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1、机械设计与制造第4期-14-MachineryDesign&Manufacture2007年4月文章编号:1001-3997(2007)04-0014-02有限元分析在鼓式制动器设计中的应用1,211杨国俊谷正气李伟平12(湖南大学机械与汽车工程学院,长沙410082)(广西工学院汽车工程系,柳州545006)FiniteAnalysisonDrumBrake1,211YANGGuo-jun,GUZheng-qi,LIWei-ping1(CollegeofMechanicalandAutomotiveEngineering,
2、HunanUniv.,Changsha410082,China)2(DepartmentofAutomotiveEngineering,GuangxiInstituteofTechnology,Liuzhou545006,China)"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!【摘要】采用有限元分析软件ANSYS对鼓式制动器摩擦衬片与制动鼓之间的接触应力进行了有限!!元仿真。在模拟制动蹄压紧制动鼓过程中采用以实际促进力加载方式,较为精确地得出了接触应力场及效!!!!能因数
3、等有用信息,为进一步改进制动器结构设计提供了依据。!!关键词:鼓式制动器;有限元;接触压力!!【Abstract】Forthecertaindrumbrake,thecontactpressuredistributionbetweenbrakepadandthe!!!!drumwassimulatedbyusingsoftwareANSYS.Byapllyingactualloadinoperatingtheprocessoftheshoesa-!!gainstthedrum,theralativelyaccuratecon
4、tactpressuredistributionandefficiencyfactorwereobtained,which!!!provideevidenceforimprovingthedesignofbrake.!!!"!!Ke!y!wo!rd!s:B!r!ak!ed!ru!m!;F!in!ite!e!lem!e!nt;!C!on!tac!t!pr!ess!ur!e!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"中图分类号:U463.51文献标识码:A1引言表1制动器几何参数鼓式制动器有制动效能高、结构紧凑、价格便宜的特点,在汽
5、车上广泛应用。在汽车制动器设计中,有限元分析为优化制动参数符号数值器结构参数、提高制动效能、降低制动噪音提供了有力依据。文制动鼓半径r0.2m献[1]对一种鼓式制动器和一种盘式制动器进行了有限元分析,研摩擦衬片宽度b0.13m究了摩擦衬片接触压力的分布情况。文献[2]应用有限元分析软摩擦衬片包角β117°件计算得到制动过程中制动鼓瞬态温度场等重要信息。文献[3]摩擦衬片起始角α35°以有限元分析为手段,通过建立虚拟轮辐,计算了某重型汽车制摩擦衬片厚度h0.015m动器的效能因数。将公式(2)代入公式(1),(2)式可进一步写
6、成2分析模型K1P1=K2P2(3)以一种轴线固定的S凸轮鼓式制动器为研究对象。图1为3有限元模型制动器的结构示意图,各结构几何参数如表1。在促进力Pi的作用下制动蹄绕轴线固定的支撑销张开与转动的制动鼓摩擦,产3.1模型的建立生制动力矩Mi,其中i=1为领蹄,i=2为从蹄(下同)。第i蹄的制模型中制动鼓、制动蹄、摩擦衬片采用ANSYS三维实体单动效能因数为[4]:元Solid45,制动蹄与摩擦衬片几何实体之间采用粘接的形式,Ki=Mi/PiR(1)以保持二者在材料不同的基础上连接面结点重合,三者的装配效能因数表征了制动器作用
7、半径上的摩擦力与输入力之如图2。在制动鼓与摩擦衬片之间可能接触的位置分别建立面滚轮比,是制动器结构优化设面接触单元。由于制动蹄与滚轮的接触不是研究重点,所以该局S凸轮"计的主要评价指标之一。制动鼓旋向在结构型式、摩擦系数确定的情况下,制动器效能凸轮旋向因数由其本身结构参数决领蹄从蹄!定。本模型属于等位移制支撑销动器,制动时两蹄对鼓的制动鼓压紧程度相同,二者产生的制动力矩相等[5]。即:摩擦衬片M1=M2(2)图1制动器的结构示意图图2鼓式制动器有限元分析模型图3制动蹄与滚轮局部结构单元图*来稿日期:2006-09-27第4期
8、杨国俊等:有限元分析在鼓式制动器设计中的应用-15-部区域可简化为三维钢性杆单元Link8构造的伞形杆系,如图再次通过提取单元表格数据,计算领、从蹄在实际促进力下的制3所示。建模过程中,为节约计算资源,在忠于结构主要力学特动力,二者分别为15463N、15722N,二者基本相等,这表明以上
