盤式制動器熱力耦合瞬態(tài)溫度場仿真與分析.pdf

1、汽車的制動系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)中舉足輕重的系統(tǒng),其性能的優(yōu)劣直接決定整個(gè)汽車的最大制動速度。汽車制動的本質(zhì)是是制動盤和摩擦片的摩擦,制動盤和摩擦片的摩擦是個(gè)復(fù)雜的問題,其涉及到摩擦學(xué),材料學(xué),機(jī)械學(xué),熱力學(xué)等多個(gè)學(xué)科,制動盤和摩擦片的摩擦問題就是完全熱力耦合問題,溫度場和應(yīng)力場的求解必須同時(shí)求解。
　　本文基于計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)建立制動盤摩擦片瞬態(tài)溫度場模型,求解出制動盤和摩擦片在單次緊急制動工況下的溫度場和應(yīng)力分布。找到了溫度和應(yīng)力的

2、耦合關(guān)系。并基于控制變量法,分析了六大參數(shù)對溫度場和應(yīng)力分布的影響。通過對比同行的數(shù)據(jù)和模型驗(yàn)證了本文模型的正確性和可靠性。最后基于溫度場的分析結(jié)果對現(xiàn)有制動盤摩擦片提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn),并運(yùn)用仿真手段對改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析。這對于制動器的仿真、研發(fā)和制造具有重要的意義。
　　首先,本文建立制動盤摩擦片完全耦合瞬態(tài)熱應(yīng)力分析模型,得到了制動盤和摩擦片在整個(gè)制動過程中的溫度、位移、應(yīng)力、接觸狀態(tài)和接觸壓力。
　　其次,運(yùn)用控制

3、變量法,建立了十八種制動盤和摩擦片溫度場模型,完成了六大參數(shù)對溫度場和應(yīng)力場的影響分析,并給出了詳細(xì)的分析和解釋。同時(shí)文中對比分析了熱膨脹系數(shù)為零和非零兩種工況,得到了制動盤溫度場模型中溫度和應(yīng)力的耦合流程和具體的耦合關(guān)系。
　　最后,基于溫度場和熱應(yīng)力分布的仿真結(jié)果,提出了三種制動盤和摩擦片的改進(jìn)方案,研究對比三種方案在散熱、溫度和應(yīng)力方面的效果。結(jié)果顯示摩擦片水平開槽結(jié)構(gòu)在應(yīng)力、溫度和厚度方向熱膨脹量方面都顯示出比改進(jìn)前結(jié)構(gòu)更