制動(dòng)盤表面結(jié)構(gòu)仿生構(gòu)建與制動(dòng)性能仿真分析.pdf

1、汽車的安全性是汽車設(shè)計(jì)制造過(guò)程中考慮的最重要指標(biāo)，而汽車的制動(dòng)性能可靠性則是衡量汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的最重要因素。目前主要通過(guò)改變制動(dòng)盤摩擦材料、采用表面改性技術(shù)或改變制動(dòng)盤表面結(jié)構(gòu)來(lái)改善其制動(dòng)性能，但存在研發(fā)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、耐磨性能不夠理想等不足。表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工成宏觀溝槽幾何形貌的制動(dòng)盤，其摩擦系數(shù)和耐磨特性明顯高于普通制動(dòng)盤。因此，設(shè)計(jì)具有較好幾何形貌結(jié)構(gòu)的制動(dòng)盤成為研究的關(guān)鍵。本文旨在仿生設(shè)計(jì)具有較好制動(dòng)特性的制動(dòng)盤表面結(jié)構(gòu)，以顯著

2、提高制動(dòng)盤的制動(dòng)性能。
　　本文首先對(duì)制動(dòng)盤表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生構(gòu)建。參考利用生物體表形成仿生形態(tài)樣件的方法，基于蝗蟲體表不同部位所具有的特殊幾何非光滑形態(tài)結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出的良好耐磨特性，采用三維軟件得到幾種具有孔、槽等特征的制動(dòng)盤表面非光滑結(jié)構(gòu)仿生模型。其次對(duì)仿生模型進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析。運(yùn)用Workbench仿真不同表面結(jié)構(gòu)制動(dòng)盤在不同初始速度下的制動(dòng)時(shí)間及應(yīng)力分布，得到了仿生制動(dòng)盤表面結(jié)構(gòu)的變化對(duì)制動(dòng)效能和耐磨性能的影響情況，溝槽表面制動(dòng)

3、盤的制動(dòng)效能和耐磨性能相對(duì)較好。再次對(duì)仿生模型進(jìn)行熱應(yīng)力耦合場(chǎng)分析。根據(jù)熱分析理論，運(yùn)用Workbench對(duì)模型進(jìn)行了不同初始速度下瞬態(tài)溫度場(chǎng)仿真分析，表面具有微凹坑結(jié)構(gòu)的制動(dòng)盤表現(xiàn)出較好的散熱性能。這源于圓凹坑表面更易儲(chǔ)存空氣，能夠?qū)崿F(xiàn)制動(dòng)盤與空氣的快速換熱，從而有效地降低了因溫度迅速升高而引起的熱疲勞破壞和熱摩擦磨損。最后對(duì)表面結(jié)構(gòu)仿生制動(dòng)盤進(jìn)行優(yōu)化構(gòu)建。將具有較好制動(dòng)效能和耐磨性能的溝槽結(jié)構(gòu)和具有最優(yōu)散熱性能的凹坑結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征組合