摘 要

考虑到许多载货汽车要在山区连续下长坡路段行驶，为了保证在这种路况下持续制动时制动器的制动效能，并防止因制动鼓温度过高引发的货车自燃等极端情况的发生，对制动鼓冷却装置的研究具有重要意义。

本文以东风某款载货汽车为研究对象，在对鼓式制动器进行简化后建立了制动鼓的三维CATIA模型，随后建立了ANSYS有限元分析模型。模拟出了制动鼓在极限路况下的温度场分布，并参照以往资料得到制动鼓在不同坡度、不同载荷、不同速度下连续制动时的制动鼓温升情况，通过热分析为制动鼓循环冷却系统的设计提供了参考。

参照制动鼓的热分析结果，对冷却系统密封水套的进行了建模，并绘出了循环冷却系统在整车上的布置图，完成水泵水流量的计算和水箱容积的计算，设计执行机构和安全自检装置工作流程图，以实现对水箱内水位不足和水泵损坏的及时预警功能。

关键词：鼓式制动器；热分析；冷却系统

Abstract

Considering that many trucks driving in the mountains with a continuous long downhill.In order to ensure braking performance of brakes in this traffic when they work for a long time, and to prevent the extreme conditions such as spontaneous combustion due to the high temperature of

the brake drums, the research of brake drum cooling system is important.

In this paper, we consider a Dongfeng truck as the study objectives, and establish the three-dimensional CATIA model of the brake drum on the basis of simplifying brake reasonably. Following that we establish the ANSYS finite element analysis model, and simulate the brake drum temperature distribution in extreme conditions. After that, we simulate the temperature distribution of brake drum when it works a long time with the conditions of different slopes, different loads, and different speeds with reference to previous data. The thermal analysis

provides a reference for the design of brake cooling system.

Referring to the thermal analysis results of the brake drum. We set a model for the seal sleeve belonging to cooling system, and then depict the layout of circulation cooling system in the vehicle, complete the calculation of water flow and tank volume. We design the flow chart of executive body and safety self-test device to ensure alarm function when the water tank is insufficient or

pump is damage.

Key words: Drum brakes, Thermal Analysis, Circulation cooling system

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2 鼓式制动器的特点 3

1.3国内外研究现状 3

1.4本文的主要研究内容 4

第2章 制动鼓的有限元热分析 5

2.1有限元分析过程 5

2.2制动鼓温度场简化模型的建立 5

2.3极限工况下的制动鼓温升分析 8

本章小结 10

第3章 制动鼓循环冷却系统结构设计 10

3.1循环冷却系统简介 10

3.2制动器循环冷却系统总布置设计 11

3.2.1系统整体布局设计 11

3.2.2水箱的布置 13

3.2.3滤清器的布置 14

3.2.4电动水泵的布置 14

3.2.5 蓄电池的布置 15

3.3系统管路布置图 15

本章小结 16

第4章 系统主要零部件设计 17

4.1密封水套设计 17

4.3冷却水箱的设计 19

4.3.1水箱容积的计算 19

4.3.2水箱结构设计 20

4.4电动水泵设计 21

4.4.1电动水泵供水量计算 21

4.4.2电动水泵功率计算 21

4.5传感器的选用 22

4.5.1水箱水位传感器的选择 22

4.5.2 制动鼓温度传感器的选择 22

4.6系统工作流程图的设计 23

本章小结 24

第5章 结论 25

致 谢 26

参考文献 27

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

自1886人类历史上第一辆真正意义上的汽车被设计出来，汽车作为一种便捷快速的交通工具，伴随着科技的进步和人们出行范围的扩大，越来越多的参与到人们的生产生活中来，对人类社会的进步产生了不可磨灭的影响。商用车（Commercial Vehicle）作为被设计用来专门运输货物的汽车伴随着物流产业的发展，在当今起着越来越大的作用。据有关资料显示，2014年全球商用车总产量达到2222.21万辆，其中中国产量为390.31万辆，占同期全球商用车总产量的17.1%[^[1]]。

中国的商用车市场巨大，发展前景十分广阔。

我国幅员辽阔，地形复杂，国土大约70%的地区为丘陵山地地貌，这些地形决定了道路基础条件较差。据有关资料显示，截至2014年年底，全国公路总里程已达446.39万公里[^[2]]但其中有相当多的道路为崎岖的山路，汽车在这些道路上行驶，需要长时间踩刹车制动，不仅容易导致驾驶员疲劳，而且鼓式制动器的摩擦副在长时间工作后很容易由于温升过高导致制动效能下降甚至完全丧失制动力的危险情况发生。

图1.1 典型山区公路图