论文总字数：19319字

摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2 国外研究现状 2

1.3 本课题的主要内容和意义 3

1.3.1 主要内容 3

1.3.2 研究意义 4

第二章 三维建模与有限元分析的基本原理 5

2.1 三维建模的基本原理 5

2.1.1 基本原理 5

2.1.2 实物生成的基本方法 5

2.2 有限元分析的基本原理 6

2.2.1 有限元理论的基本原理 7

2.2.2 有限元理论的特点 8

2.2.3 有限元的前后处理 9

第三章 自增力鼓式制动器关键部件的三维模型的建立 11

3.1 CATIA概述 11

3.1.1 图形绘制 11

3.1.2 实体零件设计 11

3.1.3 零件特征修饰 12

3.1.4 零件特征转换和布尔运算 12

3.1.5 组件装配设计 12

3.2 自增力鼓式制动器关键部件各零件实体模型的建立 12

3.2.1 摩擦片 12

3.2.2 分泵总成 14

3.2.3 制动蹄 16

3.2.4 铆钉 16

3.2.5 左制动底板 17

3.3 鼓式制动器各零件的实体装配 18

第四章 鼓式制动器关键部件的有限元分析 20

4.1 HyperWorks概述 20

4.2 HyperWorks主要功能 20

4.2.1 CAE 前后处理平台 20

4.2.2 先进的标准求解器技术 22

4.2.3 优化设计 22

4.3 鼓式制动器分泵缸体的有限元分析 23

4.3.1 模型简化 23

4.3.2 网格划分 24

4.3.3 定义材料属性 24

4.3.4 约束设置 25

4.3.5 载荷设置 25

4.3.6 有限元结果分析 25

第五章 总结和展望 27

5.1 总结 27

5.2 展望 28

参考文献 29

致谢 31

摘 要

本论文主要介绍自增力鼓式制动器关键部件模型的建立和对其关键部件进行的有限元分析。在制动器模型建立过程中，使用CATIA软件分别对组成制动器的各个零部件进行三维实体模型的建立，继而进行零件的装配，最终完成鼓式制动器的三维实体模型。

在此基础上，使用HyperWorks软件将分泵缸体导入有限元软件，对鼓式制动器的分泵缸体进行有限元分析，经过前处理、求解计算和后处理，最终取得预期的结果，为该产品的设计提供参考。

关键词：鼓式制动器 三维建模 有限元分析

Three-dimensional Modeling of Automotive Drum Brakes for Squeal and Strength Calculation

Abstract

This paper describes how to build key component models of self-energizing drum brake and finish finite element analysis of relevant critical components. During the process of brake modeling, taking use of CATIA software, respectively, to establish three-dimensional solid model of each consisting of brake parts and components, then carry out assembly of part. Finally, complete the three-dimensional solid model of the drum brake.

On this basis of this, use HyperWorks software to import the cylinder block to finite element software. Do finite element analysis for cylinder block of drum brake. After the first treatment, solving and post-processing computing. Finally achieve the desired results and provide a reference for product designing

Key Words: drum brake, three-dimensional modeling, finite element analysis

1. 绪论

1.1 研究背景

从人类发明汽车到如今汽车的普及应用，设计和研究汽车性能的方法也在不断更新。最初设计师设计汽车靠的是其不断积累的经验，而现在计算机辅助设计和分析技术成为被设计师采用的更为高效和准确的设计方法。在计算机技术逐渐强大的基础上，借助计算机功能汽车的设计、测试和试验都得以实现。随着测试技术的更新，测试设备的功能越来越丰富，产品结构、强度、性能等方面的测试也变得越来越容易实现，精度也越来越高。另外数学方法和物理方法的结合使用，令产品性能和寿命分析工作也变得轻松。汽车设计过程整体思路的进步得益于高科技电脑技术的产生和其在工业领域中的推广运用。在电脑上，设计人员能够完成汽车设计的各项工作，比如汽车结构的设计，强度计算与校核，匹配参数的选择，工作性能和寿命的模拟分析等等。这就是在计算机辅助下完成产品设计的 CAD 技术。

所谓CAD就是在计算机上由软件辅助设计师对产品进行绘制和模拟的一项技术。设计师使用这项技术，能够将复杂零件图形的绘制及其庞大的计算量全部交由电脑来处理，以减少过多的工作量。计算机除了能够进行大规模计算以外，还能够对多个不同的设计结果进行快速处理和分析，通过对比分析得出最好的设计方案；计算机不仅具有强大的数据保存能力还具有强大的检索能力，设计人员可以将产品的所有数据都保存在计算机中，当需要某特定信息时都能在计算机中方便调取；计算机还能帮助设计师将绘制的二维或三维草图转换成其他类型的图；通常对手绘图纸的修改工作不容易实现，比如零件形状和尺寸的更改等，但在计算机上就能够很方便地对零件图纸的信息进行实时调整和修改。

现代工业的进步，要完全归功于计算机技术的飞速发展，目前，计算机在工业方面的应用越来越广泛，将计算机、计算机软件应用于工业产品的开发、设计、分析与制造，已经成为近代工业提升竞争力的主要方法。

1.2国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

我国的 CAD 技术研究起源于 20 世纪 70 年代初，在中国研究人员对汽车鼓式制动器研究的几十年内，取得了一系列成果。1995 年，黄雨华和刘建华等人通过建立有限元模型，对制动系统做了有限元分析，计算了制动器主要部件的应力分布规律和强度理论分析。1996 年，赵幼平等人利用鼓式制动器力学模型，计算出制动器的制动力矩，综合分析计算结果和实验数据，得出了求解制动力矩高效而精度较高的方法，还分析了制动力矩受摩擦片材料摩擦系数的影响。1998 年，方明霞等人建立了鼓式制动器主要零部件的三维实体模型，主要对摩擦衬片的应力分布进行有限元分析。2002 年王学林、毛智东使用 ANSYS软件建立鼓式制动器的数学模型，分析了制动鼓和摩擦片的摩擦接触情况，总结出接触压力的分布情况。2003 年，张静双，邓兆祥，杨善臣等人在传统汽车设计方法的基础上，提出了基于“软原型”的设计分析方法，开发出基于 VB语言的鼓式制动器设计分析系统，研究和分析了“虚拟产品”设计方法，和参数化建模技术，并提出了新的解决方案。同年，扬州大学的陈靖芯，徐晶等人研究了基于 CATIA 的三维参数化建模方法和技术，对 CATIA 的知识工程顾问模块进行了二次开发，完成了碟簧系列产品的自动设计。浙江大学的谭健荣等人在当前在线参数化技术的基础上，补充了将模型建立与模型求解过程分离开来的新型参数化思想，即按照工程绘图的规则以及尺寸与图形的内在关联，使尺寸与图形自动生产约束关系。吕震华等人运用有限元软件完成了鼓式制动器模型，分析了其热弹性耦合有限元的仿真结果，总结了制动蹄和制动鼓的接触应力和应变分布、其瞬时温度场的分布等。2006 年，杨国俊运用有限元分析软件 ANSYS，对制动鼓、制动蹄及摩擦片做了接触分析，结果显示有限元方法对于鼓式制动器的分析计算有非常好的精度，得出接触应力、应变特性和分布。

请支付后下载全文，论文总字数：19319字