有限元分析在鼓式制动器设计中的应用

采用有限元分析软件ANSYS对鼓式制动器摩擦衬片与制动鼓之间的接触应力进行了有限元仿真.在模拟制动蹄压紧制动鼓过程中采用以实际促进力加载方式,较为精确地得出了接触应力场及效能因数等有用信息,为进一步改进制动器结构设计提供了依据.     

车轮抱死时鼓式制动器强度的数值分析

以有限单元法为基础,利用ANSYS软件得到了车轮抱死时鼓式制动器的强度分布.所建立的模型利用接触考虑了制动鼓和摩擦衬片间的相对滑动趋势,较真实的模拟了制动器的工作过程;得到了摩擦衬片、制动蹄和制动鼓上的应力大小和接触面上应力的分布特性.从而为摩擦衬片厚度的设计和鼓式制动器结构的改进提供了理论依据.     

鼓式制动器的有限元模拟与接触分析

运用ANSYS Workbench平台建立了某鼓式制动器的三维有限元模型,对摩擦衬片与制动鼓之间的摩擦接触进行模拟。通过改变边界条件的施加方式及不同的接触对设置参数,确定了模拟鼓式制动器制动过程的接触分析边界条件及接触对的设置方法。采用三个载荷步加载,分析了制动力矩在制动过程中的变化规律,得出摩擦力矩达到平稳时接触压强的分布特性及制动器的等效应力与变形。为优化制动器结构参数、改善鼓式制动器磨损均匀性和制动效能提供了参考依据。     

汽车鼓式制动器热力耦合有限元仿真分析

针对大坡度路段装载有鼓式制动器的重型载重汽车下坡时事故频发的问题,对某后桥单驱动鼓式制动器在制动过程中的温度和应力变化进行了研究。使用了有限元分析方法,对汽车鼓式制动器的制动鼓、制动蹄和摩擦衬片进行了热分析求解和结构分析,将温度场运算结果附加到模型之中,并求解了制动器结构的应力分布,对其进行了热力耦合分析;使用ANSYS workbench建立了鼓式制动器热力耦合有限元模型,通过制动摩擦生热模拟仿真试验对热力耦合作用进行了15次分析。研究结果表明:制动鼓、制动蹄及摩擦片的升温变化明显,通过监测确定了热衰退临界温度临界点。     

蹄式制动器摩擦衬片挤压效应模型研究

通过分析蹄式制动器的工作原理,剖析制动器产生热衰退的根本原因,对制动过程中挤压效应对摩擦衬片性能的影响进行理论分析,建立反映制动器效力系数与温度和摩擦因数关系的挤压效应数学模型,并对摩擦衬片的表面膜厚进行模拟计算.结果表明:制动过程中的挤压效应是造成表面膜破裂的主要因素,进而导致破裂处摩擦衬片的磨损加剧;所构建的制动器摩擦副宏观模型,说明了挤压效应的存在,可以解释摩擦衬片由于热衰退而造成局部磨损凹凸不平的问题,并可预测在制动过程中热衰退造成的磨损量.     

颗粒阻尼用于鼓式制动器减振降噪

分析了颗粒阻尼用于鼓式制动器减振降噪的可行性,并对其阻尼特性进行了试验研究.建立某鼓式制动器的有限元模型,在考虑摩擦衬片和制动鼓之间摩擦接触的情况下,计算了当制动鼓周缘具有填装颗粒的孔洞时在制动工况下制动鼓的应力状况.向制动鼓周缘的孔洞填充不同材料、不同填充比的颗粒,通过试验获得静态下制动鼓模态阻尼比随颗粒参数的变化情况.结果表明,颗粒阻尼器可有效提高制动鼓的模态阻尼比,具有良好的减振降噪效果.     

完全接触式鼓式制动器及其性能分析

摩擦片和制动鼓之间的接触压力、面积的大小及其分布对制动性能有直接影响。建立制动器二维数学模型,采用几何方法分析摩擦片-制动鼓完全接触需满足的条件,提出摩擦片和制动鼓完全接触理论,并通过研究摩擦片与制动鼓初始接触位置,验证该理论。利用Fortran编程计算全接触时制动鼓内表面的径向变形,借助Winkler弹性理论得到相应的接触压力大小及分布,最后讨论接触过程中接触压力的变化规律。     

封隔器胶筒大变形的粘-滑摩擦接触分析

采用罚函数方法,结合橡胶大变形问题的增量分析过程,考虑封隔器胶筒与套管之间的粘-滑摩擦接触问题,研究摩擦因数变化对接触压力的影响规律。给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法,并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析,分析得到采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模型,可以比较准确模拟封隔器在坐封和工作过程中胶筒接触压力和变彤的情况,结果表明,摩擦因数变化对封隔器胶筒的接触压力有着较明显的影响。     

封隔器胶筒大变形摩擦接触的有限元分析

关于封隔器胶筒接触压力的求解，目前文献所给出的计算公式均没有考虑摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，而摩擦因数对接触压力有较明显的影响。针对胶筒与套管之间的粘-滑摩擦接触问题，采用罚函数技术，结合橡胶大变形问题的增量分析过程，给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法，并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析。计算结果表明，采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模拟技术，可以比较准确地模拟摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，所得的结果比经典理论公式的分析结果的精度更高，具有理论价值和工程应用价值，可为胶筒的优化设计提供一定的依据。     

瑞典斯堪尼亚液力缓速器（SCANIA Retarder）

应用背景 良好的制动性能是汽车安全行驶的重要保证。传统汽车制动方式是采用在车轮上安装机械式摩擦制动器,但这种摩擦式车轮制动器存在一个重大缺陷,即频繁或长时间制动会造成制动鼓（盘）和摩擦衬片过热,导致制动效能衰退,     

蹄-鼓式制动器热弹性耦合有限元分析

首先探讨蹄—鼓式汽车制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性动力学问题及其分析方法,包括摩擦生热模型、多物理场中的弹性体有限元模型、接触问题模型的建立方法以及相应的数值分析方法。然后,利用有限元分析软件ADI-NA建立一种新型蹄—鼓式制动器热弹性耦合动力学分析的三维有限元模型,确定对模型求解的位移边界条件和热边界条件,设定材料物性参数、加载过程及模拟工况,探讨进行制动器热弹性耦合有限元分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中摩擦副间接触力分布、制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场等重要信息。     

鼓式制动器制动低频振动特性的有限元分析

采用有限元方法分析了鼓式制动器低频制动的振动特性,并进行了验证。在鼓式制动器机理分析的基础上,以一款商用车上使用的鼓式制动器为原型建立了鼓式制动器低频制动时振动的有限元模型,通过模拟计算制动过程中的瞬态响应,分析了鼓式制动器在制动过程中低频振动的特性。试验结果表明,有限元分析结果与试验结果基本一致。     

基于受力分析的制动鼓耦合分析

针对制动鼓在使用过程中出现的因温度上升而引起的摩擦系数非稳定性下降、制动力矩降低以及因热应力导致的制动鼓表面出现径向裂纹,致使制动鼓断裂失效等问题,基于对制动鼓的受力分析,将结构和受力情况比较复杂的制动鼓模型进行了有效地简化,并建立了模型,采用有限元分析法得出了在150℃时制动鼓的位移分布图和热应力分布图,以及在不考虑热效应下的位移和应力分布图。通过对制动鼓外侧、内壁及摩擦片接触区域的耦合分析,检验了在机械载荷和热载荷共同作用下,制动鼓的最大应力与材料强度极限之间的关系。研究结果表明,尽管温度对制动鼓的变形和强度有很大影响,制动鼓的强度要求仍然能够被满足,研究结果为制动鼓的结构优化及进一步的系统动力分析奠定了基础。     

鼓式双向增力式制动器底板的有限元计算及强度与模态分析

运用有限元工程软件，对更改前后的汽车鼓式双向增力式制动器底板的结构进行了强度分析以及模态分析，根据对比分析计算的结果，确定了为减少重量而做出的制动器底板的更改不合理。     

制动鼓的热-结构耦合分析

以有限单元法与结构力学、热分析理论为基础,利用ANSYS对制动鼓在几种典型制动工况下进行瞬态热分析,根据制动鼓的受力情况和热分析结果对紧急制动工况下进行静态热-结构间接耦合分析。较准确地反映了制动过程中制动鼓的温度场和制动结束时应力分布情况,为制动鼓的材料选择、尺寸设计提供了一定的理论依据。     

关于某型履带车辆制动器的有限元分析与研究

ABAQUS有限元软件是国际上最先进的大型通用有限元软件之一,它可以分析复杂的工程力学问题,不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状。本文利用ABAQUS有限元软件,对某履带车辆制动器进行分析研究。利用三维CAD建模软件Pro／E,创建某履带车辆制动器模型,导入有限元分析软件进行有限元分析,提取了不同时刻制动瓦的应力云图及部分制动瓦中心节点处,以及应力最大值点处的应力随时间变化的关系曲线,分析了制动带接触界面的应力分布规律和制动带的最大位移,从而可以为制动器的设计改进奠定基础。     

Acoustic radiation from modal vibration of automotive brake drum

The vibro-acoustic characteristics of an automotive brake drum is studied by applying a hybrid approach, which combines a numerical vibration analysis with an analytical acoustic solution. Specifically, structural vibration of a drum is investigated with the numerical finite element analysis, and vibratory displacements of the outer surface of the drum is approximated by simple mathematical expressions. Then, radiation of sound from the drum vibration is calculated using well-known theoretical solutions based on the simplified modal displacements. Finally, the calculation results are compared with those obtained by full numerical analyses. The results show that the numerical-analytical hybrid method allows relatively accurate calculation of vibro-acoustic properties of a brake drum under realistic boundary conditions.     

对双向自增力鼓式制动器蹄板的有限元分析

对某一国产的双向自增力鼓式制动器的蹄板进行受力分析 ,建立了力学模型 ,应用大型的机械 CAD/CAE/ CAM软件 I- DEAS对其强度进行有限元方法的计算、分析 ,求解它在工作状态下的应力情况。结果表明 ,所做的有限元分析有较高的精确度 ,且与实际情况相吻合 ,为该制动器的改进设计提供了理论基础     

叉车制动时制动鼓温升的计算与分析

建立了制动鼓在紧急制动状态下非稳态有限差分计算热模型，推导出内部节点和表面节点温度的有限差分计算公式，并对制动鼓温升进行了实际计算，说明制动初速度、摩擦衬片宽度及制动鼓厚度对制动鼓温度分布的影响。