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基于ansys的盘式制动器结构分析与优化姓名：王瑜斌学号：14721631指导老师：胡小梅

汽车的制动器作为汽车的重要部件，其制动的性能好坏直接影响到汽车行驶的安全性。在这里通过有限元技术对盘式制动器的钳体和制动盘进行强度分析和模态分析，并进行相应的优化研究。盘式制动器定钳盘式制动器的工作原理三维模型制动钳体制动盘摩擦衬块

采用四面体单元对盘式制动器的内外制动钳体和摩擦衬块底板，摩擦衬块划分网格,对活塞和制动盘采用六面体单元类型划分网格。制动盘材料参数制动盘参数设置包括各个部件的材料、密度、弹性模量和泊松比，如表1所示。边界条件的设置：

边界条件包括载荷和约束的设置，通过对制动盘的结构，工作原理，受力分析进行载荷约束设置：

汽车最大制动力矩公式约束的设置1）从CATIA导入到ansys中,为了简化模型，将制动钳体上的4个螺栓及螺母模型去除掉，而采用刚性单元的螺栓连接来约束孔的6个自由度；钳体的下部份两个孔是通过2个螺钉固定在车桥上的，因此要约束这两个孔的6个自由度。2）制动时通过液压油推动活塞，再推动摩擦块压向制动盘，因此约束住活塞和制动块的的3个旋转自由度和X、Z方向的平动自由度；约束的设置3）约束制动盘的X、Y、Z的3个平动自由度和X、Z的旋转自由度，使制动盘只能绕Y轴进行转动。

将有限元模型导入ANSYS中进行有限元分析。得到制动钳体的应力云图如图所示，最大的应力值为123.816MPa，出现在钳体的四个螺栓连接处，而最大应力出现在此处的原因也是孔的应力集中。应力分析：应力最大处制动钳体应力云图应力分析：

制动盘的应力云图，从图中可以看出制动盘的最大应力13.7039MPa，出现在摩擦衬块和制动盘的接触地方。制动盘应力云图应力最大处在分析制动器工作的受力状态时，强度校核时以最大拉应力为强度准则，查表1得到各材料力学性能参数，如表所示。强度分析表1材料的力学性能根据许用应力计算公式，安全系数n取2，钳体的许用应力为290/2=145，制动盘的许用应力250/2=125，钳体，制动盘最大应力均小于其材料的许用应力。满足强度要求！模态分析盘式制动器的实际模型与理论模型之间存在差异,所以在进行分析时,做出一系列假设:(l)假设盘式制动器的材料是均匀的各向同性材料;(2)不考虑制动过程中温度变化对材料性能的影响;(3)不考虑制动器组成部分之间的影响模态分析对制动盘和制动钳体进行模态分析可以得到他们的固有频率和模态振型。制动钳的第4阶模态制动盘的第10阶模态图对制动盘和制动钳体进行自由模态分析，运用ANSYS软件的BlockLanczos模态分析方法，计算提取11阶模态，结果如表所示。钳体和制动盘的10阶模态的固有频率固有频率非常接近！制动钳体的优化：

采用变密度法对制动钳优化，选择材料密度作为设计变量，以制动钳30%体积约束作为约束条件；钳体的第4阶固有频率和制动盘的的第9阶和10阶固有频率接近，将第4阶的固有频率作

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