汽车制动蹄的铝合金轻量化设计

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1、工学硕士学位论文汽车制动蹄的铝合金轻量化设计刘洋哈尔滨理工大学2015年3月国内图书分类号：TG142.71工学硕士学位论文汽车制动蹄的铝合金轻量化设计硕士研究生：刘洋导师：吉泽升申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TG142.71DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAluminumAlloyLightweightDesignforAutomobileBrakeShoeCandidate：LiuYa

2、ngSupervisor：JiZeshengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsProcessingEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理王大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提巧的硕±学位论文《汽车制动蹄的扣合金轻量？化设计》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕上学位期间独立进行研究王作所収得的成

3、果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究王作做出贡献的个人和集体，均已在文中明滿方式化明。本声明的法律结果将完令山本人承担。１５作者签名：方哉鬥期：２０年＾月７Ｔ円Ｉ哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《汽车制动蹄的锅合金轻量化设计》系本人在哈尔滨理Ｘ大学攻读硕±学位期间在导师指导Ｆ完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所巧，本论文的硏究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理Ｔ大学关于保存、使用学位论义的规定，同意学校保曾井向巧关部。口提交论文和巧平版本，允许论文被

4、查阅和借阅本人授权哈尔滨理工火学可采用影印、缩印或其他复制手段保存论丈，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文摇于保密□，在年解密后适用摄权书。不保密＾２＾（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：石路円期：２０１５年弓月碟Ｈ导师签Ｈ期：２（Ｕ５年４月円气資汽车制动蹄的铝合金轻量化设计摘要近年来，随着汽车行业的快速发展，加上交通运输条件的不断完善，汽车业已成为人们日常生活中最重要的交通、运输工具之一。但随之带来的能源、环境问题也日益突出，因此国内外汽车企业纷纷提出“汽车轻量化”的设计概念。制动蹄作为鼓式制动器的重要组成部件，是汽车

5、重要的安全件之一，近年来虽一直在发展，但大都集中在对现有材料的优化或对现有结构的改进，轻量化研究进程相对较缓慢。现以客户提供的QT450材质制动蹄的基础模型为前提，通过有限元仿真技术与正交试验理论相结合，对制动蹄进行铝合金轻量化设计。本文通过对鼓式制动器工作原理及制动蹄力学理论的研究，参考客户提供的制动蹄材料性能参数，确定制动蹄铝合金轻量化设计的材料类型及相关材料属性。并利用实验研究轻量化材料ZL205A铸造铝合金的高温力学性能，包括：弹性模型、高温强度、热衰退等。本文依据AnsysWorkbench有限元仿真软件的特点及分析流程，并结合鼓式制动器的实际工作状态及载荷

6、条件，确定制动蹄瞬态动力学分析的设计方案，包括：前处理设置、约束载荷施加、后处理设置。同时对客户提供的QT450材质制动蹄进行有限元分析，验证有限元分析方案的精确性，并确定制动蹄铝合金轻量化的设计基准，即：屈服强度幅值为345MPa、最大变形量为1.7mm、安全裕度为10%、疲劳寿命为20万次。本文综合制动蹄的评价标准及影响因素，利用正交试验理论对制动蹄结构的轻量化设计进行等效应力分析、最大变形量分析，综合考虑确定制动蹄结构的最佳因素组合：拔模斜度为1.5°，重要位置加强筋厚6mm、非重要位置厚4mm，倒角设计为R10，立筋曲率增加5mm，外侧弧设计三角孔，立筋无孔，

7、内侧弧厚度不增加。通过与设计基准进行对比，确定制动蹄结构优化方案，进一步提高制动蹄整体强度、刚度。现确定制动蹄最优方案的质量为4.011kg，最大等效应力为260.5MPa，最大变形量为1.705mm。关键词制动蹄；有限元分析；正交试验；应力分析；结构优化-I-AluminumAlloyLightweightDesignforAutomobileBrakeShoeAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofautomobileindustry,andthetransportationcondition