富康轿车鼓式制动器设计及有限元分析设计说明书

目录1

富康轿车鼓式制动器设计及有限元分析
目录

摘要I
Abstract II
1绪论1
1.1课题目的和意义1
1.2现代汽车制动系统的发展历史与趋势2
1.2.1制动控制系统的历史2
1.2.2制动控制系统的趋势3
1.3制动器的研究现状4
1.3.1国内制动器的研究现状4
1.3.2国外制动器的研究现状5
1.4课题研究的主要内容6
1.5本章小结6
2鼓式制动器的结构设计7
2.1汽车制动器的概述7
2.1.1汽车制动器的定义7
2.1.2汽车制动器的分类7
2.2鼓式制动器的概述8
2.2.1鼓式制动器的定义8
2.2.2鼓式制动器的分类8
2.2.3鼓式制动器的工作原理10
2.3鼓式制动器结构参数的初步选择11
2.3.1课题技术参数11
2.3.2整车的结构尺寸11
2.3.3同步附着系数的确定13
2.3.4鼓式制动器的主要结构参数17
2.4制动器主要零部件的结构设计19
2.4.1制动鼓结构设计19
2.4.2制动蹄结构设计20
2.5本章小结20
3鼓式制动器的校核设计计算21
3.1制动蹄摩擦面的压力分布规律21
3.2摩擦衬片磨损特性计算22
3.3制动器效能因数及摩擦力矩分析计算23
3.3.1制动蹄的效能因数23
3.3.2制动力矩简化计算23
3.4制动鼓的受力状态分析24
3.5制动蹄的受力状态分析25
3.6比摩擦力f0 27
3.7本章小结27
4鼓式制动器三维模型的建立28
4.1 CATIA软件的介绍28
4.1.1 CATIA的概述28
4.1.2 CATIA建模的优点29
4.2几何模型的建立29
4.2.1制动鼓三维模型的建立29
4.2.2制动蹄三维模型的建立30
5鼓式制动器主要受力部件的有限元分析32
5.1 Ansys Workbench概述32
5.2 Ansys Workbench设计流程32
5.3制动蹄的静力分析33
5.3.1制动蹄的导入33
5.3.2制动蹄有限元模型的建立34
5.4制动鼓的静力分析37
5.4.1制动鼓的导入37
5.4.3制动鼓静力分析38
5.5本章小结39
6制动鼓的轻量化设计40
6.1轻量化方案的选择40
6.2轻量化设计步骤40
6.3优化前后对比分析42
6.4本章小结42
7总结与展望43
致谢44
参考文献45

汽车作为陆地上的现代重要交通工具，由许多保证其性能的大部件，即所谓“总成”组成，制动系就是其中一个重要的总成，它直接影响汽车的安全性。然而，近年来，国内、外对汽车制动系统的研究与改进的大部分工作集中在通过对汽车制动过程的有效控制来提高车辆的制动性能及其稳定性，如ABS技术等，而对制动器本身的研究改进较少。然而，对汽车制动过程的控制效果最终都须通过制动器来实现，现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素，因此研究制动器机构具有非常重要的意义[1]。
对于鼓式制动器，其突出优点是可利用制动蹄的增势效应而达到很高的制动效能因数（一般约为1.5～7），而盘式制动器的制动效能因数很低（只有0.7左右）。鼓式制动器具有多种不同性能的可选结构型式（包括领从蹄型、双领蹄型、双向自增力型等），即其制动性能的可设计性强、制动效能因数的选择范围很宽、对各种汽车的制动性能要求的适应面广，至今仍然在除部分轿车以外的各种车辆的制动器中占主导地位[2]。
鼓式制动器不仅造价便宜，而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的7080前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。
对于微型车来说，性价比的高低是顾客选择是否购买的重要标准。目前，原材料的涨价对汽车制动器企业影响不校成本加大，使利润空间原本就不大的汽车制动器企业雪上加霜，一些管理不好、经营不善的企业下一步发展困难重重。虽然国内已有一些制动器企业无论是从规模和研发能力上来看，还是从产品所占市场份额上来看，在一定程度上可与跨国公司相抗衡，但由于种种因素限制，国内制动器行业的发展前景令人担忧。微型车采用鼓式制动器会使生产成本大为降低，从而提高性价比，提高该车型在市场中的竞争力。因此，就目前来说，对微型轿车鼓式制动器的研究和开发还是非常有必要的。

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