盤式制動器建模及制動盤的有限元分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計任務(wù)書學(xué) 院汽車與交通學(xué)院專 業(yè)車輛工程學(xué)生姓名 姜 鍵學(xué) 號設(shè)計題目：盤式制動器建模及制動盤的有限元分析設(shè)計內(nèi)容： 1、 使用CATIA建立盤式制動器主要零部件的三維實體模型并裝配。2、 將制動盤的實體模型導(dǎo)入到ANSYS中，進行劃分網(wǎng)格、添加材料屬性等前處理。3、根據(jù)制動盤的特點確定模態(tài)分析的階數(shù)，計算制動盤的固有頻率和振型。技術(shù)要求：1、實體建模結(jié)構(gòu)尺寸和形式正確。并能進行運動模擬2、設(shè)計說明書。其中包括： （1） 寫出實體建模步驟。 （2）寫出模型導(dǎo)入導(dǎo)出過程。（3） 寫出有限元分析的過程。 （4）結(jié)論（結(jié)果分析及問題討論）。（5） 參考文獻

2、3、提交CATIA和有限元分析的模型文件及相關(guān)文件的電子文檔。進度安排：1、理解題目要求，查閱資料，學(xué)習(xí)軟件，確定設(shè)計方案 1天2、實體建模 4天3、有限元分析3天4、說明書撰寫 1天5、答辯 1天指導(dǎo)教師（簽字）：年 月 日專業(yè)負責人（簽字）：年 月 日目錄1.實體建模步驟.31.1制動盤建模.31.2摩擦片建模.41.3制動活塞建模.61.4制動鉗建模.61.5整體裝配.82.導(dǎo)入過程.93.有限元分析的過程分析的過程.103.1對導(dǎo)入的模型進行單元屬性定義.103.2網(wǎng)格劃分及添加約束.103.3進行模態(tài)分析.113.4制動盤的振型分析.123.5結(jié)論.15參考文件.161 實體建模步驟

3、 建模選用catia三維操作軟件,建模步驟如下。1.1制動盤建模 （1）打開catia軟件，進入零件設(shè)計界面，在xy平面分別做r71和r127的圓，退出草圖平面，拉伸出圓柱體，分別拉伸長度為51mm和6mm,如圖1.1所示。圖1.1拉伸后實體 （2）凹槽打孔等處理后如圖1.2所示。圖1.2凹槽打孔等處理后實體1.2摩擦片建模（1）用輪廓線畫如圖1.3所示草圖。圖1.3摩擦片草圖輪廓線（2）退出草圖平面，拉伸4mm如圖1.4所示。圖1.4拉伸后實體（3）經(jīng)打孔倒角等處理后如圖1.5所示。圖1.5打孔倒角處理后實體1.3制動活塞建模建模成型后如圖1.6所示。圖1.6制動活塞1.4制動鉗建模（1）用

4、輪廓線畫如圖1.7所示草圖。圖1.7制動鉗草圖輪廓線（2）退出草圖平面，拉伸91mm且部分倒角后如圖1.8所示。圖1.8拉伸倒角后實體（3）新建一個面距yz面62mm，在此面上畫r50，r54的圓，退出草圖平面，分別拉伸32mm和-15mm，且進行部分凹槽倒角后如圖1.9所示。圖1.9拉伸凹槽后實體（4）做端耳，半徑分別為4mm和10mm，端耳中心距坐標系中心為60mm,端耳厚度為10mm；做液壓缸，半徑為16mm，深度為40，輸油孔，半徑為3，且進行局部凹槽倒角如圖1.10所示。圖1.10制動鉗實體1.5整體裝配裝配后如圖1.11所示。圖1.11裝配模型2 導(dǎo)入過程 將零件保存為modle格

5、式，在運行ANSYS之前，將系統(tǒng)的時間改為2010年。點擊File>Import>CATIA,選擇model文件，打開，依次選PlotCtrls>Style>SolidModelFacets>Fine選擇Plot>Volumes，生成實體如圖2.1所示。圖2.1用于網(wǎng)格劃分的實體模型3 有限元分析的過程3.1對導(dǎo)入的模型進行單元屬性定義 依次選擇Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,定義SOLID187單元類型，打開如圖3.1所示對話框。圖3.1“單元類型庫”對話框依次選擇M

6、ain Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modles,打開如圖3.2所示對話框，分別填寫彈性模量1.13e5,泊松比0.23，密度7e3。圖3.2材料類型的定義3.2網(wǎng)格劃分及添加約束（1）網(wǎng)格劃分依次選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Tool,打開網(wǎng)格劃分工具對話框。在單元分配屬性部分，選擇“Volums”.單擊“set”按鈕，彈出體拾取對話框，拾取實體，單擊“OK”,將材料分配給體。依次選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing

7、>Mesh Tool,打開網(wǎng)格劃分工具對話框，點擊Smart Size,點擊Mash,選擇體，單擊OK.如圖3.3所示。圖3.3有限元網(wǎng)格模型（2）添加約束依次選擇Main Menu>Slolution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>on Areas選擇制動盤內(nèi)圓柱面，加載全約束。3.3進行模態(tài)分析（1）模態(tài)分析前處理Solution>Analysis Type>New Analysis>Model，在Analysis Option 中，選擇算法，選擇“Block Lanzcon

8、s”,選擇8階矩陣運算，在算法選項中選擇截止頻率為“”。（2）計算制動盤的固有頻率依次選擇“Solution>solve>Current LS。跳過步驟中警告，觀察運行代碼，并等待運算結(jié)束。待出現(xiàn)“Solution done”提示，點擊“Close”。依次點擊“General Postproc>Results Summary”出現(xiàn)計算的結(jié)果，即制動盤的固有頻率如圖3.4所示。圖3.4制動盤的固有頻率及階數(shù)3.4制動盤的振型分析（1）依次選擇“Solution>>Load step opts>>ExpansionPass>>Single Ex

9、pand>>Expand Model”進行設(shè)置。再次進行運算，步驟同第一次運算。圖3.5計算結(jié)果列表（2）依次選擇“General Postproc>>Read Result>>First Set”>>Plot Result>>Contour Plot>>Nodal Solu。振型如下圖，每查看一種振型，要選擇“Next Set”。圖3.6 1階振型圖3.7 3階振型圖3.8 6階振型圖3.9 8階振型3.5結(jié)論通過ANSYS軟件對盤式制動器制動盤的前8階模態(tài)進行分析可知最大形變?yōu)?.654e-4m，且固有頻率越大最大變形越集中，不利于制動盤的使用壽命，但固有頻率過小可能增加共振的可能性，所以應(yīng)適當增大固有頻率且對制動盤結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度的分布進行適當?shù)恼{(diào)整（如增大最大變形處的剛度）以增大制動盤使用壽命。參考文獻1. 張樂樂，蘇樹強，譚南林 .A