基于ansysworkbench鼓式制动器制动鼓的有限元分析

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1、基于ANSYSworkbench鼓式制动器制动鼓的有限元分摘要：通过以东风德纳TD485后单驱动桥鼓式制动器为研宄对象，对鼓式制动器接触的受力分析，忽略制动器零部件上加工的一些细节，建立其主要的受力部件（制动鼓、制动蹄、摩檫片）的力学模型。基于三维有限元软件UG建立鼓式制动器三维的有限元模型，利用大型有限元分析软件ANSYSworkbench建立该制动器摩擦接触的关系，并对制动鼓进行摩擦接触的非线性分析，研宄制动器在小角位移下制动鼓的应力分布和变形，为制动器的改进设计提供可靠依据。Abstract：ThethesistakesDongfengDan

2、aTD485aftersinglescrewdrumbrakesastheresearchobjecttocarryoutstressanalysisofdrumbrakes.Themechanicalmodelsofthemainstresscomponents(brakedrum，brakeshoeandfrictionplate)areestablishedignoringsomedetailsofbrakepartsprocessing.The2Dfiniteelementmodelofreardrumbrakeisestablishedb

3、asedonthe3DfiniteelementsoftwareUG,andthefiniteelementanalysissoftwareANSYSworkbenchisusedtoestablishthefrictioncontactrelationshipofthisbrake，andfornonlinearanalysisoffrictionalcontactofthebrakedrum.Thestressdistributionanddeformationofthebrakedrumundersmallangulardisplacemen

4、tarethebrake.关键词：鼓式制动器；ANSYSworkbench；制动鼓；有限元分析；摩擦接触Keywords：thereardrumbrake；ANSYSworkbench；drumbrake；finiteelementanalysis；frictionalcontact中图分类号：U463.51文献标识码：A文章编号：1006-4311(2017)08-0091-030引言冃前，大多数重型载货汽车采用的制动系统为鼓式制动器，其屮制动鼓是制动系统中的重要部件之一［1］。目前，制动器的失效大多数是由于制动鼓的失效引起的，其主要失效形式有：

5、非正常的磨损、掉底、龟裂、开裂、磨损过大［2］,对制动器屮的制动鼓进行结构的受力接触和有限元分析，是提高制动系统制动性能和稳定性的重要举措。论文是以东风德纳TD485后单边驱动桥为研究对象，它是东风德纳车桥有限公司全新开发的重型驱动桥，其制动器总成为渐开线S凸轮式与气动式相结合的干摩擦?I从蹄式鼓式制动器。利用ANSYSworkbench有限元技术的接触分析对制动鼓较为深入的研究摩擦接触副压力分布和摩擦变形，为制动器往后的结构参数的改进与优化提供了可靠依据。1鼓式制动器的力学计算模型1.1制动器整体受力分析为了能更为真实地模拟制动鼓的受力分析，本论

6、文首先建立整体的鼓式制动器模型。论文是以东风德纳TD485后单驱动桥鼓式制动器为研宄对象，该制动器的主要参数来源于东风德纳车桥有限公司提供的《东风德纳TD485单边驱动桥使用与维修手册》，其部分主要结构参数如表1所示。2.2有限元模型的网格划分将在UG屮装配好的三维有限元模型以TXT的格式导入到ANSYSworkbench中，并对模型进行几何处理，为了能准确反映制动鼓的压力分布以及几何变形，采用solid226三维二十节点六面体耦合分析单元，采用切分的方法对其各部件进行网格的划分。其各部件的有限元网格模型，如图7所示。其中制动鼓的网格节点数为744

7、56,单元数为14596；制动蹄的网格节点数为40555,单元数为8360;摩擦片的网格节点数为10976,单元数为2046。在网格划分前定义好制动器各个部件的材料属性、单元类型。2.3制动器接触对的建立制动器在制动的过程中，凸轮推动制动蹄，使用铆钉固定在蹄上摩擦片压向制动鼓，使鼓与片产生挤压和摩擦。利用ANSYSworkbench屮的connections来定义制动器各部件的接触关系，用以模拟这个复杂的运动过程。在接触对的建立过程中，依据接触分析中目标面和接触面的选取原则[7],定义接触各部件的H标面和接触面。制动鼓内表谢与摩擦片外表面相接触，根

8、据接触原则，定义鼓的内表面为目标面，片的外表面为接触面，设置接触类型为“摩擦”，摩擦系数选取0.38;同理可得，制动蹄与摩