基于有限元比亚迪F3制动器的设计.docx

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基于有限元比亚迪F3制动器的设计

摘要

本论文是根据国内汽车市场的发展情况，以及随着汽车保有量的增加所带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全性的重要系统之一。

因此，如何开发出高性能鼓式制动器来完善制动系统，为安全行驶提供保障是我要解决的主要问题。

另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。

本设计说明书主要介绍了以比亚迪F3轿车为研究对象从而进行鼓式制动器的设计。

首先介绍了鼓式制动器的发展及其结构，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。

最终确定采用双向双领蹄式鼓式制动器。

在计算出设计参数后，通过PRO/E三维制图软件建立模型，用ANSYS软件进行对摩擦片的校核分析。

关键词：

制动鼓；摩擦片；制动蹄；安全性；PRO/E

ABSTRACT

Thispaperisbasedonthedevelopmentofthedomesticautomobilemarket,aswellaswiththeincreaseofcarsinthesecurityissuesbroughtaboutbymoreandmoreattention,andautomotivebrakingsystemisanimportantactivesafetysystemsintheworld.Therefore,howtodevelophigh-performancedrumbraketoimprovebrakingsystems,provideprotectionforsafedrivingismymainproblemtobesolved.Inaddition,astheautomarketcompetition,howtoshortentheproductdevelopmentcycleandimprovedesignefficiencyandreducecosts,andincreasemarketcompetitiveness,hasbecomethekeytosuccess.

ThemainspecificationofthedesignintroducedinordertostudyBYDF3carinordertocarryoutthedesignofdrumbrake.Firstintroducedthedevelopmentofbrakedrumanditsstructure,andthroughthedrumbrakeanddiscbrakestructureandanalysisofadvantagesanddisadvantages.Ultimatelydeterminetheuseofleadfromthehoof-styledrumbrakes.Inthecalculationofdesignparameters,throughthePRO/Emodelofthree-dimensionalgraphicssoftware,usingANSYSsoftwaretocheckontheanalysisoffrictionfilms.

Keywords:

Brakedrum;Frictionplate;Brakeshoe;Safety;PRO/E

摘要…………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………Ⅱ

第1章绪论……………………………………………………………………1

1.1设计的目的及意义……………………………………………………………….1

1.2研究现状……………………………………...……………………………………1

1.3预期目标……………………………………………………………………………3

1.4设计主要内容……………………………………………………………………...4

第2章总体方案的确定………………………………………………………5

2.1制动器形式方案分析………...……………………………………………………5

2.2鼓式制动器……………………………………………………………………….5

2.3盘式制动器………………...………………………………………………………8

2.4制动器形式的确定……………………………………………………………….9

2.5本章小结…………………………………………………………………………...9

第3章鼓式制动器的设计计算……………………………………………10

3.1制动器系统主要参数数值………………………………………………………10

3.1.1相关主要技术参数…………………..………………………………………10

3.1.2同步附着系数的分析…………………..……………………………………10

3.2制动器有关计算…….……………………………………………………………11

3.2.1地面对车轮的法向相反作用力….………….………………………………11

3.2.2前后轴制动力的确定….…………………….………………………………11

3.2.3制动器最大制动力矩的确定….……………….……………………………13

3.3鼓式制动器的结构设计与计算………………………………………………….14

3.3.1制动鼓内径……………………...…………………………………………14

3.3.2制动鼓壁厚……….…………...……...……………………………...………15

3.3.3摩擦衬片的宽度和包角……………………...………...……………………16

3.3.4摩擦衬片的起始角……………………...……………………...……………17

3.3.5摩擦衬片的摩擦系数……………………...…………………………...……17

3.4鼓式制动器主要零件的结构设计………………………………………………17

3.4.1制动鼓摩擦衬片的摩擦系数...………………………………………………17

3.4.2制动蹄………………...………………………………………………………17

3.4.3制动底板……………………………………….………………………….....18

3.4.4后轮制动轮缸直径与工作容积的设计……………………….………….....18

3.5制动性能分析………………………………………………………………….....19

3.5.1制动性能评价指标……………………………………….……………….....19

3.5.2制动效能…………………………………………………….…………….....19

3.5.3制动效能恒定性…………………………………….…………………….....19

3.5.4制动时汽车的方向稳定性…………………………………………….….....19

3.5.5制动器制动力分配曲线分析……………………………………………......20

3.5.6制动减速度…………………………………………………….………….....21

3.5.7制动距离………………………………….……………………………….....21

3.5.8摩擦衬片的磨损特性计算.……………………………………...……….....21

3.5.9驻车制动计算……………………………………….…………………….....23

3.6本章小结……………………………………………………………………….....24

第4章鼓式制动器的三维建模…………………………………………25

4.1制动蹄的建模………..…………………………………………………………25

4.2摩擦片的建模…………….………………………………………………………27

4.3拉力弹簧建模………….…………………………………………………………28

4.4制动轮缸的建模……...…………………………………………………………..29

4.5制动底板的建模………………...………………………………………………..29

4.6制动鼓建模……………………...………………………………………………..30

4.7制动轮缸放气螺栓建模……...…………………………………………………..31

4.8制动轮缸油管接头的建模...……………………………………………………..32

4.9鼓式制动器的装配及分解…...…………………………………………………..33

4.10干涉检查……………..…………………………………………………………..35

4.11本章小结…………………………………………………………………………35

第5章有限元分析…………………………………………………………36

5.1摩擦片的有限元分析…..…………………………………………………………36

5.1.1Ansys与Pro/E连接的建立……………………..……………………………36

5.1.2Pro/E导出IGES（*.Igs）……………….………………………………………37

5.1.3将摩擦片Pro/E模型导入Ansys..……………………………………………37

5.1.4将摩擦片进行网格划分…………...............…………………………………38

5.1.5对摩擦片加载求解…………...............………………………………………49

5.2制动鼓的有限元分析……………………………………………………………40

5.2.1将制动鼓进行网格划分…………………………………………………...…40

5.2.2对制动鼓加载求解……………………………………………...……………41

5.3本章小结……………………..……………………………………………………42

结论…………………………………………………………………………43

参考文献……………………………………………………………………44

致谢…………………………………………………………………………45

附录………………………………………………………………………….46

第1章绪论

1.1设计的目的及意义

汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。

汽车制动系是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置。

而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。

汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。

随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的制动器[1]。

通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定以比亚迪F3轿车的制动系统为基本的为其设计鼓式制动器的设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。

使其达到以下要求：

具有足够的制动效能以保证汽车的安全性；同时在材料的选择上尽量采用对人体无害的材料。

1.2研究现状

虽然在汽车制动器领域，盘式制动器将逐步取代鼓式制动器是必然的趋势，但在现阶段，鼓式制动器依然占据着很重要的位