论文总字数：26747字

摘 要

从最初的马车到现如今的汽车，出行工具的动力性能和舒适程度都有了巨大的变化。正因为汽车的普及，人们对汽车的安全性方面愈发关注。汽车制动器作为汽车制动系的关键部件，其性能的好坏直接影响着汽车的行车安全。目前，大部分汽车采用前轮为盘式制动器后轮为鼓式制动器的制动系统，而高档汽车则采用前后轮都是盘式制动器的制动系统。

本文以宝马7系 730车型为研究对象，为其设计盘式制动器并进行仿真分析。通过调查资料，初步了解制动器国内外的研究现状，对盘式制动器的结构以及优缺点进行分析研究。确定该车型的相关参数后，进行制动系参数的设计计算，然后进行制动系零部件的尺寸计算与材料选择。对设计的制动系进行性能校核后，使用SolidWorks建模软件建立其三维模型，选取制动系统中的制动盘作为分析对象，建立有限元模型。考虑到温度对制动工况的影响，特选用热力耦合仿真分析。

关键词：盘式制动器；SolidWorks；仿真分析；热力耦合

Abstract

From the original carriage to today's cars, the power performance and comfort level of travel tools have changed dramatically. Because of the popularity of automobile, people pay more and more attention to the safety of automobile. As the key part of automobile brake system, the performance of automobile brake directly affects the driving safety of automobile. At present, most automobile adopt the brake system with disc brake as front wheel and drum brake as rear wheel, while high-grade automobile adopt the brake system with disc brake as front and rear wheel.

This article takes the BMW 7 Series 730 as the research object, designs the disc brake and carries on the simulation analysis. By looking up the data, the research status of the brake at home and abroad is preliminarily understood, and the structure, advantages and disadvantages of the disc brake are analyzed and studied. After determining the relevant parameters of the model, the design calculation of brake system parameters is carried out, and then the size calculation and material selection of brake system components are carried out. After checking the performance of the designed brake system, use SolidWorks to establish its three-dimensional model, select the brake disc in the brake system as the analysis object, establish the finite element model, and use the finite element analysis method to simulate the model. Considering the influence of temperature on braking condition, the thermal mechanical coupling simulation analysis is specially selected.

Key Words：disc brake; SolidWorks; Simulation analysis; Thermo mechanical coupling

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 盘式制动器概述 1

1.3 国内外盘式制动器研究现状 2

1.3.1 国外盘式制动器研究现状 2

1.3.2 国内盘式制动器研究现状 3

1.4 课题主要研究内容 4

第2章 盘式制动器的设计 6

2.1 盘式制动器主要元件的结构设计 6

2.2 盘式制动器主要参数的确定 8

第3章 制动器主要参数及其选择 9

3.1 设计参数 9

3.2 制动力与制动力分配系数 9

3.3 同步附着系数 12

3.4 制动强度和附着系数利用率 14

3.5 制动器最大制动力矩 15

3.6 制动器因数 16

第4章 制动器的设计计算 17

4.1 摩擦衬块的磨损特性计算 17

4.1.1 比能量耗散率 17

4.1.2 比滑磨功 18

4.2 制动器的热容量和温升校核 18

4.3 盘式制动器制动力矩的计算 19

4.4 驻车制动计算 21

第5章 制动驱动机构的设计 22

5.1 制动驱动机构的结构型式选择 22

5.2 液压制动驱动机构的设计计算 22

5.2.1 制动轮缸直径与工作容积 22

5.2.2 制动主缸直径与工作容积 23

5.2.3 制动踏板力与踏板行程 24

第6章 制动盘热力耦合仿真分析 25

6.1 通风盘式制动器三维模型的建立 25

6.2 通风盘式制动器有限元分析前处理 26

6.2.1 确定材料属性 26

6.2.2 边界条件的设定 26

6.2.3 网格划分 27

6.3 分析结果 27

结 论 30

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

从最初的马车到现如今的汽车，出行工具的动力性能和舒适程度都有了巨大的变化。汽车给我们带来的不仅是便利，还有很多交通事故，因此汽车的安全性如今格外受人重视。据相关部门统计，近年来发生的较为严重的交通事故中，50%以上的交通事故都是因为车辆的制动系统在紧急制动时出现故障或零部件损坏而发生的。由此可见，汽车制动系统的正常工作才能保障人民群众生命财产安全。

1.2 盘式制动器概述

汽车制动系统用于强制车辆减速、停车、保持车辆在下坡时平稳行驶，并保持车辆驻留不动的机构。只有汽车制动系统正常工作，才能根据外部行驶环境的变化做出准确的反应来保障乘员的人身安全。盘式制动器可分为钳盘式和全盘式制动器。

图1.1 浮钳盘式制动器工作原理图

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