基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析

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汽车制动鼓的设计以及失效分析

汽车制动鼓的设计以及失效分析作者：翟文焕孟仲张丽峰来源：《中国科技博览》2019年第03期[摘要]由于我国的经济与科技正处于迅速发展的阶段，而我国的汽车在载重与速度方面都有增加，所以，对于汽车制动鼓的材料也有跟高的要求。

高强度、高抗热疲劳性以及良好的硬度就是现代化的汽车制动鼓所需要的制作材料。

而汽车制动鼓是汽车中重要的保安件。

在平常对汽车进行检修的时候，汽车制动鼓也是首要的检查部件。

而造成汽车制动鼓失效的原因有可能是由于，汽车制动鼓的材料方面的问题，材料的强度很低或者是材料的硬度过低都可能造成制动鼓失效，而在制动鼓上出现磨痕台阶以及轴向裂纹的现象也是可能造成制动鼓失效的原因，或者是组织转变发生在汽车制动的时候，这样进一步的加速了汽车制动鼓的失效。

[关键词]汽车制动鼓；设计；失效中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0165-01一、汽车制动鼓的设计汽车制动鼓是汽车制动方面最重要的部件。

而汽车制动鼓的本身的强度，硬度，以及其本身的动态特征，都是对汽车制动方面有着很深的影响，而这些原因也会影响到汽车制动装置的使用效率以及使用寿命，更是对整台汽车的舒适程度，操作稳定程度以及汽车的安全方面的问题都有所影响。

对于汽车制动鼓的静态分析可以采用有限元法进行静态分析，并且将分析的结果传送到汽车的制动鼓的设计之中，会在很大的程度上提高了汽车制动鼓的设计效率，并对汽车能够做到反复的优化。

汽车制动鼓的设计是运用制动传动机构进行制动的，而且制动机构在制动鼓的内侧将制动摩擦片在其中压紧。

制动鼓的设计对于汽车的制动时十分重要的，而且汽车制动鼓也是对汽车能否停放可靠的重要保障。

二、汽车制动鼓失效分析汽车制动鼓失效主要在五个方面表现出来，包括掉底、龟裂、开裂还有磨损太大以及不正常的磨损。

汽车制动鼓铸件失效主要从两个方面进行探析，这两个方面分别是，一方面是汽车制动鼓铸件的材料还有其本身的强度，另一方面是在一定的条件下，材料组织可能会改变，而这一改变将会引起机械性能的改变，再加上外界条件的一些影响就会造成汽车制动鼓失效的现象发生。

汽车制动鼓的失效分析.

汽车制动鼓的失效分析汽车制动鼓是汽车的重要保安件，也是汽车日常检修中首要检查部件，根据公司三包件的反馈信息，制动鼓失效主要有五种形式：开裂、龟裂、掉底、磨损过大、非正常磨损。

铸件失效主要从两个方面考虑，一是铸件的材料成分和自身的强度，另一个是在一定工况条件下，材料组织的改变而引起的机械性能的改变。

一般来说，铸件的机械性能主要取决于化学成分，又受外部环境（温度、冷却速度等）的影响。

制动鼓在工作时主要受两个方向的力，一个是来自蹄铁的法向压力，一个是因旋转和蹄铁离合片产生的切向力。

当去掉法向压力，制动鼓和蹄铁离合片之间的切向力也就不存在了；制动鼓和离合片摩擦产生大量的热，导致制动鼓温度升高，而离合片和制动鼓的摩擦实际多是斑状接触，接触面因受摩擦产生的热使该处组织发生相变，产生相变应力，降低了该处的抗热疲劳能力；同时，由于受热的不均匀，温度高的部位发生了相变，温度低的部位没有变化，而有的部位甚至尚未受到热的影响；相变产生应力，受热的不均匀也会产生应力，这些残余应力的存在，使得力学性能不均匀，在频繁的制动载荷作用下，产生有一定规则的裂纹（见图一、二），裂纹多呈轴向分布，断续或连续状，从裂纹分布情况分析，裂纹主要是受切向力产生的。

切向力作用在制动面上，对基体有撕裂的作用，对基体造成内应力，降低了材料的热疲劳强度，便产生连续或不连续的裂纹，严重的造成断裂。

图片一图片二另一方面，制动鼓产生的相变情况。

内部组织相变主要受温度影响，制动鼓工作时产生的温度最高可达850°C--900°C，这个温度足以造成组织相变，主要发生的相变有：1. 在800℃附近或略低于800℃，共晶碳化物分解为石墨和铁素体；2. 珠光体和铁素体在800℃以上转变为奥氏体；3. 奥氏体在快速冷却时转变为马氏体。

关于制动鼓开裂的问题，这个应从两个方面分析，一是在制动状态下，因材料自身强度差而受力破裂；二是在龟裂出现后，制动鼓在热应力和相变应力的相互作用下，再由于组织相变局部强度的降低，在制动外力频繁作用下，最终造成制动鼓破裂。

简析轻型汽车鼓式制动器常见故障与排除

简析轻型汽车鼓式制动器常见故障与排除毕业设计(论文)标题:简析轻型汽车鼓式制动器常见故障与排除学生姓名:欧阳朝利系部: 机电工程系专业:汽车制造与装配班级: 汽制1102班指导教师:令狐昌伟湖南汽车工程职业学院教务处制目录摘要 11鼓式制动器 21.1 概述 21.2鼓式制动器的分类 21.3鼓式制动器的构造 21.4鼓式制动器工作原理 41.5制动蹄的增势和减势作用 52鼓式制动器常见故障 52.1制动器常见故障分析 53鼓式制动器常见故障的排除83. 1制动器结构本身故障的排除83. 2制动系统故障排除83.3 实例:BJ1041型汽车的故障与排除 9总结10参考文献11后记12摘要汽车上用以使外界主要是路面在汽车某些部分主要是车轮施加一定的力,从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统。

其作用是:使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路条件下包括在坡道上稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定。

对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力,而这些外力的大小都是随机的、不可控制的,因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。

关键字:制动器制动鼓鼓式制动器1鼓式制动器1.1 概述一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩,使后者的旋转角速度降低,同时依靠车轮与地面的附着作用,产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。

凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器。

目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。

旋转元件固装在车轮或半轴上,即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器。

旋转元件固装在传动系的传动轴上,其制动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器。

1.2鼓式制动器的分类鼓式制动器就制动效能而言,在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下,自增力式制动器由于对摩擦助势作用利用得最为充分而居首位,以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。

小型轿车鼓式制动器设计与运动仿真

摘要当前，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统件的设计需求旺盛。

其中，制动器总成是动汽车的一个重要组成部分，它直接影响汽车的安全性能与操控性能。

本课题根据大众捷达轿车的行驶要求，对其后轮制动器进行整体结构设计，目的在于实现汽车在行驶时具备良好的制动性能与操控性能。

本毕业设计阐述表明的制动系统是捷达后轮鼓式制动器。

阐述了制动方面的发展、分类及鼓式制动器的结构、优缺点等等。

通过计算和设计来确定后轮鼓式制动器的制动鼓、制动蹄、制动轮缸等主要零件的主要尺寸和结构，然后画出各零件图和总装图。

最后再进行仿真评价分析制动系统的各项指标。

通过最后结果显示所设计的制动器总成是适用并且合乎准则完全可用。

符合结构简单轻便、造价不高、工作稳当有保障等条件。

关键字：UG软件；仿真；制动；鼓式制动器AbstractIn recent years the rapid development of China's auto market，especially cars car development. However，with the increase in car ownership，safety problems are increasingly attracted attention，and the braking system is an important vehicle active safety systems in the world. The design on the collar from the shoe drum brake design and calculation of，and in accordance with UG three-dimensional software design assembly and simulation.This manual describes the Jetta sedan rear drum brake system design. The first describes the development of automotive braking systems，structure，Classification and analysis of the structure and advantages and disadvantages of drum brakes and disc brakes. Design calculations to determine the Main dimensions and structure of front disc, back drum brake and brake master cylinder. Pull out the rear brake assembly diagram，brake drum and brake shoe parts diagram parts chart. End of the braking system designed to evaluate the analysis of the indicators. Also taking into account in the design of its structure is simple，reliable，low cost factor.Through this design results show that the design of the braking system is reasonable, standards-compliant. Meet its simple structure, low cost, reliable requirements.Key words: UG software；simulation；braking；brake drum目录摘要.................................................................................. 错误！未定义书签。

003_鼓式制动器热衰退性能的仿真分析

鼓式制动器热衰退性能的仿真分析马迅，张继伟，沈剑湖北汽车工业学院，442002[ 摘要]鼓式制动器散热性能差，制动过程中会聚集大量的热。

制动衬片在温度上升到一定程度后会使得制动器温度急剧上升，出现热衰退现象，引起制动效率下降。

建立了某鼓式制动器的三维有限元模型。

根据制动器的热衰退试验条件等相关国家标准，利用MATLAB软件对与试验对应的各工况各时刻下汽车行驶速度、热流密度及对流换热系数进行计算。

利用ANSYS Workbench，对制动鼓的温度场进行仿真和研究。

通过对初始条件模拟方法的多次修正,使仿真曲线与试验曲线拟合。

确定了制动鼓温度场分析的边界条件及模拟方法，在此基础上研究了制动过程中的车速，制动频次及制动强度等参数对制动鼓温度场的影响。

为设计阶段分析制动器的热性能提供了重要的参考。

[ 关键词 ] 有限元分析，热衰退，试验曲线拟合，鼓式制动器Simulation and Analysis for Heat Fade of a Drum BrakeMA Xun, ZHANG Jiwei, SHEN JianHubei Automotive Industries Institute, 442002[ Abstract ] Due to bad heat dissipation performance, drum brake will gather a lot of heat in the braking process. The temperature of brake lining commonly used rising to a certain degree will make the brake have a sharp rise in temperature; heat fade occurs, causing braking efficiency to decrease. This paper establishes the three-dimensional finite element model of the rear drum brakes .According to test conditions of brake heat fade and other relevant national standards, using MATLAB to calculate vehicle velocity, heat flux and convection heat transfer coefficient under various conditions corresponding to test at each moment. Using ANSYS Workbench, brake drum thermal field is simulated and studied. Through several simulation methods revised about initial conditions, to achieve fitting of the simulation curve and test curve. The boundary conditions for temperature field analysis and simulation methods of the brake drum are confirmed, and the effects of the process of braking speed, braking frequency and braking force etc. to brake drum thermal field are studied. To provide an important reference for the thermal performance analysis of brake at design stage.[Keyword ]Finite element analysis, Heat fade, Fitting of test curve, Drum brake1引言制动器长时间在高负荷状态下工作或者在连续制动的情况下，随着制动次数的增加会导致制动力不足以致刹车距离变长的现象就是热衰退。

汽车鼓式制动器瞬态温度—应力场三维仿真与模拟

汽车鼓式制动器瞬态温度—应力场三维仿真与模拟汽车鼓式制动器是现代汽车制动系统中的重要组成部分，它具有制动效果稳定、制动力大等特点。

然而，在制动过程中，制动器内部产生的大量热能会导致制动器零部件的温度变化，进而影响制动器的制动性能和寿命。

因此，研究汽车鼓式制动器的瞬态温度-应力场三维仿真与模拟，对于提高其制动性能、延长使用寿命具有重要意义。

汽车鼓式制动器是通过摩擦力的转换将车轮的动能转化为热能的，由制动鼓、刹车盘、刹车鼓、制动片、制动泵等部件组成。

在制动过程中，制动片与制动鼓之间摩擦产生的热量会导致制动器零部件的温度急剧升高，进而使制动器产生应力场。

为了保证制动器的高效性和安全性，需要对其制动过程中的温度-应力场进行详细研究。

本文使用计算机辅助工程方法，开展汽车鼓式制动器瞬态温度-应力场三维仿真与模拟研究。

首先，基于几何建模和单元网格划分原理，将汽车鼓式制动器建立为三维有限元模型。

然后，将制动过程中制动片与制动鼓之间的复杂相互作用转换成一系列计算机数学模型，并通过控制方程求解温度-曲应力场的分布规律。

通过仿真计算，得到了汽车鼓式制动器在不同刹车条件下的瞬态温度-应力场三维分布情况。

结果表明，随着制动时间的增加和制动力的增强，制动器零部件的温度和应力场也会增加。

在整个制动周期内，制动鼓的应力场呈现出明显的集中分布，而制动片之间的应力场分布相对均匀。

同时，随着时间的推移，制动器内部的温度-应力场分布情况也会逐渐趋于稳定。

综上所述，通过汽车鼓式制动器瞬态温度-应力场三维仿真与模拟研究，可以全面掌握制动器在工作状态下温度和应力场的分布规律，为设计更加高效、安全的制动器提供重要参考。

同时，这种方法还可以用于预测制动器在不同使用条件下的性能，为制定保养策略和提高制动器的使用寿命提供依据。

此外，该研究还可以为现代汽车制动系统的优化提供帮助。

通过对制动器瞬态温度-应力场三维分布规律的研究，可以发现制动器的热稳定性和强度弱点，为改进车辆的制动性能提供基础。

基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析

基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析孙雪梅;范久臣;李洪洲;贾双林;乔晗;史亮【摘要】通过建立鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机模拟制动器制动的实际加载过程,建立鼓式制动器的接触分析模型;应用动力学和有限元方法对鼓式制动器进行接触分析,得到了接触压力、应力、应变分布规律;分析E260型载重车制动鼓法兰圆角处的开裂失效问题并进行材料检测试验.结果表明:接触压力分布不均及机械应力集中是导致制动鼓开裂失效的直接原因.%For simulating the practical loading process of the braking,a rigid-flexible coupled virtual prototype of the drum brake was established. Contact analysis model of drum brake is established. Drum brake was contacted by combining the dynamic analysis and the finite element techniques,and has got the contact pressure,stress and strain distribution rule. We have carried on failure and materials detection experimental verification for the E260 type truck brake drum flange fillet cracking. The results show that the contact pressure uneven distribution and the mechanical stress concentration are the direct cause of the brake drum cracking failure.【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(016)003【总页数】4页(P417-420)【关键词】载重车;鼓式制动器;仿真;接触分析;失效分析【作者】孙雪梅;范久臣;李洪洲;贾双林;乔晗;史亮【作者单位】北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021【正文语种】中文【中图分类】U463.511【引用格式】孙雪梅，范久臣，李洪洲，等.基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析[J].北华大学学报：自然科学版，2015，16(3)：417-420.鼓式制动器的制动由制动鼓内的圆柱面与制动蹄摩擦片之间的接触力实现，接触力由切向摩擦力和法向正压力综合作用提供.制动是持续的过程，且每个瞬态都会导致相关零件的非线性变形.制动器在实际工作时其零件的损伤是不可忽视的，尤其是在汽车运行时，如果制动鼓突然开裂失效或制动蹄断裂会产生严重后果.因此，为了提高鼓式制动器的可靠性和行车安全性，研究零件失效机理是十分必要的.基于已有的研究成果[1]，利用有限元方法对非线性接触过程进行建模及仿真可以高度模拟真实工况，以便研究接触过程中应力和应变的分布规律，找到结构上的薄弱环节，推断制动鼓开裂的原因，进而优化零件的结构参数，改进制动器的总体设计. 刘永健等[2]利用边界元技术研究了弹性接触问题，陈万吉等[3]回顾了摩擦接触问题的若干解决方法(包括拉格朗日及其增广乘子法和惩罚函数法等)，朱昌铭等[4]利用边界元技术研究摩擦弹性接触问题，陈国庆等[5]提出了接触柔度法用于研究接触问题，杜学武[6]详细介绍了增广拉格朗日乘子法.目前，应用最广的是有限单元法[7].虽然拉格朗日乘子法精度高，但在具体应用时需要进行专门调整且计算过程较为复杂[8-11]；惩罚函数法计算相对简洁但会导致高频振荡问题.考虑以上方法存在的不足，本文结合基于Ansys平台的有限元法和增广拉格朗日乘子法研究鼓式制动器接触过程.首先在三维建模软件ProE中建立制动鼓、制动蹄等零件的实体模型，然后将其导入有限元软件Ansys，分析其模态并得到模态文件，再将其模态文件导入Adams 得到柔性体模型；在ProE中建立凸轮等零件的实体模型，直接将其导入Adams 作为刚性体模型；将刚性体模型与柔性体模型在Adams中装配，得到刚柔耦合模型.以上具体细节参见文献[1，12].1.1 有限元模型的建立再次将刚柔耦合模型导入Ansys软件，输入材料性能参数，对结构做适当简化后进行网格划分，得到有限元模型.见图1.1.2 边界条件1)约束两个制动蹄，使其分别只具备一个绕小孔轴线旋转的自由度.2)在两个大孔内圆柱表面的节点施加法向力，用于模拟凸轮的促动力.3)在制动鼓与轮毂的连接处施加小微量转角位移，模拟制动.在Ansys软件中对以上建立的模型进行有限元分析，得到制动鼓内圆柱表面与制动蹄的摩擦片工作表面之间的法向接触力分布.2.1 接触压力分布规律图2为摩擦片接触压力分布情况，其中图2 a为领蹄摩擦片上的法向接触力分布情况，图2 b为从蹄摩擦片上的法向接触力分布情况.由图2可知：领蹄的接触力高于从蹄；两个摩擦片的接触力均在两端较大，中间较小，且分布无明显规律，这与文献[13]由理论推导给出的余弦特征不符.这种差异产生的原因是仿真中考虑了制动鼓和制动蹄的变形，而理论推导将这二者看作刚体.2.2 制动鼓结构应力分析在制动鼓内表面选取7条圆周线作为路径(图3 a)研究各个路径上等效应力的分布(图3 b).各路径上的等效应力最大值及相应角度见表1.各路径应力分布表明：路径1上的等效应力最大，最大等效应力为137 MPa.2.3 制动鼓应变分析图4给出了路径3到路径7这5条路径上参与摩擦的制动鼓内表面的应变分布情况.其中，路径7上各个节点的应变最大；由领蹄作用而导致的最大径向应变为0.281 5 mm，由从蹄作用导致的最大径向应变为0.129 mm，因此领蹄对变形的影响大于从蹄；两片区域的位移为负，这两片区域分别对应促动段与销轴端，对应最大位移为-0.260 7 mm和-0.302 8 mm，因此制动鼓有向内压缩的变形趋势. 对比真实的制动鼓开裂形态，本文根据数值仿真结果解释其发生原因.3.1 制动鼓开裂失效形式图5为真实的制动鼓开裂照片.由图5可见：开裂部位均在法兰根部圆角处.法兰根部是应力集中的部位，其断口向外侧扩展(图5 d).图4中各路径的径向位移表明，制动鼓产生的变形有可能进一步加重应力集中.对比真实照片与仿真结果可以认为应力集中是导致断裂的原因之一，因此应该在未来的设计中增加法兰根部圆角的半径，以减小应力集中现象.但应力集中不足以导致开裂，反复制动造成的材料疲劳与应力集中的综合作用导致制动鼓产生初始裂纹以及裂纹扩展，直到开裂，因此，开裂与材料本身的性能也有关系[14].3.2 材料检测试验将开裂的制动鼓1#和2#进行材料检验.沿垂直于主裂纹方向取样，按照国标GB/T 7216—1987《灰铸铁金相》观察金相，结果见图6.检验结论：1) 多源性旋转弯曲疲劳导致了制动鼓从法兰圆角根部开裂，由于法兰圆角过小导致的应力集中使裂纹损伤加剧.2)法兰根部圆角处开裂的主要原因是在制动过程中弯矩载荷(由摩擦片对制动鼓表面的支撑力产生)在制动器法兰根部处产生应力集中现象，使得法兰根部因应力过大而开裂.3)由失效制动鼓的金相组织检测结果及力学性能分析可知：2#制动鼓材料性质及基体组织与CACJS-1-92的规定不符.上述试验检测分析结论与仿真分析结论相同，因此证明了该模型是正确有效的.本文联合应用动力学分析和有限元分析方法，采用增广拉格朗日法对鼓式制动器进行接触分析与求解，获得了E260载重车前桥前制动器的有限元仿真结果.试验与仿真结果表明：本文建立的鼓式制动器接触分析数字化模型能够对制动鼓与制动蹄片间的摩擦进行接触分析，可初步判断制动器开裂失效的原因，进而可为制动器结构的优化提供基础数据.【相关文献】[1] 范久臣，杨兆军，刘长亮，等.鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机[J].吉林大学学报：工学版，2009，39(Sup.1)：183-187.[2] 刘永健，姚振汉.三维接触边界元法的一种误差直接估计[J].清华大学学报：自然科学版，2003，43(11)：1499-1502，1506.[3] 陈万吉，胡志强.三维摩擦接触问题算法精度和收敛性研究[J].大连理工大学学报，2003，43(5)：541-547.[4] 朱昌铭，金永杰.有摩擦弹性接触问题边界元分析的一种新方法[J].工程力学，1991，8(4)：1-9.[5] 陈国庆，陈万吉.接触问题的非线性互补-接触柔度法[J].计算结构力学及其应用，1996，13(4)：385-392.[6] 杜学武.求解约束优化问题的增广拉格朗日函数法[D].上海：上海大学，2005.[7] 王勖成.有限单元法[M].北京：清华大学出版社，2003.[8] J C Simo，P Wriggers，R L Taylor.A perturbed Lagrangian formulation for the finite element solution of contact problems[J].Comput Methods Appl Mech Engrg，1985，50：163-180.[9] B Nour-Omid，P Wriggers.A two-level iteration method for solution of contact problems[J].Comp Methods Appl Mech Engrg，1986，54：131-144.[10] Lei Jiang，R J bined Lagrangian multiplier and penalty function finite element technique for elastic impact analysis[J].Computers & Structures，1988，30(6)：1219-1229.[11] J C Simo，T A Laursen.An augmented Lagrangian treatment of contact problems involving friction[J].Computers & Structures，1992，42(1)：97-116.[12] 杨兆军，范久臣，丁树伟，等.鼓式制动器应力场数值模拟[J].电子科技大学学报，2010，39(4)：623-628.[13] 王涛，朱文坚.摩擦制动器：原理、结构与设计[M].广州：华南理工大学出版社，1992.[14] Paris P，Erdogan F.A critical analysis of crack propagation laws[J].ASME Transactions，Journal of Basic Engineering，Series D，1963，85D(4)：528-534.。

基于Ansys Workbench的重型汽车驱动桥制动底板故障仿真分析

HEAVY TRUCK《重型汽车》8□文/王传法(中国重汽集团济南桥箱有限公司)徐秀良肖将(中国重汽集团技术发展中心)【摘要】基于某重型汽车整车试验出现的制动底板故障，分析故障位置处的装配结构和载荷情况，在Ansys Workbench 环境中进行仿真分析，得到了制动力矩作用下的应力分布云图。

根据仿真结果，分析故障产生的原因。

1 故障描述和初步分析根据前期某重型汽车整车试验反馈，后驱动桥出现制动底板断裂故障，如图1所示。

图1 零件断裂位置图制动底板凸轮轴安装孔两侧20度附近，沿径向出现断裂。

2 制动底板处的结构和受力分析制动底板通过螺栓联接在桥壳上，制动凸轮轴和制动蹄支承销安装在制动底板安装孔上，如图2和图3所示。

制动蹄处产生的制动力矩经过支承销和凸轮轴传递到制动底板上。

因此，认为车桥制动力矩是导致本次故障的原因。

图2 鼓式制动器安装图1.制动凸轮轴2.制动底板3.联接螺栓4.制动蹄支承销图3 制动底板结构图1.凸轮轴安装孔 2、3.螺栓安装孔 4.支承销安装孔3 仿真分析基于上述分析，在Ansys Workbench 环境中进行制动底板抗扭转强度校核计算。

由于零件断裂处的截面较为粗糙，显示为静载荷作用下的破坏。

因此，利用静力分析系统“Static Structural” 建立有限元模型。

3.1 加载方式和载荷计算根据制动底板是否松脱，分两种工况进行仿真分析。

工况1：螺栓联接处于正常预紧状态：需要固定底板法兰面，如图4所示。

工况2：螺栓联接松动失效状态：需固定18个螺栓孔。

制动蹄片受到的法向力、摩擦力以及作用点位置计算如下：两蹄片摩擦力等效作用半径：R 1=R 2=4R(cosα'-cosα'')/[(c o s 2α'-c o s 2α'')2+(2β-2sin2α''+sin2α')2]1/2=282mm式中R 为摩擦片半径，摩擦系数f=0.45，h 为销孔距，β为制动器摩擦片包角。

重型载重汽车鼓式制动器制动失效模式分析

重型载重汽车鼓式制动器制动失效模式分析郭斌;宋博;孟拥军【摘要】鼓式制动器做为汽车制动系统的重要组成单元,由于其高可靠性以及强大的制动力一直被运用于重载载重汽车上.但随着近年来重型卡车用户经济收入的增加以及道路交通安全意识的普及,重型卡车使用安全问题被提到了前所未有的高度.因此,文章从重型载重汽车在正常使用过程中出现的鼓式制动器制动失效模式进行分析.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(044)011【总页数】3页(P39-41)【关键词】鼓式制动器;重型载重汽车;失效分析【作者】郭斌;宋博;孟拥军【作者单位】陕汽集团陕西华臻车辆部件有限公司,陕西西安 710200;陕汽集团陕西华臻车辆部件有限公司,陕西西安 710200;陕汽集团陕西华臻车辆部件有限公司,陕西西安 710200【正文语种】中文【中图分类】U467.1前言鼓式制动器是最早被广泛使用至汽车工业刹车系统中的制动器，常用的鼓式制动器主要分为内张式与外束式两种，目前主流的鼓式制动器以内张氏为主，其工作原理是利用制动传动机构使制动蹄将制动摩擦片压紧在制动鼓内侧，从而产生制动力，以确保行车安全及车辆停放状态的自主滑移。

1 鼓式制动器的组成及工作原理鼓式刹车因其结构简单并且可以提供强大的制动力，被广泛使用在重型载重汽车上，其主要组成部分包括制动鼓、制动蹄总成、制动底板。

其中制动底板主要作用是连接制动器与桥壳；在汽车正常行驶情况下由于回位弹簧的拉力作用两个制动蹄处于闭合状态，制动蹄与制动鼓分离，此时制动蹄不推动摩擦片制动；当需要制动的时候制动蹄凸轮轴转动，推动两个制动蹄相互分离，分离后制动蹄推动摩擦片与制动鼓接触产生摩擦力，从而产生制动效应；制动结束时，制动蹄凸轮轴旋转回位，制动蹄在回位弹簧的拉力作用下回位，制动过程结束。

2 制动器制动失效常见的模式分析常见的制动器失效形式主要有三种形式，分别是制动蹄总成导致的制动失效、制动底板总成导致的制动失效以及回位弹簧导致的制动失效。

基于仿真技术的制动器效能研究

基于仿真技术的制动器效能研究冯刚,刘志峰,张洪潮(合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009)1前言制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件,因此,对汽车制动器的制动性能进行深入的分析研究具有十分重要的意义。

试验研究虽然是最好的方法,但因制动器的工作环境复杂,影响因素多,有些现象具有不可重复性,这往往需要消耗大量的人力和物力,尤其是在产品的开发阶段更是非常困难。

随着计算机仿真技术越来越多地用于汽车的研究开发和设计制造中,用仿真技术对制动器的性能进行分析研究的方法也越来越受到人们的关注。

2应用虚拟样机技术对制动器试验台建模江淮自动化装备有限公司受江淮汽车集团委托,为其搭建中、轻型卡车制动性能试验平台,实验对象包括HFC1083KR1(中卡)至HFC1020KW1(轻卡)间所使用的制动器,此试验台架的功能为对上述类型制动器的制动性能进行试验。

本试验台采用机械惯性模拟的方法,用飞轮的转动惯量来模拟汽车的惯量,关于试验台中飞轮片的转动惯量和试验台安装制动鼓轴的相应转速值的确定可参考文献[1]。

本文在ADAMS /View 中建立了制动器试验台的简化模型,以便用虚拟样机的方法对汽车制动器的制动性能进行研究分析。

2.1摩擦片柔性化相对于制动蹄和制动鼓来说,摩擦片的刚度相对较小,因此在建模过程中应当当作柔性体来处理。

因为在机械系统中,柔性体将会对整个系统的运动产生重要影响,在进行仿真分析时如果不考虑柔性体的影响将会造成很大的误差。

整个模型由3个刚体、2个柔性体组成,其中两个摩擦片为柔性体,制动鼓和两个制动蹄为刚体,每个制动蹄固定一个摩擦片,其中和制动鼓连在一起的飞轮系统表示汽车的四分之一质量。

柔性的摩擦片模型是通过中性文件(*.mnf )的形式导入ADAMS 的,为得到摩擦片的中性文件,先在pro/E 中建好模型,再通过pro/E 和ANSYS 的接口导入ANSYS 中进行材料属性的定义和网格的划分,然后由ANS YS 和ADAMS 之间的接口生成中性文件。

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ｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＳｕｎＸｕｅｍｅｉ，ＦａｎＪｉｕｃｈｅｎ，ＬｉＨｏｎｇｚｈｏｕ，ＪｉａＳｈｕａｎｇｌｉｎ，ＱｉａｏＨａｎ，ＳｈｉＬｉａｎｇ
Ｊｕｎ．２０１５
文章编号：１００９ — ４８２２（２０１５）０３ — ０４１７．４０
ＤＯＩ：１０．１１７１３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４８２２．２０１５．０３．０３０
（ＭｅｃｈｅｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｅｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｌｉｎ１３２０２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｂｒａｋｉｎｇ，ａｉｇｒｉｄ — ｌｅｆｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｅｄｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆ
第１６卷第３期
２０１５年６月
北华大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｖ０１，ｌ６Ｎｏ．３
基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析
孙雪梅，范久臣，李洪洲，贾双林，乔晗，史亮
（北华大学机械工程学院，吉林吉林１３２０２１）
摘要：通过建立鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机模拟制动器制动的实际加载过程，建立鼓式制动器的接触分析模型；应用动力学和有限元方法对鼓式制动器进行接触分析，得到了接触压力、应力、应变分布规律；分析Ｅ２６０型
ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｒｅｔｈｅｄｉｒｅｃｔｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｂｒａｋｅｄｒｕｍｃｒａｃｋｉｎｇｆａｉｌｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｃｒｋ；ｄｕｍｒｂｒａｋｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ
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载重车制动鼓法兰圆角处的开裂失效问题并进行材料检测试验．结果表明：接触压力分布不均及机械应力集中是导致制动鼓开裂失效的直接原因．关键词：载重车；鼓式制动器；仿真；接触分析；失效分析
中图分类号：Ｕ４６３．５１１
１６（３）：４１７ — ４２０．
文献标志码：Ａ
【引用格式】孙雪梅，范久臣，李洪洲，等．基于仿真技术的汽车鼓式制动器失效分析［Ｊ］．北华大学学报：自然科学版，２０１５，
ＦａｉｌｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＤｒｕｍＢｒａｋｅＢａｓｅｄ