汽车盘式制动器瞬态温度场模拟与分析

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1、合肥工业大学硕士学位论文汽车盘式制动器瞬态温度场模拟与分析姓名：余武弦申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：钱立军20090301汽车盘式制动器瞬态温度场模拟与分析摘要制动器的温度场分析对于摩擦制动器的制动性能乃至汽车的安全性能尤为关键，也是制动器设计过程中的重要依据。本文综述了盘式制动器温度场问题的主要研究内容以及国内外的研究现状，对摩擦界面间的传热规律进行了总结归纳。基于盘式制动器工作过程中摩擦热的生成原理及其在摩擦副之间的分配规律，建立了盘式制动器的接触模型，应用非线性有限元软件Abaqus，模拟了紧急制动过程中摩擦副的温度场分布。针对摩擦片，建立了另一种

2、计算模型，作了对比分析。在数值计算过程中，考虑制动压力、制动盘转速以及对流换热边界条件的实时变化，使模拟结果更符合实际情况。在单次紧急制动期间，制动器的温度场并呈现出非维轴对称分布，在轴向上和径向上都存在着较大的温差，而在周向上的温差相对较小。随着制动时间的延长，制动盘的温度场将逐渐接近于轴对称分布。在摩擦热流和表面对流换热的共同影响下，制动盘和摩擦片接触表面的最高温度都出现在沿径向的中间位置处，从沿径向的中间位置处到内、外径，表面温度呈现降低的趋势。本文通过对盘式制动器在紧急制动工况下瞬态温度场计算，揭示了制动器摩擦副的温度分布规律；本文计算分析结果为进一步研究制

3、动器的热破坏，盘式制动器的结构设计和合理使用提供了理论依据。关键词：盘式制动器瞬态温度场接触模型有限元法ThesimulationandanalysisofthetransienttemperaturefieldofautomotivediskbrakeAbstracttemperaturefieldanalysisofthebrakeisparticularlyvitaltothebrakingperformanceoffrictionalbrakeandvehicle’Ssafetyperformance，anditisalsoasignificantrefer

4、enceinthedesignprocessofbrakes．mainresearchmatterandcurrentresearchsituationofthediskbraketemperaturefieldisreviewed，thentheregulationofheattransferonthefrictioninterfaceissummarized．Basedonthegenerationanddistributiontheoriesoffrictionalheatofthediskbrakeinthebrakingprocess，thecontact

5、modelofthediscbrakeisestablishedthroughthenon—linearfiniteelementsoftwareAbaqus，andthetemperaturefieldofthediskbrakeiscalculated．Thenestablishanothercalculatingmodelofthepad，whichiscontrastedwiththecontactmodel．Thevariationofpressure，diskrotationspeed，theboundaryconditionofheatconvecti

6、onareconsideredinthenumericalsimulation，SOthesimulationresultcanaccordwiththefactmuchmore．Intheprocessofsingleurgencybraking，thetemperatureofthebrakediskshowsthenonaxi—symmetricdistributionandpossessesabiggishdifferenceintemperatureinbothaxialandradialdirections，butitiscomparativelysma

7、llincircumference．Alongwiththebrakingtimeincreasing，thetemperaturetendstoaxi—symmetricdistributiongradually．Duetothecomplexeffectoffrictionalheatandheatconvection，thehighestsurfacetemperatureofthebrakediskandthepadislocatedinthemiddlesegmentalongtheradialdirection，andthetemperaturefa