【摘要】：汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤四大系統(tǒng)(傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng))之一。它的主要功能是使行駛中的汽車減速甚至停車以及駐車。汽車制動系統(tǒng)主要由驅動機構和制動器組成。汽車制動過程中,汽車動能主要通過制動器中的制動盤與摩擦襯片間的摩擦作用轉換成內能,使制動盤與摩擦襯片的溫度急劇升高,而過高的溫度會使制動器產生熱衰退現(xiàn)象,甚至會導致制動失效。因此,提升制動盤的散熱性能至關重要。通風式制動盤帶有通風槽結構,在汽車運行過程中,能使空氣產生離心力,加快其與空氣的對流換熱,較實心盤有更好的散熱性、抗熱衰退性能,得到廣泛應用。本文以某車型的前通風式制動盤為研究對象,依據(jù)其實際尺寸與結構,建立三維模型。首先,針對通風式制動盤與空氣的對流換熱問題,分析了其各主要散熱面的對流換熱特點,基于受迫對流換熱原理及準則方程,分別建立通風式制動盤側面、通風槽、帽部面、邊緣面的對流換熱系數(shù)數(shù)學模型。其次,采用數(shù)值模擬方法及試驗方法驗證了所建立的通風式制動盤的表面對流換熱系數(shù)數(shù)學模型的準確性。建立制動盤與空氣的流固耦合模型,利用Fluent軟件計算了制動盤各主要散熱面在不同車速下的表面對流換熱系數(shù),與數(shù)學模型對比,驗證數(shù)學模型的準確性。采用溫度場的有限元分析方法,設定熱載荷及速度邊界條件,將建立的通風式制動盤的表面對流換熱系數(shù)數(shù)學模型作為散熱邊界條件,計算在15次循環(huán)制動工況下制動盤的溫度變化情況。利用制動器電慣量試驗臺架對制動器進行15次循環(huán)制動實驗,測量制動盤的溫度變化。將仿真值與實驗值對比,間接驗證對流換熱數(shù)學模型的準確性。最后,對不同速度下通風式制動盤通風槽內空氣流場進行分析,優(yōu)化通風流道結構。在制動盤各主要散熱面對流換熱系數(shù)數(shù)學模型基礎上,建立通風流道的寬度、數(shù)目對制動盤冷卻率影響的數(shù)學模型,找到最優(yōu)的流道設計方案。對優(yōu)化后的制動盤在15次循環(huán)制動過程中的溫度進行計算,其在制動過程中的最高溫度明顯降低,對通風式制動盤的散熱性能優(yōu)化設計起到了指導作用。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.5
【圖文】：

1圖 1-1 汽車制動器的分類鼓式制動器在制動時，制動輪缸活塞動作，推動制動蹄片壓迫制動鼓圓周面，制動蹄片與制動鼓摩擦消耗汽車動能，使汽車減速。制動蹄片與鼓摩擦會產生大量熱量，由于鼓式制動器幾乎封閉的結構特點，使制動鼓擦蹄片的溫度急劇升高，易引發(fā)熱衰退，甚至造成制動失效。盤式制動器在制動時，制動輪缸推動兩摩擦襯片壓緊制動盤，由于制幾乎裸露在空氣中，散熱性能較鼓式制動器更優(yōu)。通風式制動盤帶有通風構，在汽車運行過程中，能使空氣產生離心力，加快其與空氣的對流換熱實心盤有更好的散熱性、抗熱衰退性能，得到了廣泛應用。我國工信部于年出臺標準，明確要求危險品運輸車、所有專用校車以及長度大于 9m 的客車的前輪必須裝備盤式制動器[1]。

分別建立通風式制動盤各主要散熱面的對流換熱系數(shù)數(shù)學模型。2）考慮制動盤結構參數(shù)變化對制動盤表面對流換熱系數(shù)及散熱面積的影響，建立制動盤通風流道的寬度、數(shù)目與制動盤冷卻率關系的數(shù)學模型，更全面準確地反映制動盤結構參數(shù)變化對制動盤散熱性能的影響。1.5 本文技術路線本文分析通風式制動盤各主要散熱面的對流換熱特點，基于受迫對流換熱準則方程，建立通風式制動盤各主要散熱面的對流換熱數(shù)學模型。利用計算流體動力學技術對通風式制動盤各主要散熱面的表面對流換熱系數(shù)進行數(shù)值模擬，對建立的數(shù)學模型進行仿真驗證。利用有限元熱分析方法計算制動盤在 15 次循環(huán)制動下的溫度場，并在制動器電慣量試驗臺上對制動器進行試驗，對比溫度變化數(shù)據(jù)，并以此來修正最初的數(shù)學模型。在建立的高精度模型的基礎上，建立制動盤通風槽寬度、數(shù)目與冷卻率的數(shù)學模型，并對其散熱性能進行優(yōu)化。本文的技術路線如圖 1-2 所示。

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10 吳燁;夏維;王延;宋鄖艷;;制動盤終檢機測量優(yōu)化[A];面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學會年會論文集精選[C];2013年

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本文編號：2722211