客車盤式制動器熱-結(jié)構(gòu)耦合分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、制動器是制動系統(tǒng)的重要組成部件和安全部件，它對汽車制動的安全、可靠和舒適性能有至關(guān)重要的作用。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示由汽車造成的安全事故中，80％是由于車輛制動性能故障導(dǎo)致的。與鼓式制動器相比，盤式制動器制動性能更好，因此，目前貨車和客車都在推廣使用盤式制動器。但由于盤式制動器制動壓力大，制動產(chǎn)生的摩擦熱會導(dǎo)致摩擦副熱變形，影響接觸應(yīng)力，導(dǎo)致制動盤出現(xiàn)熱裂紋，使其使用壽命減少。因此，準(zhǔn)確模擬制動器溫度場、應(yīng)力場這一耦合現(xiàn)象對制動器的設(shè)計(jì)、車輛的

2、使用工況的選擇、制動盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和制動盤疲勞壽命的預(yù)測等都至關(guān)重要。
　　本文以某國產(chǎn)客車及其配套使用的通風(fēng)盤式制動器為主要的研究內(nèi)容。首先，本文依據(jù)客車和制動盤的實(shí)際尺寸建立三維有限元模型，并計(jì)算了輸入的熱流密度和對流散熱系數(shù)。文中采用順序耦合方法，應(yīng)用有限元分析軟件分析了客車制動時(shí)制動盤溫度、應(yīng)力、形變之間耦合的問題。通過仿真分析得出制動盤的瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場的分布規(guī)律，分別比較了單次緊急制動和多次連續(xù)制動時(shí)制動盤在徑向和軸向

3、溫度分布的差異。隨著客車載重的增加，制動盤最高溫度也在增加，且呈線性增加;隨客車速度的增加，制動盤的最高溫度也在增加且前者對制動盤的影響要大。
　　其次，本文為了研究制動盤結(jié)構(gòu)對其溫度場的影響，分別研究了通風(fēng)孔高度、數(shù)目和通風(fēng)孔角度對制動盤最高溫度的影響，通過正交試驗(yàn)對上述三個(gè)方面分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)的制動盤。
　　最后，將制動盤優(yōu)化前、后熱-結(jié)構(gòu)耦合模型分析結(jié)果導(dǎo)入疲勞分析專用軟件NCODE的Design Li