工程机械湿式多盘制动器关键元件的性能研究

摘要

湿式多盘制动器是工程机械的核心部件，在复杂的工作条件下容易出现制动器的磨损、翘曲和变形从而导致失效。为了提高湿式多盘制动器的性能和使用寿命，本文分析了造成其失效的原因;并以湿式多盘制动器为研究对象，建立了三维有限元模型，运用ANSYS workbench14.0软件对关键元件的性能进行了研究;最后通过对制动器的制动过程进行模拟分析，得到了湿式多盘制动器的初始压力分布和特殊工况下的温度场和热应力的分布。具体的工作内容如下:
　　在分析湿式多盘制动器工作原理和掌握国内外的研究现状的基础上，对关键元件制动过程中热量的产生、热传导方程和非线性接触理论进行了阐述。运用有限元法求解了湿式多盘制动器的热应力耦合问题及其结构的非线性问题。
　　依据湿式多盘制动器的结构参数和材料参数，建立了三维有限元模型，并对模型进行了必要的简化和假设，确定了湿式多盘制动器的载荷和边界条件。在此基础上运用ANSYS workbench软件对其进行模拟制动过程，且得到了开有8个径向油槽的湿式多盘制动器的应力分布云图和热应力耦合的分布云图。
　　探讨了在特殊工况下，制动器的温度和应力分布规律。依据该分布规律得出温度分布不均匀是导致制动器摩擦盘产生变形、裂纹直至失效的主要原因。为得到制动过程中摩擦盘的温度变化情况，根据以上分析的结果设计了一个温度测量系统，该系统可以实现对制动器温度的实时监测和控制。

目录

声明

摘要

附图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究的意义

1．2 课题研究的现状

1．2．1 工程机械湿式多盘制动器的关键元件的结构的研究

1．2．2 工程机械湿式多盘制动器的关键元件的压力的研究

1．2．3 工程机械湿式多盘制动器关键元件的压力场和温度场的研究

1．3 论文研究的内容

1．4 本章小结

第2章 湿式多盘制动关键元件的热分析理论

2．1 湿式多盘制动器的生热理论

2．2 接触热动力学的理论

2．3 关键元件的温度场

2．3．1 温度场

2．3．2 热传导方程

2．4 有限元法求解热传导方程

2．5 温度场应力场耦合的有限元求解

2．6 本章小结

第3章 湿式多盘制动器有限元模型的建立

3．1 有限元软件的介绍

3．1．1 建模软件的选择

3．1．2 有限元分析软件的选择

3．2 湿式多盘制动器的结构介绍

3．3 有限元分析温度场时的关键数据的研究

3．3．1 摩擦系数

3．3．2 热传导系数

3．3．3 对流热换系数

3．3．4 热流密度

3．4 有限元模型的建立

3．4．1 模型分析基于的假设

3．4．2 湿式多盘制动器有限元模型的简化

3．4．3 网格划分

3．5 本章小结

第4章 湿式多盘制动器关键元件的有限元分析

4．1 制动器的结构参数和材料参数

4．2 制动工况的确定

4．2．1 制动过程的构成和分类

4．2．2 车辆的制动过程

4．2．3 持续制动的油压确定

4．2．4 持续制动的参数计算

4．3 有限元分析的过程

4．4 持续制动下的温度场和应力场的有限元分析

4．4．1 初始压力分布

4．4．2 热应力耦合场的分布

4．5 本章小结

第5章 湿式多盘制动器温度测量系统的设计

5．1 温度测量的意义和方法

5．1．1 温度测量的意义

5．1．2 温度测量的方法

5．2 温度测量系统的硬件设计

5．2．1 测量系统的结构设计

5．2．2 温度传感器的选择

5．2．3 MCU和温度采样转换芯片的选择

5．3 温度测量系统的软件设计

5．4 温度测量系统简介

5．5 本章总结

结论和展望

参考文献

致谢

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