某乘用车盘式制动机的结构设计及有限元分析(含UG三维图)

某乘用车盘式制动机的结构设计及有限元分析(含UG三维图)(任务书,开题报告,开题PPT,文献摘要,论文说明书12200字,UG三维图)
摘要
随着汽车性能的提升和汽车总量的增大，汽车安全问题愈来愈受到人们重视。汽车制动系统作为汽车的主要安全系统之一，其性能的可靠性决定着行车安全。为此，很多研究者通过对制动器进行三维模型建立和有限元分析，将有限元分析结果用于实际设计中作为理论指导，可大幅度降低制动器在设计和生产过程的成本和时间，并可提高制动器的质量。本文以乘用车为研究原型，设计其盘式制动器，并对该盘式制动器进行建模及有限元分析。首先，根据国标及汽车设计相关理论，对盘式制动器主要零件尺寸进行计算，运用MATLAB对其性能参数进行分析改良，并通过Unigraphics NX软件对其进行三维建模。其次，利用ANSYS有限元分析软件，对制动器进行静力学分析和模态分析。静力学分析结果表明，制动时制动器零件强度满足要求，摩擦衬块摩擦面虽然存在应力集中，但是可以通过对摩擦衬块进行倒角处理，有效改善其应力集中现象。模态分析结果表明，制动盘边缘刚度不足，固有频率接近外部激励频率，摩擦衬块五阶模态固有频率在外部激励频率范围内，通过改变摩擦衬块材料的杨氏模量可改变其固有频率，可使其各阶模态固有频率避开外部激励频率范围。

关键词：盘式制动器；三维建模；静力学；模态；有限元分析
 
Abstract
With the improvement of automobile performance and the increase of the total amount of automobiles, people pay more and more attention to the safety of automobiles. As one of the main safety systems of automobiles, the reliability of the performance of the brake system determines the driving safety. For this reason, many researchers use the results of finite element analysis as theoretical guidance in practical design through the establishment of three-dimensional model and finite element analysis of the brake, which can greatly reduce the cost and time of the design and production process of the brake, and improve the quality of the brake. This paper takes passenger car as the research prototype, designs its disc brake, and carries on the modeling and the finite element analysis to the disc brake. Firstly, according to the relevant theories of national standard and automobile design, the size of main parts of disc brake is calculated, its performance parameters are analyzed and improved by using MATLAB, and its three-dimensional model is built by Unigraphics NX software. Secondly, using ANSYS finite element analysis software, the static analysis and modal analysis of the brake are carried out. Static analysis results show that the strength of brake parts meets the requirements when braking. Although there is stress concentration on the friction surface of friction lining block, the stress concentration can be effectively improved by chamfering the friction lining block. The results of modal analysis show that the edge stiffness of the brake disc is insufficient and the natural frequency is close to the external excitation frequency. The fifth-order modal natural frequency of the friction lining block is within the external excitation frequency range. The natural frequency of the friction lining block can be changed by changing the Young's modulus of the friction lining material, so that the natural frequencies of each mode can avoid the external excitation frequency range. [资料来源：www.doc163.com]
Key words: disc brake; three-dimensional modeling; statics; mode; finite element analysis
 
2.3汽车基本参数
本设计已某乘用车为参考，具体汽车参数如下。
表2.1车身尺寸参数
名称    数值
长（mm）    4630
宽（mm）    1775
高（mm）    1480
轴距L（mm）    2700
前轮距（mm）    1525
后轮距（mm）    1520
空载工况质心高度hg（mm）    562.4
满载工况质心高度hg1（mm）    592
空载时质心到前轴的距离a（mm）    1215
空载时质心到后轴的距离b（mm）    1485
满载时质心到前轴的距离a1（mm）    1323
满载时质心到后轴的距离b1（mm）    1377

表2.2汽车质量参数
名称    数值
整备质量    1310kg
满载质量    1710kg
空载工况轴荷分配    前轴55%，后轴45% [来源：http://Doc163.com]
满载工况轴荷分配    前轴51%，后轴49%

表2.3汽车性能参数
名称    数值
最高车速    180km/h
发动机排量    1.8L
最大功率    103KW
最大转矩    140Nm
前轮胎规格    255/60 R17
后轮胎规格    255/60 R17
车轮有效半径    336mm
 

目录
第1章绪论    1
1.1三维建模及有限元分析对盘式制动器设计的意义    1
1.2主要研究设计内容    1
1.2.1确定主要结构参数    1
1.2.2计算参数    1
1.2.3校核参数    2
1.2.4三维建模及分析    2
1.3技术方案及措施    2
1.3.1主要参数选定    2
1.3.2设计校核    2
1.3.3三维建模    2
1.3.4有限元分析    3
第2章盘式制动器的设计及计算    4
2.1汽车制动器概述    4
2.2盘式制动器的结构和工作原理    4
2.2.1定钳盘式制动器的结构及工作原理    4

[资料来源：http://doc163.com]

2.2.2浮钳盘式制动器的结构及工作原理    5
2.3汽车基本参数    7
2.4制动盘设计    8
2.4.1制动盘直径、厚度及表面质量    8
2.4.2制动盘散热    9
2.4.3制动盘材料    9
2.5制动块设计    9
2.5.1摩擦衬块的尺寸设计    10
2.5.2摩擦衬块的材料    11
2.6制动钳设计    11
2.7活塞设计    11
2.8间隙调整装置设计    12
2.9制动力分配系数及同步附着系数选取    13
2.10制动器所需的最大制动力矩    15
2.11制动强度校核    15
2.11.1满载时制动强度校核    16
2.11.2空载时制动强度校核    17
2.12摩擦衬块磨损特性核算    17
2.13轮缸对制动块的作用力    18
2.14制动轮缸直径与工作容积    18
2.15制动踏板力校核    20

[资料来源：http://doc163.com]

2.16制动踏板行程校核    20
第3章有限元静力学分析    22
3.1边界条件    22
3.2制动盘静力学分析    23
3.3制动钳体静力学分析    24
3.4制动衬块静力学分析    24
3.5摩擦衬块结构的改进    25
第4章有限元模态分析    28
4.1制动盘模态分析    28
4.2摩擦衬块模态分析    31
4.3摩擦衬块材料特性对其模态影响的探究    34
第5章总结与展望    35
5.1 总结    35
5.2展望    35
致谢    36
主要参考文献    37

[来源：http://www.doc163.com]