浮钳盘式制动器结构分析
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结构的受力状态对构件最终表现出来的力学行为影响比较大，在本文所施 加的荷载前提下，此次模拟的结构考虑因素较为全面，能够更好地模拟制动器 的真实情况，同时由于耦合作用的加入，使得我们最终的结果更具有参考性。 另外，此次数值模拟也为新型制动器的研发提供了参考的材料，具有较好的现 实意义和理论研究价值。
关键字：浮钳盘式制动器，制动全过程模拟，应力场，温度场
本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。
本文使用ＬＳ．ＤＹＮＡ大型通用有限元软件对浮钳盘式制动器制动全过程数 值模拟。文中从分析盘式制动器结构特点出发着重进行了两个方面的研究分析， 即浮钳盘式制动器的制动过程模拟和制动盘与摩擦片热结构耦合分析。前者提 出了一种模拟和展示整体结构在刹车全过程响应的方法，并详细分析了制动器 各个不同部分在这种制动荷载作用下的不同应力分布情况；后者则是采用热结 构耦合的方式来模拟制动过程，得出不同时刻对应的制动盘和摩擦片的温度场、 应力场分布情况。
分类号
ＵＤＣ
密级 学校代码
１０４９７
武多矮理歹大穿
学位论文
题目 ；英文
题目
姓名睦孟洼职称 指导教师
单位名称墨堂．区
割挫 学位谴±
邮编 ４３００７０
申请学位级别 亟±
论文提交日期２Ｑ１３１５ 学位授予单位 答辩委员会主
论文答辩日期 ２０１３．５
位授予日期——
阅人 至堡兰墨季
和倍址
２０１３年５月
独创性声明
ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｄｉｓｃ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｏｎｅ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ
ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｂｒａｋｅ ｄｉｓｃ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ．
Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｌｏａｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆａｃｔｏｒ ｉｓ
ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｔａｋｅｎ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｎｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｔｙｐｅ ｆｌｏａｔ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ａｌｓｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｒａｋｅ ｐａｒｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｈｅａｔ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｒａｋｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ
（保密的论文在解密后应遵守此规定）
研牲麴：黜旃跏㈣：制日期州“、ｆ
摘要
随着汽车保有量的不断增加，汽车安全性越来越受到人们的重视。制动器 作为制动系统的核心部件，其性能直接影响行车安全。目前，盘式制动器逐渐 应用在客车、重卡和挂车等重载车辆上，对于盘式制动器的研究也越来越重视 了。
本文以某国产型号浮钳盘式制动器作为研究对象，结合制动器研制的国内 外现状，充分考虑制动器各个部件间的相互影响以及制动过程中制动力和热作 用的影响，对制动器制动全过程进行了数值模拟，揭示了该型制动器的工作机 理和影响制动过程的主要因素，为国内该类型制动器生产单位形成自主研发和 设计能力提高提供了一条思路。
ＩＶ
第３章制动盘与摩擦片热结构耦合分析………………………………………………．．３２ ３．１热结构耦合分析的理论基础……………………………………………………．３２ ３．１．１摩擦热的产生机理………………………………………………………一３２ ３．１．２热传导理论………………………………………………………………．３３ ３．１．３热结构耦合方法…………………………………………………………．．３５ ３．２热结构耦合模拟制动过程………………………………………………………．３５ ３．２。１单元类型的选取…………………………………………………………一３５ ３．２．２材料属性的定义…………………………………………………………．．３６ ３．２．３有限元模型………………………………………………………………．３６ ３．２．４载荷及边界条件…………………………………………………………．．３７ ３．３制动盘温度场分析………………………………………………………………３８ ３．３．１制动盘制动过程的温度场分布…………………………………………一３８ ３．３．２制动盘温度场分析………………………………………………………．．４１ ３．４制动盘应力场分析………………………………………………………………４６ ３．４．１非热结构耦合下的制动盘应力场………………………………………．．４７ ３．４．２热结构耦合下的制动盘应力场…………………………………………。５１ ３．５摩擦片温度场分析………………………………………………………………５８ ３．６摩擦片应力场分析………………………………………………………………６ｌ ３．７本章小结…………………………………………………………………………６３
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ
ｂｅｔｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｂｒａｋｅ，ＳＯ ｍａｋｅｓ ｏｕｒ ｆｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｐｅｒｓｕａｓｉｖｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｎａｍｅｌｙ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｆｒａｍｅ ｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｎｅｗ
１１
ｂｒａｋｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ，Ｂｒａｋｉｎｇ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，
ａｎｄ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｒｉｏｕｓ
ｐａｒｔｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒａｋｅ’Ｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒｔｓ ｆ ｕｎｄｅｒ ｂｒａｋｉｎｇ
ｆｏｒｍ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ ｏｆｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆｂｒａｋｅ
ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｅｓｅａห้องสมุดไป่ตู้ｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎ ａｂｉｌｉｔｙ．
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ＬＳ－ＤＹＮＡ ｌａｒｇｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ
ｔｈｅｒｍａｌ ｌｏａｄｓ；ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｏｎｅ ｕｓｅｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｇｅｔｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｈｅｉｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ．Ａｓ ｆａｒ，ｔｈｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ
ａｒｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｌｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｂｕｓｅｓ，ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋｓ ａｎｄ ｔｒａｉｌｅｒｓ．Ｓｏ
１．１课题的提出………………………………………………………………………．．１ １．２国内外对本课题的研究现状………………………………………………………２
１．２．１制动器结构设计的研究现状………………………………………………２ １．２．２制动盘温度场的研究现状…………………………………………………３ １．３论文的主要研究内容及选用的研究方案…………………………………………４ １．３．１论文的主要研究内容………………………………………………………４ １．３．２论文选用的研究方案………………………………………………………５ 第２章浮钳盘式制动器的制动过程的模拟………………………………………………６ ２．１制动器的简介……………………………………………………………………．．６ ２．１．１制动器的分类及比较………………………………………………………６ ２．１．２制动器的制动性能…………………………………………………………７ ２．２制动器结构动力分析的理论基础…………………………………………………８ ２．２．１摩擦制动原理………………………………………………………………８ ２．２．２接触分析原理………………………………………………………………９ ２．２．３ ＬＳ—ＤＹＮＡ简介……………………………………………………………ｌＯ ２．３制动器结构动力模型的建立……………………………………………………一ｌｌ ２．３．１制动盘力学模型……………………………………………………………１ｌ ２．３．２有限元分析过程…………………………………………………………．．１２ ２．３．３单元类型的选取…………………………………………………………．．１３ ２．３．４有限元模型的网格划分…………………………………………………．．１４ ２．３．５材料参数…………………………………………………………………．１６ ２－３．６载荷及边界条件…………………………………………………………一１６ ２．４计算结果分析……………………………………………………………………１ ７ ２．４．１浮钳的应力情况…………………………………………………………一１ ８ ２．４．２支架的应力情况…………………………………………………………．．２６ ２．５本章小结…………………………………………………………………………３ ｌ
Ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ
ＩＩＩ
目录
摘要………………………………………………………………………………………………………………………．Ｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ…．．…………．………．……．……………………．．…．…．．………．…………………………．………．．……．．ＩＩ
目录………………………………………………………………………………………．ＩＶ 第１章绪论…………………………………………………………………………………１
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｐｏｓｓｅｓｓｉｏｎ，ｖｅｈｉｃｌｅ ｓａｆｅｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐａｉｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ
ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｂｒａｋｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆｔｈｅ ｃａｒ，
签名：
学位论文使用授权书
本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位 论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认 可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会 公众提供信息服务。
ａｌｓｏ ｒｅｖｅａｌｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆ ｂｒａｋｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｒａｉｎ ｏｆ ｔｈｏｕｇｈｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ
关键字：浮钳盘式制动器，制动全过程模拟，应力场，温度场
本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。
本文使用ＬＳ．ＤＹＮＡ大型通用有限元软件对浮钳盘式制动器制动全过程数 值模拟。文中从分析盘式制动器结构特点出发着重进行了两个方面的研究分析， 即浮钳盘式制动器的制动过程模拟和制动盘与摩擦片热结构耦合分析。前者提 出了一种模拟和展示整体结构在刹车全过程响应的方法，并详细分析了制动器 各个不同部分在这种制动荷载作用下的不同应力分布情况；后者则是采用热结 构耦合的方式来模拟制动过程，得出不同时刻对应的制动盘和摩擦片的温度场、 应力场分布情况。
分类号
ＵＤＣ
密级 学校代码
１０４９７
武多矮理歹大穿
学位论文
题目 ；英文
题目
姓名睦孟洼职称 指导教师
单位名称墨堂．区
割挫 学位谴±
邮编 ４３００７０
申请学位级别 亟±
论文提交日期２Ｑ１３１５ 学位授予单位 答辩委员会主
论文答辩日期 ２０１３．５
位授予日期——
阅人 至堡兰墨季
和倍址
２０１３年５月
独创性声明
ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｄｉｓｃ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｏｎｅ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ
ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｂｒａｋｅ ｄｉｓｃ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ．
Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｌｏａｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆａｃｔｏｒ ｉｓ
ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ ｈａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｔａｋｅｎ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ．
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｎｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｔｙｐｅ ｆｌｏａｔ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ａｌｓｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｆｕｌｌｙ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｒａｋｅ ｐａｒｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｈｅａｔ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｒａｋｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ
（保密的论文在解密后应遵守此规定）
研牲麴：黜旃跏㈣：制日期州“、ｆ
摘要
随着汽车保有量的不断增加，汽车安全性越来越受到人们的重视。制动器 作为制动系统的核心部件，其性能直接影响行车安全。目前，盘式制动器逐渐 应用在客车、重卡和挂车等重载车辆上，对于盘式制动器的研究也越来越重视 了。
本文以某国产型号浮钳盘式制动器作为研究对象，结合制动器研制的国内 外现状，充分考虑制动器各个部件间的相互影响以及制动过程中制动力和热作 用的影响，对制动器制动全过程进行了数值模拟，揭示了该型制动器的工作机 理和影响制动过程的主要因素，为国内该类型制动器生产单位形成自主研发和 设计能力提高提供了一条思路。
ＩＶ
第３章制动盘与摩擦片热结构耦合分析………………………………………………．．３２ ３．１热结构耦合分析的理论基础……………………………………………………．３２ ３．１．１摩擦热的产生机理………………………………………………………一３２ ３．１．２热传导理论………………………………………………………………．３３ ３．１．３热结构耦合方法…………………………………………………………．．３５ ３．２热结构耦合模拟制动过程………………………………………………………．３５ ３．２。１单元类型的选取…………………………………………………………一３５ ３．２．２材料属性的定义…………………………………………………………．．３６ ３．２．３有限元模型………………………………………………………………．３６ ３．２．４载荷及边界条件…………………………………………………………．．３７ ３．３制动盘温度场分析………………………………………………………………３８ ３．３．１制动盘制动过程的温度场分布…………………………………………一３８ ３．３．２制动盘温度场分析………………………………………………………．．４１ ３．４制动盘应力场分析………………………………………………………………４６ ３．４．１非热结构耦合下的制动盘应力场………………………………………．．４７ ３．４．２热结构耦合下的制动盘应力场…………………………………………。５１ ３．５摩擦片温度场分析………………………………………………………………５８ ３．６摩擦片应力场分析………………………………………………………………６ｌ ３．７本章小结…………………………………………………………………………６３
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ
ｂｅｔｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｂｒａｋｅ，ＳＯ ｍａｋｅｓ ｏｕｒ ｆｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｐｅｒｓｕａｓｉｖｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｎａｍｅｌｙ ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｆｒａｍｅ ｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｎｅｗ
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ｂｒａｋｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ ｃａｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ，Ｂｒａｋｉｎｇ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，
ａｎｄ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｒｉｏｕｓ
ｐａｒｔｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒａｋｅ’Ｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒｔｓ ｆ ｕｎｄｅｒ ｂｒａｋｉｎｇ
ｆｏｒｍ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ ｏｆｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆｂｒａｋｅ
ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｒｅｓｅａห้องสมุดไป่ตู้ｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎ ａｂｉｌｉｔｙ．
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ＬＳ－ＤＹＮＡ ｌａｒｇｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ
ｔｈｅｒｍａｌ ｌｏａｄｓ；ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｏｎｅ ｕｓｅｓ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｇｅｔｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｈｅｉｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ．Ａｓ ｆａｒ，ｔｈｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ
ａｒｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｌａｒｇｅ ｌｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｂｕｓｅｓ，ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋｓ ａｎｄ ｔｒａｉｌｅｒｓ．Ｓｏ
１．１课题的提出………………………………………………………………………．．１ １．２国内外对本课题的研究现状………………………………………………………２
１．２．１制动器结构设计的研究现状………………………………………………２ １．２．２制动盘温度场的研究现状…………………………………………………３ １．３论文的主要研究内容及选用的研究方案…………………………………………４ １．３．１论文的主要研究内容………………………………………………………４ １．３．２论文选用的研究方案………………………………………………………５ 第２章浮钳盘式制动器的制动过程的模拟………………………………………………６ ２．１制动器的简介……………………………………………………………………．．６ ２．１．１制动器的分类及比较………………………………………………………６ ２．１．２制动器的制动性能…………………………………………………………７ ２．２制动器结构动力分析的理论基础…………………………………………………８ ２．２．１摩擦制动原理………………………………………………………………８ ２．２．２接触分析原理………………………………………………………………９ ２．２．３ ＬＳ—ＤＹＮＡ简介……………………………………………………………ｌＯ ２．３制动器结构动力模型的建立……………………………………………………一ｌｌ ２．３．１制动盘力学模型……………………………………………………………１ｌ ２．３．２有限元分析过程…………………………………………………………．．１２ ２．３．３单元类型的选取…………………………………………………………．．１３ ２．３．４有限元模型的网格划分…………………………………………………．．１４ ２．３．５材料参数…………………………………………………………………．１６ ２－３．６载荷及边界条件…………………………………………………………一１６ ２．４计算结果分析……………………………………………………………………１ ７ ２．４．１浮钳的应力情况…………………………………………………………一１ ８ ２．４．２支架的应力情况…………………………………………………………．．２６ ２．５本章小结…………………………………………………………………………３ ｌ
Ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ
ＩＩＩ
目录
摘要………………………………………………………………………………………………………………………．Ｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ…．．…………．………．……．……………………．．…．…．．………．…………………………．………．．……．．ＩＩ
目录………………………………………………………………………………………．ＩＶ 第１章绪论…………………………………………………………………………………１
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｐｏｓｓｅｓｓｉｏｎ，ｖｅｈｉｃｌｅ ｓａｆｅｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐａｉｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ
ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｂｒａｋｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆｔｈｅ ｃａｒ，
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学位论文使用授权书
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ａｌｓｏ ｒｅｖｅａｌｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆ ｂｒａｋｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｒａｉｎ ｏｆ ｔｈｏｕｇｈｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ