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基于整车匹配的盘式制动器参数化设计与优化

梁文英  
【摘要】:本文首先对课题来源和课题背景进行了介绍,在详细分析了基于整车制动性能的制动器参数化平台设计和基于通风散热能力制动器设计研究的国内外概况基础上,结合制动器零部件开发企业的项目要求,阐述了课题研究目的和意义,提出了本文研究的主要内容。 然后,分析了轿车对制动器选型的基本方法、盘式制动器的结构特点及制动器设计的主要需求内容,并对制动过程动力学及制动器生热和散热过程进行了理论分析,最终确定了本文制动器设计的总体方案。 在详细分析整车基本结构和重要参数对制动器设计影响的基础上,结合企业经验对制动器进行了结构设计。根据国内乘用车试验要求,利用多体动力学软件对制动器在整车上的制动效能进行仿真分析,得到了制动距离、制动速度、制动器制动力矩及转弯制动时制动轨迹等曲线。 随后,对制动器的重要性能参数参数化并针对制动器在整车上的制动效能分析开发了便捷的平台模块。在对模块进行需求分析后设计了平台总体方案,利用二次开发工具实现了制动器参数化设计及整个平台对话框的设计。 在此基础上建立了制动器流场数值模拟的简化结构计算模型,推导了控制方程,并对边界条件进行分析,确定了数值模拟分析的数学模型。进行稳态分析后,以稳态结果作为瞬态模拟的初始条件进行瞬态分析求解,得到了在不同制动时刻制动器通风道和周围流场的速度分布、温度分布及湍动能等结果。 最后对制动器进行优化设计,通过理论分析,将制动盘由直线通风道优化为曲线通风道,对比两者数值模拟流场结果,发现曲线通风道的散热能力优于直线通风道。自由模态对比表明,优化后的制动盘动态特性较好。 本文的研究不仅可以为企业在制动器设计过程中提供便捷的制动器参数化设计及整车制动性能分析平台,还可为制动器进一步的优化改进设计提供依据,并解决了企业实际问题,对制动器的设计研究具有较好的现实意义和参考价值。


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