汽車鼓式制動(dòng)器有限元結(jié)構(gòu)分析

汽車鼓式制動(dòng)器有限元結(jié)構(gòu)分析,汽車,制動(dòng)器,有限元,結(jié)構(gòu),分析 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 杜宏磊 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級(jí) B04-16 指導(dǎo)教師姓名 趙雨旸 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程、 交通工程 是否外聘 □是√否 題目名稱 汽車鼓式制動(dòng)器有限元結(jié)構(gòu)分析 一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義 1、研究現(xiàn)狀 隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入普通家庭，人們對(duì)汽車在安全性、舒適性方面的要求已迅速向國際水平靠攏。汽車的噪聲問題，特別是制動(dòng)器噪聲問題，已日益引起廣大消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。在國外，汽車制動(dòng)器的噪聲問題已成為汽車工程技術(shù)中一項(xiàng)急需解決的問題。因此，制動(dòng)器噪聲機(jī)理及降噪研究具有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值。 汽車制動(dòng)器通常分為盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器兩種。鼓式制動(dòng)器因其結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，制動(dòng)功率大，成本低在卡車和大中型客車中廣泛應(yīng)用。盡管鼓式制動(dòng)器技術(shù)成熟，使用方便，但由于環(huán)保要求的提高及汽車使用者對(duì)于乘用舒適性的要求，制動(dòng)噪音問題仍然是一個(gè)迫切需要解決的問題。 汽車制動(dòng)噪聲的研究已在國內(nèi)外學(xué)者中引起了極大的重視。早在70年代，美國學(xué)者就對(duì)汽車盤式制動(dòng)器的尖叫聲做了試驗(yàn)研究，至今仍是研究的課題之一。此后，日、法、德等國研究人員也對(duì)制動(dòng)器的振動(dòng)和噪聲做了大量的試驗(yàn)和研究。這些研究表明，制動(dòng)尖叫噪聲是一種最常見的摩擦形式，它發(fā)生在盤式制動(dòng)器的振動(dòng)中。而分析尖叫噪聲的隨機(jī)特性一直是許多研究者所追求的目標(biāo)。 國內(nèi)從80年代末開始進(jìn)行鼓式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲的研究。主要研究單位有清華大學(xué)、長(zhǎng)春汽車研究所、東風(fēng)汽車公司等。主要開展的工作是探討制動(dòng)鼓的高頻尖叫噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及影響因素，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來描述制動(dòng)噪聲的特征，結(jié)合對(duì)襯片摩擦特性和機(jī)械特性的研究及制動(dòng)器部件的運(yùn)動(dòng)分析，提出降低噪聲的途徑。 2、目的、依據(jù)和意義 汽車的設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，涉及到工程材料、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科。汽車制動(dòng)器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)的主要工作裝置，其強(qiáng)度、剛度及動(dòng)態(tài)特性直接影響制動(dòng)系統(tǒng)的工作特性及使用壽命，影響整車的安全性、舒適性、噪聲、操縱穩(wěn)定性等基本性能。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法周期長(zhǎng)、成本高， CAD/CAE技術(shù)的在制動(dòng)器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以大大縮短制動(dòng)器開發(fā)周期、降低開發(fā)費(fèi)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。在制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)分析中，有限元法由于其能夠解決結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件都非常任意的力學(xué)問題的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，各種汽車結(jié)構(gòu)件都可以用有限元法進(jìn)行靜態(tài)分析、固有特性分析和動(dòng)態(tài)分析。將分析結(jié)果返回到設(shè)計(jì)過程中，修改其中不合理的參數(shù)，經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化，使得產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就可保證滿足使用要求從而縮短設(shè)計(jì)試驗(yàn)周期，節(jié)省大量的試驗(yàn)和生產(chǎn)費(fèi)用，它是提高汽車設(shè)計(jì)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性的方法之一。因此，為了保證其設(shè)計(jì)的精確性和縮短設(shè)計(jì)周期，基于有限元分析，研究它的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，研究其振動(dòng)噪聲，是非常重要和必須的。 隨著車輛噪聲法規(guī)的不斷嚴(yán)格化，各種解決車輛內(nèi)、外噪聲的措施日益受到汽車工業(yè)界的重視。車輛的內(nèi)部噪聲已經(jīng)能夠降到很低的程度，而車輛的外部噪聲，尤以制動(dòng)噪聲和車輪與地面接觸作用噪聲為主，變得更為突出起來。另外，制動(dòng)器結(jié)構(gòu)中取代能排放有害物質(zhì)的石棉摩擦材料的金屬摩擦材料的應(yīng)用以及結(jié)構(gòu)的輕量化，都會(huì)不同程度地改變制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，甚至致使制動(dòng)器振動(dòng)噪聲問題惡化。制動(dòng)器振動(dòng)噪聲問題得到了越來越多的關(guān)注，成為汽車行業(yè)迫切需要解決的問題之一。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）研究汽車鼓式制動(dòng)器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)； （2）建立有限元計(jì)算模型； （3）研究汽車汽車鼓式制動(dòng)器的載荷； （4）加載進(jìn)行靜態(tài)分析； （5）汽車鼓式制動(dòng)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，重點(diǎn)分析噪聲振動(dòng)。 2、擬解決的主要問題 （1）鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的測(cè)量； （2）研究鼓式制動(dòng)器的受力分析； (3) 對(duì)鼓式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行單獨(dú)建模：運(yùn)用CAD/CAM/CAE軟件Pro/E進(jìn)行建模導(dǎo)入或者運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行直接建模； （4）運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)鼓式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元靜態(tài)分析，重點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度分析； （5）運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，重點(diǎn)分析噪聲振動(dòng)。 （6）如有能力計(jì)劃將鼓式制動(dòng)器進(jìn)行溫度場(chǎng)分析、接觸分析以及熱-應(yīng)力耦合分析方面拓展； （7）難點(diǎn)在于理論知識(shí)的缺乏，畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)振動(dòng)理論等加強(qiáng)學(xué)習(xí)，期望有所成效。 對(duì)鼓式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元靜態(tài)分析 建立有限元計(jì)算模型 鼓式制動(dòng)器的受力分析 鼓式制動(dòng)器主要參數(shù)的測(cè)量 鼓式制動(dòng)器類型選擇 研究汽車鼓式制動(dòng)器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 相關(guān)資料搜集整理學(xué)習(xí) 三、技術(shù)路線（研究方法） 汽車鼓式制動(dòng)器有限元結(jié)構(gòu)分析 對(duì)鼓式制動(dòng)器的鼓和蹄進(jìn)行有限元接觸分析 對(duì)鼓式制動(dòng)器的關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元模態(tài)分析 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第4周（3月24日～3月30日） （2）研究汽車鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)方法，分析汽車鼓式制動(dòng)器受力情況 第5周（3月31日～4月6日） （3）建立有限元模型 第6~7周（4月7日～4月20日） （4）施加載荷和邊界條件，求解，進(jìn)行靜態(tài)分析 第8~9周（4月21日～5月4日） （5）運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，重點(diǎn)分析噪聲振動(dòng) 第10~12周（5月5日～5月25日） （5）完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫 第13、14周（5月26日～6月8日） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核、修改 第15、16周（6月9日～6月22日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月23日～6月 29日） 五、參考文獻(xiàn) [01]龐劍，何華等，汽車噪聲與振動(dòng)：理論與應(yīng)用，北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.6 [02]劉惟信，汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算，北京：清華大學(xué)出版社，2004.9 [03]方泳龍，汽車制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)，北京：國防工業(yè)出版社，2005.1 [04]葉磊，史亞杰，ANSYS工程分析軟件應(yīng)用實(shí)例，北京:清華大學(xué)出版社，2003 [05] 邵蘊(yùn)秋.ANSYS8.0有限元分析實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：中國鐵道出版社2004:1-4 [06] 白金澤,孫秦,郭英男.應(yīng)用ANSYS進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2003,22(3):441-443. 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