盘式制动器摩擦片热-结构耦合分析

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主 要 计 算 紧 急 制动 工 况 下 的盘 式 制 动 器 的摩 擦 片 瞬态 温 度 场 及 应力 场 的分 布 情 况 。工 况 为 制 动初 始 车 速 ｌ０ ｍｈ 制 动 压 Ｏ ｋ ／，
力 ７ ＭＰ ， ． ａ总制 动 时 间 ３ ２ 。 ５ ．ｓ ４
１盘式制 动器 摩擦 片热一结 构耦 合模 ２１载 荷 步 的设 定 ． 型 的建 立 从制动的全过程看 ， 包括驾驶员做出行动反应 、 动器起作 制
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中图分类 号 ：Ｈ１ ， Ｍ３ ５ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ １ Ａ
随着 汽 车工 业 的发 展 ， 速 越来 越 高 ， 荷越 来 越 大 ， 对 制 车 载 而
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第 ７期 ２１ ０ ０年 ７月
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ００ — １５ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）７ ０ ９ — ２
机 械 设 计 与 制 造
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ １５ பைடு நூலகம்
盘式制 动器摩擦片热一 结构耦 合分析
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荣 兵 巢凯年
（ 西华大学 交通与汽 车工 程学院 ， 成都 ６０ ３ ） １０ ９
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动器 的尺寸要求越来越小。 这意味着制动器部件单位面积所承受 的载荷及吸收 的能量会大大增加 ， 因而对制动器性能的要求也越 来越高。 在盘式制动器 中， 是把摩擦片压在转动的制动盘上 ， 把动
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【 要】 用 接 合法 盘 制 器 擦片 行热 结 耦 分 较准 反映了 个 程中 ５ 摘 采 间 耦 对 式 动 摩 进 一 构 合 析， 确的 整 过
：
；摩擦片的瞬态温度和应力变 化情况。 最后得到了制动过程中摩擦 片受温度、 制动压力、 摩擦力共同作用的 ；
；强度分布。为摩擦片的材料选择， 尺寸设计提供了理论依据。
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关键词： 结构耦合分析； 热一 摩擦片； 瞬态温度和应力变化； 强度
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能转 化 为 热能 消 耗掉 ， 而 达 到制 动 的效 果 。 此 过程 中 ， 擦 片 从 在 摩 不仅 受 到 由摩 擦 产生 高 温 的影 响 ，导致 热 应 力 引发 表 面 裂 纹 、 翘 曲 等一 系列 的问 题 ， 要 承 受 制 动 压 力 、 擦 力 而 产 生 结 构 上 应 还 摩 力 和应 变 。在 很 多研 究 中 ， 把摩 擦 生 热 引起 的热 传 导分 析 和 制 就
图 １摩擦片模型
动压力引起 的结构分析分开 ， 而这样就大大降低了模 拟计算 的精 确性 。因此本文将采用问接耦合法 ， 通过把摩擦热分析的结果作
为结 构 压 力 和摩 擦力 场 分 析 的载 荷 来 实现 两 种 物理 场 的耦 合 ， 从 而使 计 算 数据 更 精 确 。
２工 况 的确定
因为 两摩 擦 片 的分 析 一 致 ， 立 单 个摩 擦 片 有 限元 模 型 进 用 、 续 制动 和 放松 制 动 器 四个 阶段 １ 在此 文 中仅考 虑 制动 器 起 则建 持 ３ １ 。 行分 析 。某 一 制 动器 摩 擦 片材 料 的 热物 理 参 数及 几 何 尺 寸 ， 表 作 用 、 制 动 两个 阶段 ！则 分 为 两个 载 荷 步 ： 个 载 荷 步 ： 如 持续 第一 摩