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【6h】

商用汽车鼓式制动器多工况热-力耦合动态特性研究

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目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景依据

1.2 制动器研究现状

1.3 课题研究内容

2 热-力耦合分析理论基础

2.1 接触理论

2.2 摩擦生热理论

2.3 瞬态传热理论

2.4 热-力耦合理论

2.5 本章小结

3 鼓式制动器建模及边界条件确定

3.1 鼓式制动器模型建立

3.2 材料定义及网格划分

3.3 热-力耦合边界条件

3.4 本章小结

4 热-力耦合仿真结果与分析

4.1 紧急制动工况分析

4.2 重复制动工况分析

4.3 持续制动工况分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 全文结论

5.2 课题展望

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文及研究成果

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摘要

鼓式制动器是一种常见的保障汽车行驶安全的核心部件,而其工作时所必须历经的应力场-温度场耦合的高度非线性过程,会导致摩擦片热衰退失效,以及制动鼓疲劳破裂事故。本论文基于热-力耦合理论,对鼓式制动器进行必要简化建模,以温度场和应力场对制动鼓的协同作用机制为主题,采用直接耦合方法对制动鼓在紧急制动、重复制动和持续制动等三种工况下进行仿真分析和讨论。
  (1)紧急制动工况模拟汽车以60km/h的初速度进行紧急制动直至停车。仿真结果表明,制动鼓内表面温升波动较大,并且初期易出现高温闪点;在巨大促动力作用下,制动器有可能出现制动抱死现象,严重影响制动性能。
  (2)重复制动工况根据《货车、客车制动器台架试验方法》(QC/T479-1999)进行模拟仿真。结果表明,制动鼓最高温度达到300℃以上,制动器会因为高温出现制动效能严重下降,发生热衰退;并且在拉、压应力交变作用下,在制动鼓内表面容易萌生疲劳裂纹,最终导致制动鼓破裂失效。
  (3)持续制动工况模拟汽车在下长坡时持续制动,并保持恒定车速行驶的情况。在该种工况下,制动鼓一直处于摩擦状态,其温度会不断上升,高温又会进一步增大制动鼓内部应力,制动热衰退是其失效的主要原因。
  三种常见制动工况的热-力耦合分析结果都表明:制动鼓摩擦温升和应力分布对制动鼓性能的影响较大,且影响机理也不尽相同,但均可采用可能的强制降温措施提高制动鼓的安全制动效果;而为了降低制动鼓疲劳破裂风险,则需要提高制动器品质,注意行车速度不能过大,尽量避免频繁制动,为制动器加装散热装置等等。

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