设计fsc的制动盘材料选择和结构热分析(附件)【字数：9609】
指导教师 顾宝兴 摘 要本文是以方程式赛车的相关参数和对制动系统的相关参数为基础，对车辆的制动系统的制动盘进行整套设计流程，涵盖优化制动盘的材料和ABAQUS的仿真分析。通过效仿工业生产中普遍使用的材料筛选方法并且结合材料自身的特性与制动盘需要满足的基本特性，由此分析总结出方法来适用于制动的材料选择。并依据车辆制动系统要求的极限强度和制动盘在高强度的制动力的情况下的热分析，以此来获得制动盘的热应力、热应变、温度场分布，最终能够得到需要的参数分析，以此整合出一套完整的分析方法。
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 1
1.3存在的问题与解决思路 1
1.4研究内容 2
1.5环境分析与应用前景 2
1.6技术路线 2
第2章 制动盘材料选择 3
2.1材料筛选流程 3
2.2制动盘材料性要求的性能 3
2.3候选材料的初步筛选 3
2.4数字逻辑法材料筛选 4
2.5选择最优的材料 6
第3章 制动盘主要参数计算 8
3.1FSC赛车基本参数 8
3.2制动盘主要参数 8
3.2.1 制动盘直径 8
3.2.2 制动盘厚度 8
3.2.3 摩擦片内径与厚度 9
3.2.4 摩擦片工作面积 9
3.2.5 摩擦片压紧力 9
3.3参数计算汇总 9
第4章 制动盘结构热分析 11
4.1 ABAQUS介绍和特性 11
4.1.1 ABAQUS主要模块 11
4.2 ABAQUS分析前处理 11
4.2.1 有限元模型建立 11
4.2.2 模型材料建立 11
4.2.3 装配与设置分析步 12
4.2.4 相互作用定义 13
4.3 ABA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
QUS热分析结果 15
4.3.1 温度场分析 15
4.3.2 节点温度分析 18
4.3.3 热应力分析 18
结论与展望 19
1.结论 19
2.展望 19
参考文献 22
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
国内汽车行业近几年进入了飞速发展阶段，同时由于国内的经济近十年发展迅猛，现代人的生活水平也日益提高，汽车从最初的奢侈品已经逐渐普及到家家户户，成为必不可少的代步工具。但因为国内汽车行业发展较为落后，相比欧美国家任然存在一定差距，很多汽车内部先进的技术和研究分析方法仍然掌握在欧美发达国家手中。
中国FSC是高等院校汽车相关专业在校学生组织并参加的汽车设计与制造比赛[1]。每一个队伍参照比赛规则和制造标准，用一年的时间自主设计和制造出一辆在操控、加速度、制动性等性能方面能够有卓越表现力的单人座赛车 [2]。但是制动盘作为汽车盘式制动器的关键零件，在高速紧急制动的情况下制动盘的性能直接影响着制动器的工作性能，其中制动盘的散热性能是评价汽车盘式制动器的一个重要方面。影响制动盘散热性能的因素通常与所采用的材料和结构有着密切的关联。制动盘通常采用铸铁材料，材料的改变不仅会影响制动盘的材料成本，还会影响到加工成本。
本次设计拟通过对制动盘以及摩擦盘进行仿真分析，通过线性分析等在备选的制动盘材料中筛选出综合性能相对优异的材料。但由于市面上车企相关制动系统参数没有给予开放权限，故本课题主要基于我校fsc车队赛车制动系统的相关参数进行研究，主要在于呈现一套分析研究方法，为之后的研究作参考。
1.2.国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
国内目前在盘式制动器的材料选择和结构热分析的相关研究已经有了一部分的成果，但是研究的成果并不如国外的深入和有实际的应用前景。国内的研究大多是比较单一的研究材料或者是热分析，缺少全面的将两者结合起来横向和纵向的多元化的比较和分析，所以才导致国内一直缺乏这方面比较权威的一套研究分析方法。
1.2.2国外研究现状
国外对于刹车盘的材料选择和结构热分析这方面已经有了较为深入的研究，研究成果较多产生于德日，其中德系的汽车更是发展的较为早，已经有了较为完善的一套研究分析体系。
1.3.存在问题及解决思路
通过对国内外研究现状的分析可以很清晰的看见国内外目前对改进制动系统的制动盘的材料并没有很充分的研究，大多数研究都在单一的研究某一材料或只对某一点进行深入的研究和探讨。但是对改进这一系统却少有人提出一套具体的方案或分析体系，所以本课题就需要对制动系统制动盘材料进行全面的分析，并依靠校内已掌握的数据进行进一步的改进，以达到自己想要的研究目的。
1.4研究内容
(1)在赛车对制动系统制动盘的性能要求方面，在满足安全许可的条件下，对制动盘材料，结构两个方面分别进行选择，并对其强度，热力偶进行有限元分析，最后总结分析结果，组合最优解，从而获得总体制动盘的最优设计。
(2)在材料选择方面，拟将所有满足其强度条件的制动盘可采用的材料纳入候选列表，对其进行横向对比。分析总结制动盘的几大性能参数，并根据不同性能的重要性对材料进行筛选。
(3)在结构优化方面，在原有制动盘基础上，在不想影响强度条件下对制动盘进行镂空设计，从而提高制动盘的对流换热系数，加强制动盘的散热能力。
1.5 环境分析与应用前景
选择新型的制动盘材料不仅能够强化赛车的操控性能，也能在整车轻量化的过程中作出突出的贡献。随着人们环保意识的增强，环保节能的意识越来越深入人心，减少汽车的燃油消耗也变成了一件非常重要的事情。而在降低整车油耗的众多方法之中，车辆的轻量化设计是最为主要的一种方式。制动盘新型材料的设计与选择具有很深远的应用前景，新型材料的运用在之后汽车行业的发展中扮演着非常重要的角色。这也就使本课题的研究更加具有意义。
1.6技术路线
技术路线如图11所示：
/
图11 技术路线 第2章 制动盘材料选择
在工业生产制造中，在材料筛选这一方面的研究是比较深入的，本次设计我们就将借鉴工业生产中材料的筛选方法，对于设计同一个工件，可能能够胜任的材料往往不止一种，也就是说材料的筛选具有一定的开放性，所以这就需要针对工件自身需求的特性针对具体的问题来筛选，但是这一过程也是需要大量的多次实验，想要达到材料与性能最佳的组合是比较困难的，所以要在反复的试验中逐步的去筛选和反复的对比才能达到自己想要的结果。
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 1
1.3存在的问题与解决思路 1
1.4研究内容 2
1.5环境分析与应用前景 2
1.6技术路线 2
第2章 制动盘材料选择 3
2.1材料筛选流程 3
2.2制动盘材料性要求的性能 3
2.3候选材料的初步筛选 3
2.4数字逻辑法材料筛选 4
2.5选择最优的材料 6
第3章 制动盘主要参数计算 8
3.1FSC赛车基本参数 8
3.2制动盘主要参数 8
3.2.1 制动盘直径 8
3.2.2 制动盘厚度 8
3.2.3 摩擦片内径与厚度 9
3.2.4 摩擦片工作面积 9
3.2.5 摩擦片压紧力 9
3.3参数计算汇总 9
第4章 制动盘结构热分析 11
4.1 ABAQUS介绍和特性 11
4.1.1 ABAQUS主要模块 11
4.2 ABAQUS分析前处理 11
4.2.1 有限元模型建立 11
4.2.2 模型材料建立 11
4.2.3 装配与设置分析步 12
4.2.4 相互作用定义 13
4.3 ABA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
QUS热分析结果 15
4.3.1 温度场分析 15
4.3.2 节点温度分析 18
4.3.3 热应力分析 18
结论与展望 19
1.结论 19
2.展望 19
参考文献 22
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
国内汽车行业近几年进入了飞速发展阶段，同时由于国内的经济近十年发展迅猛，现代人的生活水平也日益提高，汽车从最初的奢侈品已经逐渐普及到家家户户，成为必不可少的代步工具。但因为国内汽车行业发展较为落后，相比欧美国家任然存在一定差距，很多汽车内部先进的技术和研究分析方法仍然掌握在欧美发达国家手中。
中国FSC是高等院校汽车相关专业在校学生组织并参加的汽车设计与制造比赛[1]。每一个队伍参照比赛规则和制造标准，用一年的时间自主设计和制造出一辆在操控、加速度、制动性等性能方面能够有卓越表现力的单人座赛车 [2]。但是制动盘作为汽车盘式制动器的关键零件，在高速紧急制动的情况下制动盘的性能直接影响着制动器的工作性能，其中制动盘的散热性能是评价汽车盘式制动器的一个重要方面。影响制动盘散热性能的因素通常与所采用的材料和结构有着密切的关联。制动盘通常采用铸铁材料，材料的改变不仅会影响制动盘的材料成本，还会影响到加工成本。
本次设计拟通过对制动盘以及摩擦盘进行仿真分析，通过线性分析等在备选的制动盘材料中筛选出综合性能相对优异的材料。但由于市面上车企相关制动系统参数没有给予开放权限，故本课题主要基于我校fsc车队赛车制动系统的相关参数进行研究，主要在于呈现一套分析研究方法，为之后的研究作参考。
1.2.国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
国内目前在盘式制动器的材料选择和结构热分析的相关研究已经有了一部分的成果，但是研究的成果并不如国外的深入和有实际的应用前景。国内的研究大多是比较单一的研究材料或者是热分析，缺少全面的将两者结合起来横向和纵向的多元化的比较和分析，所以才导致国内一直缺乏这方面比较权威的一套研究分析方法。
1.2.2国外研究现状
国外对于刹车盘的材料选择和结构热分析这方面已经有了较为深入的研究，研究成果较多产生于德日，其中德系的汽车更是发展的较为早，已经有了较为完善的一套研究分析体系。
1.3.存在问题及解决思路
通过对国内外研究现状的分析可以很清晰的看见国内外目前对改进制动系统的制动盘的材料并没有很充分的研究，大多数研究都在单一的研究某一材料或只对某一点进行深入的研究和探讨。但是对改进这一系统却少有人提出一套具体的方案或分析体系，所以本课题就需要对制动系统制动盘材料进行全面的分析，并依靠校内已掌握的数据进行进一步的改进，以达到自己想要的研究目的。
1.4研究内容
(1)在赛车对制动系统制动盘的性能要求方面，在满足安全许可的条件下，对制动盘材料，结构两个方面分别进行选择，并对其强度，热力偶进行有限元分析，最后总结分析结果，组合最优解，从而获得总体制动盘的最优设计。
(2)在材料选择方面，拟将所有满足其强度条件的制动盘可采用的材料纳入候选列表，对其进行横向对比。分析总结制动盘的几大性能参数，并根据不同性能的重要性对材料进行筛选。
(3)在结构优化方面，在原有制动盘基础上，在不想影响强度条件下对制动盘进行镂空设计，从而提高制动盘的对流换热系数，加强制动盘的散热能力。
1.5 环境分析与应用前景
选择新型的制动盘材料不仅能够强化赛车的操控性能，也能在整车轻量化的过程中作出突出的贡献。随着人们环保意识的增强，环保节能的意识越来越深入人心，减少汽车的燃油消耗也变成了一件非常重要的事情。而在降低整车油耗的众多方法之中，车辆的轻量化设计是最为主要的一种方式。制动盘新型材料的设计与选择具有很深远的应用前景，新型材料的运用在之后汽车行业的发展中扮演着非常重要的角色。这也就使本课题的研究更加具有意义。
1.6技术路线
技术路线如图11所示：
/
图11 技术路线 第2章 制动盘材料选择
在工业生产制造中，在材料筛选这一方面的研究是比较深入的，本次设计我们就将借鉴工业生产中材料的筛选方法，对于设计同一个工件，可能能够胜任的材料往往不止一种，也就是说材料的筛选具有一定的开放性，所以这就需要针对工件自身需求的特性针对具体的问题来筛选，但是这一过程也是需要大量的多次实验，想要达到材料与性能最佳的组合是比较困难的，所以要在反复的试验中逐步的去筛选和反复的对比才能达到自己想要的结果。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/70.html
