重型卡車橋前橋制動盤制動過程的有限元動態(tài)分析

今天，專業(yè)重卡車橋廠家將為大家分享，重型卡車橋前橋制動盤制動過程的有限元動態(tài)分析。

1.浮動錯式盤式制動器結(jié)構(gòu)及工作原理

           浮動嵌式盤式制動器的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較為便宜并且容易布置，這樣能夠縮短制動器與輪穀的距離，相同組的制動塊還可Ｗ同時在行車制動與駐車制動中發(fā)揮作用。因此，浮動錯式盤式制動器廣泛應(yīng)用于重型卡車汽車中。本文研究重型卡車盤式制動器包括前后摩擦片、制動盤、制動氣室及制動錯等部分。

           制動氣室與同側(cè)的制動塊總成是可活動的；而另一邊的制動塊總成則是固定的。當(dāng)進(jìn)行制動的時候由于氣壓的作化活塞將推著未固定的制動塊總成擠壓到制動盤上，相應(yīng)地反作用為會推著制動錯體及安裝在上面的制動塊總成一起擠壓向盤體的另一邊，直至盤體兩側(cè)的制動塊總成受到的壓力均勻。

           重型卡車由于載重量大，各車橋的軸荷就大，為保證車輛的安全性及為減少對路面的損傷，中國的法規(guī)要求貨車的軸荷不能超標(biāo)，因此重型卡車多采用雙前橋結(jié)構(gòu)。參考《汽車行車制動器疲勞強(qiáng)度臺架試驗(yàn)方法》。在制動的時候，制動力是車輪的法向支反力與附著系數(shù)的乘積。

           由于雙前橋汽車是超靜定結(jié)構(gòu)，其法向支反力僅由靜力平衡方程是確定不下來的，需要綜合考慮雙前橋汽車的結(jié)構(gòu)、受力與變形情況。軸汽車為例，滿載彎曲工況下的受力簡圖

2.雙前橋重型卡車橋前橋制動盤制動過程的仿真模型

           臺架試驗(yàn)臺中，試驗(yàn)制動器與實(shí)際的汽車制動器具有相同的工作狀態(tài)和負(fù)荷，并利用慣性輪模擬汽車在制動的過程中的動能，分別包括由平移質(zhì)量動能和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量貶藏的動能所組成。在進(jìn)行盤式制動器有限元動態(tài)仿真時，采用了該模型省略了臺架試驗(yàn)的慣性輪，只包括制動盤和摩擦片，而將慣性輪的慣性動能Ｗ等效的方式全部施加到制動盤上了。

           制動盤的等效動能等于汽車平移質(zhì)量動能和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的所膽藏的動能這兩部分在相應(yīng)車輪上分配的動能。制動盤的等效慣量應(yīng)盡可能接近理論慣量，其偏差應(yīng)在理論慣量的±5%范圍內(nèi)。理論慣量是指在車輛制動時產(chǎn)生的總慣量在相應(yīng)車輪上分配的慣量。忽略制動過程中車輪的變形，并假設(shè)車輪只滾不滑。

3.重型卡車制動器有限元模型建立

           模型簡化

           有限元分析的主要目的在于定量的了解制動時制動盤和摩擦塊的動態(tài)運(yùn)動關(guān)系及接觸應(yīng)力分布，為此有限元模型中簡化了制動油缸和制動巧體等非直接巧用部件，僅保留摩擦片及制動盤，并忽略微孔、倒角和圓角等局部特征。

網(wǎng)格劃分及單元尺寸控制

           考慮到制動盤為空也盤，兩片間有連接，顯然更適合采用實(shí)體網(wǎng)格劃分。LS-DYNA程序中常用的實(shí)體單元包括四面體單元、五面體單元和六面體單元等，摩擦片與制動盤的接觸問題是典型的非線性問題，為保證計算精度采取盡量劃分節(jié)點(diǎn)六面體單元、適當(dāng)采用四面體單元的網(wǎng)格劃分方法。其中，制動盤劃分為9814個單元，U664個節(jié)點(diǎn)；摩擦片每片劃分為3062個單元，3941個節(jié)點(diǎn)。

4.裝配及接觸關(guān)系的建立

           分別將制動盤及兩片摩擦片的網(wǎng)格模型導(dǎo)入VPG軟件，按照對應(yīng)幾何關(guān)系完成裝配，建立的重型卡車盤式制動器有限元模型。該網(wǎng)格模型較為簡單。顯然有限元模型中包含2個接觸對：兩片摩擦片與制動盤的有摩擦接觸，摩擦塊的摩擦系數(shù)為化35。

           在制動過程中，摩擦塊和制動盤的接觸是不完全的，而且接觸壓力更是分布不均。所受載荷值的不同，相互接觸的區(qū)域與接觸的壓力也將有很大的區(qū)別，而且這之間的關(guān)系是非線性的。接觸表面的變化是不定邊界問題，且兩個物體存在相互接觸和脫離接觸兩種不同的接觸狀態(tài)；隨著法向接觸壓力的變化，兩個物體間有靜摩擦、臨界摩擦和動摩擦Ｈ種情況，相應(yīng)的兩個物體存在粘著狀態(tài)、臨界狀態(tài)和相對滑動Ｈ種狀態(tài)PS1，因此，接觸非線性問題又是一種狀態(tài)非線性問題。

           根據(jù)浮動錯式盤式制動器的工作原理，在制動器正常工作狀態(tài)時，兩側(cè)摩擦片的外表面是受有等值反向的均布載荷，因此在有限元動態(tài)仿真過程中，也在兩側(cè)摩擦片的外表面是施加等值反向的均布載荷。

5.材料參數(shù)

           由于慣性矩是只與結(jié)構(gòu)幾何形狀有關(guān)的幾何量，因此在保持制動盤幾何形．狀及材料的彈性模量、泊松比、極限應(yīng)力與真實(shí)結(jié)構(gòu)一致的前提下，制動盤的慣性矩是與真實(shí)結(jié)構(gòu)一致的，可通過調(diào)整材料的密度，改變制動盤的轉(zhuǎn)動慣量，使制動盤具有等效轉(zhuǎn)動慣量，而制動盤的等效密度為。