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1、汽车浮钳式盘式制动器有限元分析汽车浮钳式盘式制动器有限元分析第3期2009年3月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture55文章编号:1001—3997(2009)03—0055—02汽车浮钳式盘式制动器有限元分析水王满祥苏小平王东方(南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009)FiniteelementanalysisofautomobilefIoatingdisc-brakeWANGMan-xiang,SUXiao-ping,WANGDong—fang(Nanjin
2、gUniversityofTechnology,TheSchoolofMechanicalandPowerEngineering,Nanjing210009,China)6【摘要】运用软件UG4.0建立某型号轿车盘式制动器总成的三维模型,通过软件集成技术在有限6;元软件MSCNastran环境下对制动器的活塞,支架及钳体等重要零件进行了有限元分析,获得了制动器;l总成零件在工作状态下应力,应变及位移分布云图.仿真结果表明制动器的活塞,支架和钳体满足强度设:i计要求,证明盘式制动器的设计是合理的.;关键词:制动器
3、;有限元分析;UG;MSCNastran{{【Abstract】Physicalmodelsofthesomeautomobiledisc-brakeareestablishedbyusingthesoftware:¨-6UG4～0UndertheenvironmentofMSCNastran,thefiniteelementanalysisofthekeypartssuchcylin—j;r,clampandbracketiscarriedoutbythesoftwareintegrationtechniqu
4、e,anddistributionsofstress,stain{:anddisplacementofthecylinder,theclampandthebracketonthestageofnormalworkingaredrawn.Re一!isultsofthesimul~ionshowthatofthecylinder,theclampandthebracketsatisfydesignrequirementsand:{designingofthedisc-brakeissuccessfu1.6;Keyw
5、ords:Brake;FEM;uG;MSCNastran;……….…】ot,.o一,Ht,..t.t,,oI,ot,t,.删….’,.’中图分类号:TH16文献标识码:A1引言制动器在车辆安全l生方面起着相当重要的作用,直接影响到这些车辆的正常行驶,因而制动器总成及其零部件的安全可靠性倍受关注.运用CAD/CAE技术对某浮钳式盘式制动器的关键零件进行了有限元分析,分析结果表明制动钳体等关键零件满足设计强度要求.2浮钳式盘式制动器的受力分析当制动时,活塞在液压力的作用下推动内摩擦块沿着导向销轴向移动,以一定的压力
6、压向制动盘,同时制动钳钳体也在液压反向力作用下将外制动盘以一定压力压向制动盘,这时摩擦衬片便于制动盘问产生摩擦力,从而达到制动的目的.在制动过程中,当受力的平衡状态下,制动钳钳体受力为:(1)制动盘反作用力通过内侧摩擦块,活塞和制动液作用在钳体的油缸侧壁.(2)~lj动盘反作用力通过外侧摩擦块对钳体产生一个推力.(3)与支架相接螺栓孔处又来自支架对钳体的作用力.制动器支架的受力情况为:①制动盘与摩擦衬块问的摩擦力通过制动底板传到支架的一侧,来自与支架滑槽相触的是制动底板对滑槽的压力,而压力的大小取决与摩擦片圆周
7、摩擦力的大小;②支架固定处来自转向节的反作用力;③与钳体相接处来自钳体的反作用力.通过对该浮钳盘式制动器的关键零件进行受力分析,这些作用力将作为载荷边界条件添加到有限元分析模型中.3有限元模型的建立3.1划分网格在UG4.0软件建立该型号浮钳盘式制动器三维模型后,如图1所示.通过软件集成技术将模型导入到UG集成的有限元前处理模块”simulationdesign”中自动划分网格.网格划分前,需要简化模型,可以减少分析求解所需要的时间.为了能准确地反应各零件的应力,应变及位移的规律,采用1O节点四面体单元作为划分
8、网格类型.完成网格划分后,可在屙『生编辑器评价和修改网格属性以改进网格,这样能在边缘和高应力处细化和改善网格.图l浮钳盘式制动器模型装配总成划分及检查单元网格后,该制动器的关键零件活塞,支架和钳体的网格信息为:活塞的网格节点数为14316,单元数为7760;制动钳支架的网格节点数为19363,单元数为9857;制动钳钳体的网格节点数为62609,单元数为35393.其中网格的质量控制指
