盘式制动器热响应特性仿真与多场模拟试验研究

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1、分类号：TH113单位代码：10183研究生学号：2015412095密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）盘式制动器热响应特性仿真与多场模拟试验研究ResearchonSimulationofThermalResponseCharacteristicsandMulti-fieldModelTestofDiscBrake作者姓名：张帆专业：机械设计及理论研究方向：机械动力学指导教师：裴永臣教授培养单位：机械科学与工程学院2018年6月盘式制动器热响应特性仿真与多场模拟试验研究Researchonsimulationofthermalresponsech

2、aracteristicsandmulti-fieldmodeltestofdiscbrake作者姓名：张帆专业名称：机械设计及理论指导教师：裴永臣教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明

3、引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规

4、定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：机械设计及理论论文题目：盘式制动器热响应特性仿真与多场模拟试验研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学南岭校区机械科学与工程学院（130022）摘要盘式制动器广泛应用于各类车辆。由于其直接影响整车的行驶安全性和可靠性，因而在整车中占据了举足轻重的地位。此外，随着车速的不断提升，制动时产生的热量也随之剧烈增加，这也对盘式制动器的性能提出了更高的要求。因此，对制动过程中盘式制动器的热响应特性进行研究显得至关重要。综合运用机械振动学、转子动力学、传热学以及接触力

5、学等多领域知识，在考虑制动过程摩擦接触所致振动变形的前提下，本文仿真研究了盘式制动器制动过程的热响应特性，并利用模拟试验研究验证了仿真方法的正确性；通过模拟试验，对制动盘盘面上一点的侧向振动位移和温度、制动过程中的噪声、制动时间及制动减速度等多场物理量进行了深入分析。首先，本文以城轨列车为例，对实际制动过程中运动学/动力学参数进行计算，并在这些参数的基础上对列车制动盘进行三维流场仿真。通过流场仿真，得到了制动全过程制动盘周围及通风孔内部的流场分布，分析了全域表面对流换热分布规律，获得了后续求解温度场及应力场所需的对流换热边界条件。其次，考虑摩擦接触所致振动

6、变形，开展三维热固耦合仿真研究，对城轨列车制动盘摩擦面温度及应力响应分布进行了分析。通过分析制动盘摩擦面相关节点的轴向位移，给出了制动初期振动所致摩擦面出现剧烈热应力波动现象的合理解释，找到了制动过程制动盘摩擦面轴向剧烈振动危险区域。最后，设计搭建了小型制动测试试验台，开展制动过程多场模拟试验研究。在不同系统转动惯量、制动压力和初始转速等工况下，基于试验测得的制动盘盘面一点的侧向振动位移和温度、制动过程噪声、制动时间及制动减速度等数据，通过温度历程对比分析验证了理论仿真方法的正确性，研究了侧向振动位移和噪声的幅频特性以及温度时域变化规律，分析了制动过程热响

7、应及制动性能参数的实测演变特性。本文研究工作对盘式制动器多场耦合分析设计以及试验测试具有一定的指导和参考意义。关键词：盘式制动器，热响应特性，流场仿真，热固耦合，模拟试验IIIAbstractDiscbrakesarewidelyusedinallkindsofvehicles.Becauseofitsdirectimpactonthesafetyandreliabilityofvehicle,itoccupiesapivotalpositioninthewholevehicle.Inaddition,withtheunceasingadvancement

8、ofvehiclespeed,theheatgeneratedin