毕业设计开题报告模板新-日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析

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序号（学

号）：

毕业设计开题报告

日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析

姓名

学院机械与车辆工程学院

专业机械工程及自动化

班级

指导教师

201 8 年 03 月 16 日

毕业设计（论文）纸

开题报告

1. 设计题目

日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析

2. 课题研究的目的、意义

随着改革开放，中国经济不断发展，汽车已经走进千家万户，目前中国已经成

为第一汽车生产和销售大国，汽车保有量稳居世界第一。随着经济不断发展，汽车类

型逐渐被细分来满足不同消费者的需求。然而，也带来了各种各样的车祸事故。造成

车祸事故的主要原因制动系统故障引起的。动系统在汽车中有着极为重要的作用，如

果失效将会造成灾严重的后果。随着汽车工业的蓬勃发展，车流量密度的不断加大和

车速逐渐提高，汽车制动系统能否实时快速有效地实现驾驶者的制动意图已经成为

影响道路交通安全的关键问题。近年来汽车工业飞快发展，各个国家的汽车的保有量

快速膨胀；但随之而来的是汽车事故数量也快速增加，汽车事故对社会造成很大的

损失。根据公安部交通管理局发布的数据显示，2021 全年国内所有的交通事故一共

210812 起，造成 6.3 万余人丧生。在所有的交通事故中由于汽车碰撞造成的约占的

70%，而汽车碰撞的事故中大部分是追尾碰撞。所以追尾事故已经成为妨碍道路行车

安全的重要因素。因此着重研究制动器统能有效的降低交通事故率，保障人民群众的

财产及生命安全。

3. 国内外现状和发展趋势

现近代力学的基本理论和基本方程在 19 世纪末 20 世纪初已基本完备了。后来的

科学家大多致力于寻求各种具体问题的解，但由于许多实际问题相当复杂，很难获

得具有较高精度的解析解，同时用数值方法求解也遇到计算工作量过于庞大的困难。

通常只能通过各种假设把问题简化到可以处理的程度，以得到某种近似的解答，或

是借助于实验手段来谋求问题的解决。汽车制动器是三维复杂结构，属于非线性结

构分析的领域，同样受到了相同的限制。制动器的分析都是在理论和经验的基础上，

通过一定的假设和简化进行的，如被大量采用的 Koessler 的关于鼓式制动器接触

压力成余弦分布这一假设等。这是传统结构分的理论研究中的主要形式，应用极为广

泛。

文献[10,11]进一步分析接触压力分布及制动效能，建立鼓式制动器三维有限

元模型，对鼓式制动器动力学分析得出的结论是：当制动鼓和制动蹄为刚性体，摩

擦片外径与制动鼓内径相等，接触压力、制动效能与刚性线性模型是一致的；当考

虑摩擦片外径与制动鼓内径不相等，接触为非线性接触时，制动效能因数明显小于

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刚性线性模型，且较为平滑；文献[7]近一步考虑制动鼓和制动蹄的弹性变形，计

算得出的制动效能进一步减小，鼓式制动器其它结构参数变化对制动效能的影响较

小。考虑制动时的发热，有限元建立了结构-热的耦合模型的分析表明，制动器发热

变形，制动效能因数会减小，制动器的所受应力会增大。文献[14]在对鼓式制动器

制动时的稳定性分析，用 ADMAS 建立包括制动器、车轴、悬架在内的虚拟样机模型，

将模型扩展，把车轴、风泵支架山有限元生成的柔性体替代，给出四个不同的摩擦

因数，比较制动力矩的变化规律，得出制动器结构尺寸在某些情况下，制动时会产

生制动力的急剧变化，造成制动时的不稳定[15] 。文献[8]用模态分析方法研究鼓

式制动器尖叫的几个谐波中，蹄片与鼓之间的切向振动引起的共振是尖叫的主要振

源，在一定的压力范围内，制动管路压力的增加，尖叫的频率也在增加：改变摩擦

片的摩擦因数，可抑制制动噪声的产生；不同的车型由于结构共振频率不同，在不

同的初速度下产生制动尖叫。文献 [9]建立制动器的有限元模型，得出共振点，改变

系统固有频率，避开制动时的切向激振力频率范围，可有效避免制动尖叫的产生。

制动系统模态参数可用实验模态分析和有限元分析得到，鼓式制动器系统有限元模

型，通过低阶模态与实验比较，来验证模型。

对于温度场的研究方面，方明霞、冯奇建立了鼓式制动器摩擦片的有限元模型，

分别计算了摩擦片在力场和温度场中的压力分布。吕振华、亓昌利用有限元分析软

件 ADINA 建立一种蹄－鼓式制动器热弹性耦合动力学分析的三维有限元模型，探讨

了进行制动器热弹性耦合有限元分析的过程，通过仿真计算得到制动器工作过程中

摩擦副间接触力分布、制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场等重要信息。李亮、宋健通

过建立循环制动过程中温度场分析的快速有限元仿真模型，对鼓式制动器采用二维

有限元仿真，获得瞬态温度场等仿真结果。

本文根据任务书要求进行日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析。主要的

设计内容为：1、制动器总体方案的确定；2、制动系统主要参数的确定；3、鼓式制动

器的结构设计；4、制动蹄的三维建模及强度分析；日产阳光的基本参数详见下表：

表3-1 日产阳光汽车参数

序号项目名称具体参数

1整备质量（kg）1032

2质心高度（mm）450

3轴距 mm）2600

8轮胎型号185/70 R14

4.1.1 制动器总体方案的确定

汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器，前者是安装在

车轮处，后者则安装在传动系的某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。

摩擦式制动器按其旋转元件的形状又可分为鼓式和盘式两大类。

钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为以下几种：

(1)固定钳式盘式制动器

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序号（学号）：毕业设计开题报告日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析姓名学院机械与车辆工程学院专业机械工程及自动化班级指导教师2018年03月16日毕业设计（论文）纸开题报告1.设计题目日产阳光鼓式制动器设计及制动鼓有限元分析2.课题研究的目的、意义随着改革开放，中国经济不断发展，汽车已经走进千家万户，目前中国已经成为第一汽车生产和销售大国，汽车保有量稳居世界第一。随着经济不断发展，汽车类型逐渐被细分来满足不同消费者的需求。然而，也带来了各种各样的车祸事故。造成车祸事故的主要原因制动系统故障引起的。动系统在汽车中有着极为重要的作用，如果失效将会造成灾严重的后果。随着汽车工业的蓬勃发展，车流量...

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