商用车楔式制动器结构优化设计与制动性能研究

发布时间：2022-08-09 12:44

　　随着我国经济的高速发展与公路网络的快速构建,各行各业对商用车的需求日益增多,商用车现已成为人们生活中不可或缺的交通运输工具,但是体积大、装载重、惯性大的商用车在运输频率不断增加的情况下,为驾驶者自身与其他交通参与者带去了更多的安全隐患。而汽车的制动系统与汽车的安全性有着不可分割的关系,为降低交通事故频率,设计与优化出一种制动效率高,制动性能稳定,可靠性高的制动器势在必行。目前的商用车制动器以鼓式为主,且存在关键部件加工繁琐,部件质量偏重,机构占用空间大等问题。针对这些问题,对商用车所搭载的鼓式制动器进行设计及研究,通过对主要部件的设计与优化,达到提高制动器的制动性能、减轻制动器重量和缩减制动器体积的目的。本文首先对制动器的工作原理和结构种类进行分析与研究,综合考虑各种结构的优劣,确定最适合的结构设计方案。通过对制动力的分析,设计计算制动器的主要结构参数;其次对张开机构和制动蹄进行研究,以楔块式张开机构取代传统的凸轮式张开机构,以冲压焊接式制动蹄替换传统的铸造式制动蹄,基于多目标粒子群算法对整体结构进行优化,缩减了制动器的体积,并进行三维建模和虚拟装配。通过静力学有限元分析法对关键部件进... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 商用车制动器国内外发展现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 商用车制动器的结构方案设计与制动力学分析
    2.1 制动器的结构选择和工作原理
        2.1.1 制动器的结构选择
        2.1.2 张开机构的选择
        2.1.3 楔式制动器工作原理
    2.2 制动力学分析
        2.2.1 水平地面制动力计算
        2.2.2 制动器的最大制动力矩
        2.2.3 坡路驻车制动力计算
        2.2.4 制动器效能因数
    2.3 制动效能的稳定性
    2.4 本章小结
第3章 楔式制动器的结构设计
    3.1 制动鼓设计
        3.1.1 制动鼓几何参数选择
        3.1.2 制动鼓三维模型建立
    3.2 制动底板设计
        3.2.1 制动底板几何参数选择
        3.2.2 制动底板三维模型建立
    3.3 制动蹄总成设计
        3.3.1 制动蹄的分类
        3.3.2 制动蹄腹板与筋板设计
        3.3.3 摩擦片设计
        3.3.4 制动蹄总成三维模型装配
        3.3.5 蹄上促动力计算及制动蹄自锁检查
    3.4 带有自动调隙功能的楔式张开机构设计
        3.4.1 张开机构原理简述及主要参数选择
        3.4.2 自动调隙机构设计
    3.5 制动缸规格选择
        3.5.1 制动缸驱动方式选择
        3.5.2 制动缸参数设计
    3.6 本章小结
第4章 楔式制动器关键部件优化及静力学分析
    4.1 自动调隙机构的改进
        4.1.1 结构改进方案
        4.1.2 新型自动调隙结构的工作原理简述
    4.2 基于多目标粒子群算法的蹄鼓结构优化
        4.2.1 粒子群算法简介
        4.2.2 目标函数与设计变量的选择
        4.2.3 约束条件与惩罚函数
        4.2.4 种群初始化参数设置与求解结果
    4.3 蹄鼓总成的静力学分析
        4.3.1 有限元模型的预处理
        4.3.2 定义材料属性
        4.3.3 工况设置
        4.3.4 分析结果与制动鼓优化
    4.4 制动底板的静力学分析与优化
        4.4.1 工况设置与分析结果
        4.4.2 制动底板优化
    4.5 本章小结
第5章 楔式制动器制动性能的分析与验证
    5.1 制动器关键部件的模态分析
        5.1.1 模态分析基础
        5.1.2 工况设置与分析结果
    5.2 制动鼓的热—结构耦合分析
        5.2.1 热—结构耦合分析方法
        5.2.2 热边界条件分析
        5.2.3 工况研究与设置
        5.2.4 匀速持续制动工况的分析
        5.2.5 紧急制动工况的分析
        5.2.6 制动鼓内表面关键位置分析
    5.3 制动性能的台架试验
        5.3.1 试验依据
        5.3.2 性能试验
        5.3.3 扭转疲劳试验
        5.3.4 张开机构与自调隙机构性能试验
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]鼓式制动器疲劳寿命预测[J]. 王晓颖,范子杰,边疆,桂良进.  清华大学学报(自然科学版). 2021(01)
[2]双层规划的改进混合布谷鸟搜索量子行为粒子群优化算法[J]. 曾明华,全轲.  计算机应用. 2020(07)
[3]改进粒子群优化算法及其在聚类分析中应用[J]. 王闯,张勇,李学贵,董宏丽.  系统仿真学报. 2020(08)
[4]基于ANSYS Workbench的磨床床身结构分析与优化设计（英文）[J]. 王开德,韩凯凯.  机床与液压. 2020(06)
[5]基于ANSYS Workbench的热结构耦合变厚度轴向运动梁动力学研究[J]. 唐福强,程闻笛,赵仁豪,丁超.  机械研究与应用. 2020(01)
[6]采用改进粒子群算法优化的涡轮增压器节能研究[J]. 王琦,何仁,翟辉辉.  中国工程机械学报. 2020(01)
[7]汽车起步抖动控制方法研究[J]. 芦浩,刘夫云,余汉红,胡汝凯.  机械设计与制造. 2020(02)
[8]基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究（英文）[J]. 梁佳成.  机床与液压. 2019(24)
[9]基于惩罚函数法的时间最优机械臂轨迹规划[J]. 李林升.  机械设计与研究. 2019(05)
[10]汽车鼓式制动器热力耦合有限元仿真分析[J]. 毕世英,刘伟达,郭丽君.  机电工程. 2019(10)

博士论文
[1]鼓式制动器关键技术研究[D]. 王庭义.长安大学 2011

硕士论文
[1]浮动蹄式制动器工作性能研究[D]. 李云龙.哈尔滨工业大学 2018
[2]鼓式制动器热—结耦合分析[D]. 张奔.江苏科技大学 2016
[3]全自动汽车离合器盖总成综合性能检测试验台设计[D]. 刘亮.长春工业大学 2015
[4]军用重型车辆楔式制动器研究[D]. 李春宏.南京理工大学 2012
[5]气动楔式制动器摩擦特性研究[D]. 张会莉.重庆交通大学 2012
[6]军用越野车凸轮鼓式制动器设计与分析[D]. 万勇.南京理工大学 2010



本文编号：3672581