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基于有限元的鼓式制动器强度分析

发布于:2018-03-10 22:02
有限元分析

杭州微强科技有限公司 www.wqaduer.com        制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件,鼓式制动器有制动效能高、结构紧凑、价格便宜的特点,在汽车上广泛应用。杭州微强科技有限公司模型单元属性设置使用了SOLID187单元。杭州微强科技有限公司中在摩擦片与制动鼓之间采用“柔性-柔性”的面接触,有摩擦片的外表面和制动鼓的内表面两对接触对。材料属性的设置为制动蹄采用硬质铝合金,制动鼓采用灰口铸铁,摩擦片采用铜丝石棉,材料的机械性能见表。根据GB5763-1998《汽车用制动器衬片》中摩擦系数的要求,制动时制动器温度较高,摩擦系数取值0.25,摩擦片与制动蹄之间采用铆接连接。网格划分后,如图所示。制动器有限元模型节点数为2320,单元数为16133。
       在制动过程中,制动时的汽车受力,如图所示。随着踏板力的不断增大,车轮没有抱死前,车轮制动器所能产生的最大制动力矩为地面对前轮的法向反作用力;G为汽车重量;口为汽车质心至前轴中心线的距离;h为汽车质心高度;z为汽车制动强度。制动过程中,边界条件相对复杂,根据其工作状况进行简化边界约束,对于制动蹄,约束其销孔的径向位移及销孔内端面的轴向位移,对于制动鼓,约束其制动鼓内端面的轴向位移及径向位移,制动蹄片上的应力分布如图所示,最大应力发生在促动力的施加处为207MPa,远小于制动蹄片允许使用的抗压强度400MPa,完全符合强度要求。
       此时,领蹄在摩擦力矩的作用下产生增力效应,销孔处的应力值变为70MPa,而从,蹄则产生减力效应,销孔处的应力值变为10MPa,摩擦片上应力分布如图所示。右边摩擦片由于增力效应,在摩擦力矩作用下,应力急剧增大到6MPa,远小于允许使用的抗压强度15MPa;而左侧摩擦片上的应力,由于减力效应则为0.05MPa,制动鼓应力的分布如图所示。与领蹄接触的一边应力明显增加,尤其是中下部的应力由0.5MPa增加到2.5MPa,而与从蹄接触端的应力则较小。由上所述,在鼓转动后,领蹄一端接触面上的压力分布明显增大,从蹄一端有所减小,但制动器各部分压应力都在许可抗压强度范围内,具有足够的抗压强度。


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