鼓式制動器制動鼓參數(shù)化設(shè)計研究含CAITA三維及3張CAD圖

鼓式制動器制動鼓參數(shù)化設(shè)計研究含CAITA三維及3張CAD圖,制動器,制動,參數(shù),設(shè)計,研究,鉆研,caita,三維,cad 鼓式制動器制動鼓參數(shù)化設(shè)計研究 附錄1：外文翻譯 制動鼓的結(jié)構(gòu)和熱分析 Anup Kumar and R. Sabarish 摘要 在經(jīng)歷高溫和熱應(yīng)力提高的制動過程中，制動鼓是一個關(guān)鍵部件。此外，制動蹄的壓力引起機械荷載.因此，分析考慮到的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力一起。由于組合的負載和不同的制動鼓的輪廓所以分析是不現(xiàn)實的，所以有必要使用有限元分析方法，以評估確切的應(yīng)力分布，并確保應(yīng)力值遠低于允許的范圍內(nèi)。這里的模型是內(nèi)脹式鼓式制動器。這種制動器的制動蹄是包含了在鼓和擴大向外時的制動應(yīng)用。這種制動器適用于中型重型車輛.。 關(guān)鍵詞：制動鼓；瞬態(tài)熱分析；穩(wěn)態(tài)分析；溫度分布。 簡介 制動器是用來使靜止物體減速或減速的裝置.。車輛的安全運行需要可靠制動來吸收運動部件的動能或降低物體的勢能來控制汽車的運動。制動器吸收的能量以熱的形式消散.。這種熱能在周圍大氣中消散以阻止車輛運動，所以制動系統(tǒng)應(yīng)該有以下要求： 1.在緊急情況下，制動器必須足夠堅固，以保證汽車在最小的距離停車.。 2. 駕駛員在制動過程中必須對車輛進行適當(dāng)?shù)目刂?，車輛不得打滑.。 3. 制動器必須具有良好的防衰老特性，即其有效性不應(yīng)隨著長期應(yīng)用的延長而降低.。 4. 制動器應(yīng)具有良好的耐磨性能。 制動裝置：車輛的制動設(shè)備包括所有的制動系統(tǒng)都是為了降低車輛行駛速度，降低它的加速度加快，增加其減速率并防止車輛靜止后返回。[1-3]。 實驗裝置制動鼓總成 制動鼓總成：相對于其他制動設(shè)計，制動鼓已被廣泛應(yīng)用。當(dāng)制動蹄被推到與軸一起旋轉(zhuǎn)的制動鼓的內(nèi)表面時會獲得制動力。此類型的制動器主要用于轎車和卡車的后輪，而盤式制動器被廣泛用于前制動器，因為其固有更大的方向穩(wěn)定性。制動鼓的底板是一個壓鋼板，螺栓固定在后橋殼上.。由于制動蹄安裝在底板上，所有的制動力作用在底板上.[4-5]。 制動鼓的重要要求如下： 應(yīng)提供具有良好耐磨性能的表面。 它應(yīng)該有良好的傳熱性。 在每個制動過程產(chǎn)生的熱量，必須立即消散到大氣中，因為下一個制動過程將再次產(chǎn)生更多的熱量。任何過熱的剎車過程都會導(dǎo)致制動鼓擴大而造成有效踏板行程損失與制動襯片衰減。 它應(yīng)該有足夠的強度，但質(zhì)量要抱證最小。 它應(yīng)該能夠容納在可用的車輪空間。 穩(wěn)態(tài)熱分析：穩(wěn)態(tài)熱分析是用以確定溫度，熱梯度，熱流量和熱通量的對象所造成的熱負荷，不隨時間變化。這些負載包括以下： 對流 輻射 熱流量 熱通量（單位面積熱流量） 熱發(fā)電率（每單位體積的熱流量） 恒溫邊界 穩(wěn)態(tài)熱分析可以是線性的，具有恒定的材料性能，或非線性，與材料性能取決于溫度。大多數(shù)材料的熱性能隨溫度變化，所以分析通常是非線性的。包括輻射效應(yīng)也使得分析非線性[6-10]。 瞬態(tài)熱分析：瞬態(tài)熱分析可以確定溫度和其他隨時間變化的熱量。工程師通常使用溫度以瞬態(tài)熱分析計算作為輸入的結(jié)構(gòu)分析作為熱應(yīng)力評估。許多傳熱應(yīng)用-熱處理問題，噴嘴，發(fā)動機缸體，管道系統(tǒng)，壓力容器等-涉及瞬態(tài)熱分析。主要的區(qū)別是，大多數(shù)應(yīng)用在瞬態(tài)分析的負載是時間的函數(shù)。若要指定隨時間變化的負載，你可以使用函數(shù)工具來定義描述曲線的方程或函數(shù)，然后將函數(shù)應(yīng)用于邊界條件，也可以將負載與時間曲線劃分為加載步驟[11-13]. 結(jié)構(gòu)分析：結(jié)構(gòu)分析可能是最常見的應(yīng)用的有限元方法。術(shù)語結(jié)構(gòu)（或結(jié)構(gòu)）不僅意味著土木工程結(jié)構(gòu)，如橋梁和建筑物，但也包括海軍，航空和機械結(jié)構(gòu)，如船體，飛機機身和機械外殼，以及機械部件，如活塞，機械零件和工具。 問題定義：原來的制動鼓已被修改應(yīng)用于先前的一些功能要求。由于被修改，制動鼓的尺寸和外形都發(fā)生了變化.。由于制動鼓有一個改進的幾何形狀，有必要檢查它在給定的負載條件下正常工作。 制動鼓規(guī)格： 車輛空載= 4540kg 車輛載貨量= 8300kg 輪胎滾動半徑= 389mm 摩擦系數(shù)（μ）= 0.36 制動蹄接觸角= 95.5° 蹄寬= 20mm 制動鼓內(nèi)部直徑= 416mm 制動鼓外部直徑= 470mm 制動鼓寬度= 178mm 制動鼓的材料特性： 材料為灰鑄鐵b.s.1452，等級250 熱導(dǎo)率（k）= 0.0544 W / mm°C 楊氏模量= 1 x105 N /mm 極限強度=250 N/mm2 鼓的質(zhì)量= 40kg 對流換熱系數(shù)= 0.001w/mm 20C 熱膨脹系數(shù)= 9 = 10 -6/°C 密度= 7.822 x10-6kg/mm3 比熱= 410J 發(fā)動機在60kmph斷開（滿載）的道路試驗數(shù)據(jù) 速度（kmph） 剎車距離（m） 減速度（m/s2） 平均減速度（m/s2） 59.73 26.76 6.19 6.40 60.46 27.24 6.38 60.54 25.74 6.64 應(yīng)用邊界條件： 對流換熱系數(shù)= 0.001w/mm°2C 熱膨脹系數(shù)= 9 x10-6 /°C 密度= 7.822 x 10-6kg/mm3 比熱= 410J 熱導(dǎo)率（k）= 0.0544 W / mm°C 實體造型：第一步是準(zhǔn)備制動鼓的實體模型。這里使用固體建模軟件Pro Engineer Wildfire，提供了詳細的圖紙。 Pro - E 模型 網(wǎng)狀模型： 固體70用作為一種元素。 自由網(wǎng)格已經(jīng)完成。 元素大小為7.5。 元素的總數(shù)為92747。 節(jié)點總數(shù)為23201個。 30次分析后結(jié)果： 30個周期的圖形結(jié)果 荷載: 內(nèi)部溫度= 100°C 外部溫度= 35°C 內(nèi)部溫度100°C 耦合場分析：耦合場分析是從不同的工程學(xué)科相結(jié)合的分析（物理場）相互作用來解決全球性的工程問題；因此，我們經(jīng)常提到的耦合場分析為多物理場分析。當(dāng)一個字段分析的輸入取決于從另一個分析的結(jié)果，分析耦合。 一些分析可以有單向耦合。例如，在熱應(yīng)力問題，溫度場的熱應(yīng)變節(jié)點結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，但結(jié)構(gòu)應(yīng)變一般不影響溫度分布。因此，不需要迭代的禾場解之間。更復(fù)雜的案件涉及雙向耦合。壓電分析，例如，處理結(jié)構(gòu)和電場之間的相互作用：它解決了由于施加的電壓分布位移，或反之亦然。在流體結(jié)構(gòu)相互作用問題，流體壓力引起的結(jié)構(gòu)變形，從而導(dǎo)致流體溶液的變化。這個問題需要兩個物理領(lǐng)域之間的迭代收斂。 帶制動蹄壓力的穩(wěn)態(tài)邊界條件：場之間的耦合可以通過直接耦合（矩陣耦合）或順序耦合（負載矢量耦合）來完成。負載轉(zhuǎn)移可以發(fā)生在表面或卷?？缬蝰詈峡赡苁菑?fù)雜的，因為不同的領(lǐng)域可能會解決不同類型的分析，在模擬過程中。例如，在感應(yīng)加熱的問題，諧波電磁分析計算焦耳加熱，這是用在一個瞬態(tài)熱分析來預(yù)測隨時間變化的溫度溶液。感應(yīng)加熱的問題是復(fù)雜的，進一步的事實，在這兩個物理模擬的材料特性高度依賴于溫度。中的一些應(yīng)用程序的耦合場分析可能需要進行壓力容器（熱應(yīng)力分析）、流體流動的羈絆（流體結(jié)構(gòu)分析）、感應(yīng)加熱（磁熱分析）。 結(jié)果 案例 外部溫度 （°C） 內(nèi)部溫度 （°C） 最大熱應(yīng)力（N/mm2） 最大變形 （mm） 基于溫度和壓力的最大應(yīng)力（N/mm2） 1 35 100 64.988 0.457 132.43 2 100 200 170.554 0.614 206.79 結(jié)論 從瞬態(tài)溫度觀察到溫度隨每個周期增加。這表明，冷卻時間是不夠冷卻制動鼓的。也可以看出，溫度趨于穩(wěn)定狀態(tài)值，這需要進一步的分析證實更多的周期數(shù)。對流協(xié)同效率（H）值的測定分析或?qū)嶒烆A(yù)測和納入模型將產(chǎn)生更準(zhǔn)確的溫度分布。設(shè)計檢查已通過比較最大獲得的應(yīng)力，得到的分析與標(biāo)準(zhǔn)允許應(yīng)力值。可以看出該設(shè)計是安全的，在給定的負載條件下的制動鼓功能正常。 參考文獻 1. Prabhu, T.J., 2005. Design of Transmission Elements’ T.J. Prabhu, pp: 13-1. 2. Giri, N.K., 2005. Automobile Mechanics’ Khanna Publisher, pp: 381-396. 3. Gupta, R.B., 1997. Automobile engineering’ Satya Prakashan. 4. Narang, G.B.S., 2003. Automobile engineering’ Khanna Publisher, pp: 287. 5. Gupta, K.M., 2002. Automobile engineering’ Umesh Publisher, pp: 112. 6. Heat and Mass Transfer Data Book, 2007. 7.Fabrication, 2007. testing and thermal analysis of metal matrix composite brake drum. International Journal of Vehicle Design, 44: 339-359. 8. Numerical and analytical investigation of temperature distribution in a brake drum with simulated defects. ‘International Journal of Vehicle Design, 2001. 26: 146-160。 9. Transient Thermoplastic Analysis of Disc Brake Using Ansys. 10. Kurdi et al., [4] one of the most important steps in development oga new truck chassis is the prediction of fatigue life span and durability loading of the chassis frame. 11. 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