31.5叶先磊.ANSYS工程分析软件应用实例M.北京:清华大学出版社,2004:144-230.6宋勇.精通ANSYS7.0有限元分析M.北京:清华大学出版社,2004:84-332.7黄健萌.盘式制动器热结构耦合的数值建模与分析J.机械工程学报,2008 ,44(2):145.8 盛勇生.面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析J.机械设计与制造,2007,11:87-89.9 黄健萌.盘式制动器热结构耦合的数值建模与分析J.机械工程学报,2008,44(2):145-151.10田正兵.盘式汽车制动器的有限元模态分析J.北京工商大学学报(自然科学版),2007,25(5):12-42.11 华林. 汽车气压盘式制动器瞬时温度场研究J.润滑与密封,2007,32(5):8-11.12汪成明.盘式制动器制动时的热应力分析J.合肥工业大学学报,2007,30(11):1436-1439.13 韩建. 盘式制动器的热分析J.机械设计与制造,2008,(10):180-181.14 CHOIJH, LEEI. Transient thermoel analysis of disk brake