一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，属于参数性能分析方法技术领域；一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，首先通过三维建模软件构建盘式制动器的三维物理模型，选取盘式制动器的制动盘和摩擦片作为主要研究对象，在不考虑通风散热的情况下，通过有限元分析方法对静止状态下的盘式制动器三维模型进行静力学分析和模态分析，同时，本发明专利技术还在考虑通风散热的情况下，通过热

【技术实现步骤摘要】
一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法


[0001]本专利技术涉及参数性能分析方法
，特别是涉及一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法。

技术介绍

[0002]随着汽车生产技术的进步和社会科学的发展，人们对车辆安全性和舒适性的要求逐年增高。车辆的行驶安全性在很大程度上都受到制动器性能的影响和制约。汽车制动器性能的优劣对车辆驾驶人员及其乘员的安全有直接的影响。汽车制动系统的功能不仅仅是为了使行驶中的汽车进行减速至停车，还要保证车辆在特定的工况下(例如下坡〉保持稳定的车速。制动器在汽车中应用通常有盘式制动器和鼓式制动器，与鼓式制动器相比较而言，盘式制动器的结构简单且利于散热，基于盘式制动器的制动效能稳定，此类制动器在汽车中广泛使用的。
[0003]但是在制动过程中容易产生制动效能失效，通过对制动过程中的温度场、应力场的分析，能有效的改善制动过程中形成噪声、振动以及“热点”造成热疲劳等问题。如何提高制动性能已成为现在汽车研究的重要课题，鉴于此，我们提出了一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于对盘式制动器在多场景工况下的性能、参数特性进行研究分析，根据分析结果探究盘式制动器使用过程中可能出现的问题，并针对性的给出优化建议而提出的一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，包括有以下步骤：r/>[0007]S1、盘式制动器三维建模：对盘式制动器的结构进行简化，利用CATIA软件对盘式制动器的制动盘和制动摩擦片进行三维模型构建；
[0008]S2、静力学分析：基于S1中所构建的三维模型，在不考虑摩擦生热的前提下，对盘式制动器工作前进行静力学分析；
[0009]S3、模态分析：完成S2中所述静力学分析后，在同样不考虑摩擦生热的前提下，进一步对盘式制动器进行模态分析；
[0010]S4、热
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结构耦合分析：在考虑摩擦生热的前提下，采用热
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结构直接耦合分析方法对盘式制动器紧急制动工况下制动盘部分温度场和应力场的变化情况进行分析；
[0011]S5、对S2
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S4中所得分析结果进行记录和整理，整体分析，得出盘式制动器的制动盘和制动摩擦片在静态和紧急制动时的变化特点；
[0012]S6、根据S5中所得结果，分析得出盘式制动器的结构和参数优化建议。
[0013]优选的，所述S2中提到的静力学分析，包括有静态接触时制动盘的应力分布分析、静态接触时制动盘的应变分布分析、静态接触时摩擦片的变形分布分析和静态接触压力与
瞬态接触压力分布分对比分析；上述具体分析过程均基于有限元静力学分析理论，具体包括：
[0014]A1、物理模型离散化：将S1中构建的三维物理模型离散为由各个单元组成的计算模型；
[0015]A2、定义单元特性：
[0016]A2.1、选取位移模式，使用位移法，利用节点位移替换未知量，并通过函数表示位移和节点力的关系；
[0017]A2.2、计算等效节点力，对于S1中构建的三维物理模型中节点上的力能否等效转移进行分析；
[0018]A2.3、组装单元，在结构不变的情况下，对于S1中构建的三维模型中的每个单元通过组合，形成有限元分析方程；
[0019]A2.4、求解未知节点位移，分析计算后，通过解析A2.3中形成的有限元方程，得出节点位移情况。
[0020]优选的，所述S3中提到的模态分析，包括有自由模态分析和预应力模态分析，其分析理论具体为：
[0021]根据S1中构建的三维模型构建盘式制动器系统振动微分方程，所述系统振动微分方程为：
[0022][0023]式中，M代表结构质量矩阵；C代表结构的阻尼矩阵；K代表结构的刚度矩阵；F(t)代表随时间变化的荷载函数；代表节点加速度矢量；代表节点速度矢量；x代表节点位移；
[0024]不考虑阻尼等相关因素的影响，对系统振动微分方程进行简化，将方程中具有线性时不变特性的屋里坐标转化为模态坐标，将所得模态坐标进行变换后得到盘式制动器的系统模态振型矩阵，矩阵中的各列向量即为对应的系统各阶模态振型。
[0025]优选的，所述S4中提到的热
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结构耦合分析，包括有紧急制动工况下径向温度场分析、紧急制动工况下轴向温度场分析、紧急制动工况下周向温度场分析以及紧急制动工况下应力场分析。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供了一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，具备以下有益效果：
[0027]本专利技术首先通过三维建模软件构建盘式制动器的三维物理模型，选取盘式制动器的制动盘和摩擦片作为主要研究对象，在不考虑通风散热的情况下，通过有限元分析方法对静止状态下的盘式制动器三维模型进行静力学分析和模态分析，通过对制动盘制动抱死过程中的应力分布情况以及不同压力作用下的制动盘模态进行研究分析，为制动盘强度校核提供数据参考，同时探究制动盘在不同载荷条件的状态变化；除此之外，本专利技术还在考虑通风散热的情况下，通过热
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结构耦合分析方法对紧急制动工况下的制动盘和摩擦片进行分析，通过仿真分析获得制动盘温度场、应力场以及接触摩擦力的分布情况，从而分析制动盘和摩擦片轴向、径向、周向温度场及应力场的分布特性，在热
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结构耦合分析的基础上，确定制动盘较易出现“过热”的区域，为制动盘和摩擦片结构的设计和优化提供依据和建议。
附图说明
[0028]图1为本专利技术提出的一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法的方法流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]实施例1：
[0031]请参阅图1，一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，其特征在于，包括有以下步骤：
[0032]S1、盘式制动器三维建模：对盘式制动器的结构进行简化，利用CATIA软件对盘式制动器的制动盘和制动摩擦片进行三维模型构建；
[0033]S2、静力学分析：基于S1中所构建的三维模型，在不考虑摩擦生热的前提下，对盘式制动器工作前进行静力学分析；
[0034]所述S2中提到的静力学分析，包括有静态接触时制动盘的应力分布分析、静态接触时制动盘的应变分布分析、静态接触时摩擦片的变形分布分析和静态接触压力与瞬态接触压力分布分对比分析；上述具体分析过程均基于有限元静力学分析理论，具体包括：
[0035]A1、物理模型离散化：将S1中构建的三维物理模型离散为由各个单元组成的计算模型；
[0036]A2、定义单元特性：
[0037]A2.1、选取位移模式，使用位移法，利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，其特征在于，包括有以下步骤：S1、盘式制动器三维建模：对盘式制动器的结构进行简化，利用CATIA软件对盘式制动器的制动盘和制动摩擦片进行三维模型构建；S2、静力学分析：基于S1中所构建的三维模型，在不考虑摩擦生热的前提下，对盘式制动器工作前进行静力学分析；S3、模态分析：完成S2中所述静力学分析后，在同样不考虑摩擦生热的前提下，进一步对盘式制动器进行模态分析；S4、热
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结构耦合分析：在考虑摩擦生热的前提下，采用热
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结构直接耦合分析方法对盘式制动器紧急制动工况下制动盘部分温度场和应力场的变化情况进行分析；S5、对S2
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S4中所得分析结果进行记录和整理，整体分析，得出盘式制动器的制动盘和制动摩擦片在静态和紧急制动时的变化特点；S6、根据S5中所得结果，分析得出盘式制动器的结构和参数优化建议。2.根据权利要求1所述的一种汽车盘式制动器结构多场景工况下的分析方法，其特征在于，所述S2中提到的静力学分析，包括有静态接触时制动盘的应力分布分析、静态接触时制动盘的应变分布分析、静态接触时摩擦片的变形分布分析和静态接触压力与瞬态接触压力分布分对比分析；上述具体分析过程均基于有限元静力学分析理论，具体包括：A1、物理模型离散化：将S1中构建的三维物理模型离散为由各个单元组成的计算模型；A2、定义单元特性：A2.1、选取位移模式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖欢，田晓雪，
申请(专利权)人：安徽职业技术学院，
类型：发明
国别省市：