轿车盘式制动器的三维建模及有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采用盘式制动器配置才逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性，满足人们不断提高的生活物质需求、改善生活环境等方面都发挥了很大的作用。在轿车方面，从经济与实用的角度出发，过去一般采用了混合的制动方式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。采用前盘后鼓式制动器，主要是出于成本上的考虑，同时也是因为汽车在紧急制动时，轴载荷前移，对前轮制动性能的要求比较高，这类前制动器以液压盘式制动器为主流，采用液压油作传输介质以液压总泵为动力源，后制动器以液压式双泵双作用缸制动蹄匹配。但汽车发展到如今，随着高速公路等级的提高，乘车档次的上升，特别是国家安全法规的强制实施，大部分轿车均采用前后轮均为盘式制动器的形式。

相比于中国汽车工业短短的几十年的发展历史，一些发达国家像美国、日本、德国等国家的汽车工业有着百多年的历史。因此这些国家的技术要领先中国很多，在制动器方面亦不例外。国外汽车研发机构经过多年的研究和试验，在气动盘式制动器上已取得了不小的成果，并将其广泛应用在新型的载重汽车上。盘式制动器经过不断地开发，不断地改进，发展非常迅猛。各大公司除在原有轿车用液压盘式制动器有较大的发展外，更注重在中重型汽车领域开发气动盘式制动器。经过几十年的发展，生产气（液）压盘式制动器的技术目前已经比较成熟形成了系列产品。在欧美日等发达国家，已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。

本次研究的目的在于: 通过基于catia的参数化建模，使盘式制动器总成能够参数化、系列化，缩短产品开发周期；利用现代计算机虚拟设计方法，对制动器总成进行温度场以及热应力、机械应力、结构强度刚度校核计算。为新产品的改进设计提供参考和依据；为数字化平台的设计与研发提供模型和参考；提升设计人员借助现代化计算机设计理论和软件分析开发工具进行产品研发的能力。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：随着汽车产业的发展，汽车的行驶速度越来越高，对其安全性的要求也越来越高。在这样的背景下，汽车制动系统的重要性显得更加突出，具有更好的抗热衰退性能和抗水衰退性能的盘式制动器在汽车上的应用越来越广泛。本次研究的内容正如题目“轿车盘式制动器的三维建模及有限元分析”所表明的，即完成某款轿车盘式制动器的三维建模，并在此基础上对其进行简单的有限元分析。本次研究的对象为奥迪a8轿车前轮盘式制动器。

目标:在能熟练运用catia软件和abaqus软件的基础上，成功完成轿车盘式制动器的三维建模以及有限元分析。

技术方案：首先是利用catia软件对轿车盘式制动器进行参数化的三维建模，并利用catia来出图纸；然后是将在catia中建的模型导入到abaqus中，再利用abaqus对此模型进行有限元分析。完成建模以及有限元分析的工作后，就可以结合参考文献和建模的过程以及有限元分析的结果进行论文的编写。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1.yaoqingwu，hongyun jin，yunlong li，zhengjiaji，shuenhou. simulation of temperature distribution in disk brake considering a real brake pad wear[j],springerscience business media,2014

this paper presents a methodology for themodeling of the transient thermal behavior of the disk brake of the vehicles using finite element methods. the influence of the wear properties of friction materials on thermo elastic behaviors is investigated to facilitate the conceptual design of the model. the coupled characteristics of the friction heat flow between thedisk and pad as well as the effects of the brake disk thermal stress because ofthe variable applied pressure was considered. at the same time, the model was optimizedby the experiment. repeated brake processes with varying load, sliding speeds andtemperature are applied in the simulation of the disk brakes. experimentaldependencies of the coefficient of friction andwear rate on the temperature ofbrake pad were approximated and applied to the model. the temperature and pressure on the contact surface of the pad/disk brake system obtained for constantand speed/pressure sensitivity applications were confronted and compared. the thermo-distributionis operated to visualize the disk temperature.

本文利用有限元方法，提出了一种汽车盘式制动器瞬态热特性建模的方法。摩擦材料的磨损性能对热弹性的影响被探究以便进行模型的概念设计。制动盘和制动衬块之间摩擦热流的耦合特性，还有由于变化的压力造成的制动盘的热应力的影响都被考虑到了。同时，该模型由试验得到优化。不同载荷时，重复制动过程，滑动速度和温度被应用到盘式制动器的仿真中。摩擦系数和磨损率对制动衬块的试验依赖是近似的，并被应用到模型中。衬块/盘制动系统接触表面的温度和压力一直被获得，同时，速度/压力灵敏度的应用都面临比较。热分布被操作以可视化制动盘的温度。