基于有限元方法的制动鼓质量改进

发布时间：2017-07-20 18:22

  本文关键词：基于有限元方法的制动鼓质量改进

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【摘要】：根据统计分析车辆的索赔记录,制动鼓的索赔数量居自卸车索赔数量之首,索赔数额巨大。尤其在四川、云南、贵州等地区,制动鼓的索赔量更大。甚至有的用户因为制动鼓频繁爆裂而要求退车,为此我们多次到上述几个地区服务。通过实地调研走访,发现当地车辆山区货运以公路为主,山路较多,长坡较多,云南有连续19公里长坡高速,为保持适当车速,车辆连续制动,加之辅助制动性能较差,主制动起主要作用,制动器温升较大,制动鼓温度达到300多摄氏度,车辆制动衰退严重。制动鼓爆裂、掉底、热裂等失效模式频发,从而导致制动鼓索赔量居高不下,降低制动鼓的索赔成为商用车产品研发与质量改进工作的重中之重。本文以自卸车用制动鼓为研究对象,围绕制动鼓的实际失效模式与设计优化开展研究,通过建立鼓式制动器有限元模型,然后对模型的网格进行处理和划分,将模型导入ABAQUS软件建立鼓式制动器有限元分析模型,重点分析了正常路况20次制动工况和热裂纹工况。对正常路况20次制动工况和热裂纹工况边界条件进行了界定,并计算出了制动鼓在两个工况的温度、强度,分析制动鼓失效的原因,并对制动鼓出现失效的次数和位置进行了预测。为了验证有限元方法的正确性,设计了台架试验,首先介绍了试验设备和试验准备情况,完成了3个样品的台架试验。首先进行了正常路面工况20次制动,得出了制动鼓温度值,通过3个样品的试验结果比较,发现台架试验一致性较好,温度趋势一致,对比有限元计算结果,无论温度变化规律还是最后温度结果,台架试验和有限元结果吻合度都较高;后进行了制动鼓热裂纹工况试验,同样进行了3个样品的试验,测量了制动鼓温度和制动鼓表面的裂纹情况,在30次制动后制动鼓都出现了微裂纹,微裂纹经过扩展后造成了制动鼓的失效,对比有限元计算结果,制动鼓出现裂纹的次数高度吻合。正常路面工况试验结果和热裂纹工况试验结果都验证了有限元模型的正确性。从有限元计算和制动器试验结果都可以看出制动鼓的薄弱点位置,制动鼓经过第30次热疲劳试验,后会出现热疲劳裂纹;为提高制动鼓寿命,提出了制动鼓改进方案:将制动鼓薄弱区域进行了结构优化,制动鼓斜面处斜度进行了设计改进,通过有限元模型预测,制动鼓寿命将得到明显提高;后进行了改进制动鼓的热疲劳台架试验,制动鼓的实际得到了明显提高。
【关键词】：制动鼓 有限元 质量改进
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.511
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 制动鼓国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国内研究现状12-14
• 1.2.2 国外研究现状14-15
• 1.3 热疲劳失效研究状况15-16
• 1.4 目前研究存在的问题和不足16
• 1.5 本文研究的主要内容16-19
• 第2章 鼓式制动器热力耦合分析的理论基础19-25
• 2.1 接触分析理论19
• 2.2 摩擦生热理论19-21
• 2.2.1 摩擦模型19-20
• 2.2.2 摩擦热源20-21
• 2.2.3 摩擦接触面的传热规律21
• 2.3 通风鼓式制动器热传导方程和热边界21-22
• 2.4 应力的计算22-23
• 2.5 Abaqus瞬态热力完全耦合求解方法23-24
• 2.6 Abaqus热力耦合分析有限元法24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 鼓式制动器有限元模型的建立及计算结果25-35
• 3.1 鼓式制动器简化模型25-26
• 3.2 制动器材料性能参数26-27
• 3.3 制动器三维模型的建立27-29
• 3.4 制动边界条件的确定及计算结果29-34
• 3.4.1 正常路面工况制动30-32
• 3.4.2 热裂纹工况制动32-34
• 3.5 小结34-35
• 第4章 台架试验分析35-47
• 4.1 试验台架基本信息35-36
• 4.2 试验准备36-38
• 4.2.1 试验样件36-37
• 4.2.2 热电偶的安装37-38
• 4.2.3 试验样品安装38
• 4.3 正常路面工况制动温度试验38-42
• 4.4 热裂纹工况试验42-45
• 4.5 有限元计算与台架试验结果对比45
• 4.5.1 正常路面工况制动温度对比45
• 4.5.2 热裂纹工况对比45
• 4.6 小结45-47
• 第5章 制动鼓的质量改进47-53
• 5.1 制动鼓材料标准确定47-50
• 5.1.1 制动鼓力学性能的需求47
• 5.1.2 对热疲劳力学性能的要求47
• 5.1.3 材料标准制定47-50
• 5.2 制动鼓的结构改进50-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第6章 总结及展望53-55
• 6.1 全文总结53
• 6.2 工作展望53-55
• 参考文献55-59
• 作者简介59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：569408