鼓式制動器制動鼓參數(shù)化設(shè)計研究【說明書+CAD+CATIA】

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E 分析考慮 了制動鼓的 熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。 解析了在不同 負(fù)載和不同的制動鼓的輪廓 下 的應(yīng)力分布 ,確保 制動鼓 壓力值低于允許的極限。 我國的技術(shù)也在迅速提升，例如 2010 年，王庭義等為了更準(zhǔn)確地研究具有凸輪 張開裝置的領(lǐng)、從蹄式制動器系統(tǒng)的力學(xué)行為 ,在凸輪軸上施加輸入力矩來模擬仿真 制動器系統(tǒng)的制動過程 ,并通過 ADAMS 動力學(xué)仿真軟件進(jìn)行了仿真分析。 2012 年，馬 迅等人運(yùn)用通用有限元分析軟件 ANSYS Workbench 建立了某鼓式制動器的三維幾何 及有限元模型。利用制動器應(yīng)力測定試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果，采用三種不同的領(lǐng)從蹄上 促動力的分配方式，并考慮凸輪轉(zhuǎn)動和摩擦系數(shù)等不同方案，分析了制動力矩在制動 過程中的變化規(guī)律，得到與試驗(yàn)結(jié)果相對應(yīng)的仿真結(jié)果。 2013 年，周吉祥等， 為了使 鼓式制動器的模擬仿真更 接近于真實(shí)狀態(tài) ,聯(lián)合運(yùn)用三維 CAD 建模軟件 CATIA、有限 元分析軟件 Hypermesh 及多體動力學(xué)分析軟件 MSC.ADAMS,考慮將凸輪、制動底 板、 制動蹄及制動鼓視為剛性體 ,將摩擦片視為柔性體建立了鼓式制動器的剛?cè)狁詈蟿?力 仿真模型 ,并基于動力仿真的結(jié)果為鼓式制動器的有限元熱結(jié)構(gòu)耦合分析提 供實(shí)時 的凸輪促動力 ,動力仿真得到的領(lǐng)、從蹄促動力關(guān)系與相關(guān)文獻(xiàn)吻合 ,驗(yàn)證了模型的正 確性 ,最后基于熱結(jié)構(gòu)耦合分析了制動鼓破壞失效的原因并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。 現(xiàn)在計算機(jī)輔助設(shè)計和分析技術(shù)成為被設(shè)計師采用的更為高效和準(zhǔn)確的設(shè)計方 法在電腦上，通過參數(shù)化建模，設(shè)計人員能夠完成汽車設(shè)計的各項(xiàng)工作，比如汽車結(jié) 構(gòu)的設(shè)計，強(qiáng)度計算與校核，匹配參數(shù)的選擇，工作性能和壽命的模擬分析等等。參 數(shù)化建模是汽車設(shè)計的發(fā)展趨勢。 3 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 以制動鼓為例進(jìn)行設(shè)計，應(yīng)用 CATIA 軟件研究建立基于快速開發(fā)鼓式制動器各個 零部件的二次開發(fā)參數(shù)化設(shè)計方法 。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） (1) 用 CATIA 建立所選制動鼓的三維參數(shù)模型； (2)用 VB 等工具對 CATIA 進(jìn)行二次開發(fā)，創(chuàng)建參數(shù)化設(shè)計界面； (3)對有限元模型進(jìn)行求解，分析其應(yīng)力、變形分布，優(yōu)化設(shè)計制動器結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu) 剛度和強(qiáng)度，減小摩擦片的不均勻磨損現(xiàn)象。 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 通過 CATIA 軟件研究基于特征的參數(shù)化方法設(shè)計鼓式制動器 。選擇具有典型特征 的制動鼓進(jìn)行三維參數(shù)化建模工作， 得出更好的制動鼓設(shè)計 。 （ 1）完成 10000 字以上的論文； （ 2）完成 3000 字左右外文文獻(xiàn)翻譯； （ 3）使用 CATIA,ANAYS 等軟件進(jìn)行建模、分析； （ 4）二次開發(fā)參數(shù)化設(shè)計文件一份； （ 5）預(yù)計 3 張 A0 圖紙。 4 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； (1)首先翻閱各種資料，了解本設(shè)計的意義、研究概況和發(fā)展趨勢； (2)分析不同類型鼓式制動器； (3)選擇具有典型特征的制動鼓進(jìn)行三維參數(shù)化建模工作 ； (4)通過 設(shè)計結(jié)果，得出結(jié)論。 2.論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃 第 1 周：理解設(shè)計題目，查找參考資料； 第 2 周：整理參考文獻(xiàn)，撰寫文獻(xiàn)綜述； 第 3 周：撰寫開題報告； 第 4 周：修改開題報告，準(zhǔn)備開題答辯； 第 5 周：了解制動鼓的結(jié)構(gòu)和工作原理； 第 6、 7 周：確定制動鼓的各項(xiàng)參數(shù)； 第 8 周：進(jìn)行中期檢查并進(jìn)行 1 篇 外 文文獻(xiàn) 翻譯 ； 第 9、 10 周：用 CATIA 進(jìn)行制動鼓的參數(shù)化設(shè)計，建立三維模型； 第 11、 12 周：分析并優(yōu)化制動鼓的各項(xiàng)參數(shù)； 第 13 周：改進(jìn)完善制動鼓的優(yōu)化方案； 第 14 周：撰寫畢業(yè)論文； 第 15 周：修改畢業(yè)論文，準(zhǔn) 備畢業(yè)論文答辯。 5 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1 趙晨 . 鼓式制動器參數(shù)化設(shè)計及仿真分析 D.武漢理工大學(xué) ,2014. 2 劉長亮 . 鼓式制動器動力學(xué)分析及制動性能優(yōu)化 D.吉林大學(xué) ,2011. 3 王庭義 . 鼓式制動器關(guān)鍵技術(shù)研究 D.長安大學(xué) ,2011. 4 許自濤 . 鼓式制動器應(yīng)力分析與試驗(yàn)測試 D.燕山大學(xué) ,2011. 5 馬迅 ,陳明東 ,趙旭 . 鼓式制動器有限元分析方法的研究 J. 機(jī)械設(shè)計與制 造 ,2012,06:217-219. 6 王庭義 ,呂彭民 ,蘭吉光 ,李玉杰 ,孟鐵 . 鼓式制動器制動過程動力學(xué)仿真 J. 中 國公路學(xué)報 ,2010,06:115-120. 7 朱斌 . 汽車鼓式制動器力學(xué)特性分析 D.吉林大學(xué) ,2011. 8 周吉祥 . 基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷墓氖街苿悠鲃恿Ψ抡婕盁嵝阅芊治?D.太原理工 大學(xué) ,2013. 9 馬迅 , 尹長城 , 陳艷紅 . 基于 ANSYS Workbench 的鼓式制動器的接觸分析 J. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報 , 2010, 24(3):1-4. 10羅明軍 , 謝亞清 . 基于 ANSYS 鼓式制動器有限元模型的建立與分析 J. 南昌大 學(xué)學(xué)報工科版 , 2010, 32(2):201-204. 11Liu Hongpu, Peng Erbao, The Study of the Parameterization of the Drum Brake Design Based on UG, Energy Procedia, Volume 17, 2012, Pages 279-285 12Uhlig R P, Suryatama D. Brake drum: US, US7849979P. 2010. 13Kumar A, Sabarish R. Structural and thermal analysis of brake drumJ. Middle East Journal of Scientific Research, 2014. 14Rehman A, Das S, Dixit G. Analysis of stir die cast Al SiC composite brake drums based on coefficient of frictionJ. Tribology International, 2012, 51(7):36-41. 15Yuan H J. Brake drum coupling analysis based on stress analysisJ. Journal of Mechanical 應(yīng)變主要集中在摩擦片上 ;應(yīng) 力應(yīng)變與溫度均隨制動速度與制動壓力的增加而增加 ;應(yīng)變與溫度均隨制動時間增加 而增大 ,應(yīng)力隨制動時間的增加趨于穩(wěn)定 ;應(yīng) 力波動幅度隨制動速度的增加而增大 , 應(yīng)變處于穩(wěn)定值的時間隨制動速度的增加而減少 。 4 發(fā)展趨勢及展望 從人類第一次設(shè)計汽車開始，計算機(jī)輔助技術(shù)就越來越多 的運(yùn)用到設(shè)計里面。 起初設(shè)計師設(shè)計汽車零件是通過不斷積累的經(jīng)驗(yàn)，而現(xiàn)在計算機(jī)輔助設(shè)計和分析技術(shù) 成為被設(shè)計師采用的更為高效和準(zhǔn)確的設(shè)計方法在電腦上，通過參數(shù)化建模，設(shè)計人 8 員能夠完成汽車設(shè)計的各項(xiàng)工作，比如汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計，強(qiáng)度計算與校核，匹配參數(shù) 的選擇，工作性能和壽命的模擬分析等等。 參數(shù)化建模是汽車設(shè)計的發(fā)展趨勢。 參數(shù)化設(shè)計是 Revit Building 的一個重要 思想， Revit Building 中的圖元都是以 構(gòu)件 的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通 過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息。常用的 參數(shù)化設(shè)計 CAD 軟件中，主流的應(yīng)用軟件有 Pro/Engineer、 UGNX、 CATIA 和 Solidworks 四大軟件，四大軟件各有特點(diǎn)并在不同的領(lǐng)域分別占據(jù)一定的市場份額。本次設(shè)計就 是使用 CATIA 進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。 5 本文開展的工作 (1)用 CATIA 建立所選制動鼓的三維參數(shù)模型； (2)用 VB 等工具對 CATIA 進(jìn)行二次開發(fā)，創(chuàng)建參數(shù)化設(shè)計界面； (3)對有限元模型進(jìn)行求解，分析其應(yīng)力、變形分布，優(yōu)化設(shè)計制動器結(jié)構(gòu)，提高結(jié) 構(gòu)剛度和強(qiáng)度，減小摩擦片的不均勻磨損現(xiàn)象。 參考文獻(xiàn) 1 Liu Hongpu, Peng Erbao, The Study of the Parameterization of the Drum Brake Design Based on UG, Energy Procedia, Volume 17, 2012, Pages 279-285 2 Rehman A, Das S, Dixit G. Analysis of stir die cast Al SiC composite brake drums based on coefficient of frictionJ. Tribology International, 2012, 51(7):36-41. 3 Yuan H J. Brake drum coupling analysis based on stress analysisJ. Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2014. 4 (德 )B.布勒伊爾 ,K.比爾著 .劉希恭等譯 .制動技術(shù)手冊 ,機(jī)械工業(yè)出版社 ,2011. 5 Kumar A, Sabarish R. Structural and thermal analysis of brake drumJ. Middle East Journal of Scientific Research, 2014. 6 王庭義 . 鼓式制動器關(guān)鍵技術(shù)研 究 D.長安大學(xué) ,2011. 7 羅明軍 , 謝亞清 . 基于 ANSYS 鼓式制動器有限元模型的建立與分析 J. 南昌大 學(xué)學(xué)報工科版 , 2010, 32(2):201-204. 8 馬迅 , 尹長城 , 陳艷紅 . 基于 ANSYS Workbench 的鼓式制動器的接觸分析 J. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報 , 2010, 24(3):1-4. 9 馬迅 ,陳明東 ,趙旭 . 鼓式制動器有限元分析方法的研究 J. 機(jī)械設(shè)計與制 造 ,2012,06:217-219. 10周吉祥 . 基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷墓氖街苿悠鲃恿Ψ?真及熱性能分析 D.太原理工 大學(xué) ,2013. 11崔功軍 , 盧磊 , 吳娟 . 鼓式制動器摩擦副熱力耦合分析 J. 礦山機(jī)械 , 2015(4):51-55.