某货车制动性能优化设计(附件)【字数：12489】
摘 要虽然制动系统只是汽车底盘的一小部分，然而它对汽车是否能够安全行驶的作用是巨大的。本文针对某牌轻型货车的制动性能进行了针对性的优化设计。优化从两个方面着手，首先是制动力分配，根据汽车理论相关知识建立目标函数，再由ECE法规建立约束函数，运用MATLAB优化工具箱得出符合法规的制动力分配比。再建立鼓式制动器三维模型，运用第一部分优化后的制动力配比值，通过有限元软件分析鼓式制动器的热衰退现象，得出温度分布图，再根据各工况下制动鼓的最高温度进行制动力矩衰退的分析。最终对鼓式制动器的改良提出有建设性的意见。
Key words: Light truck；Brake force distribution；Drum brake；Thermal recession 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2课题研究内容 1
第二章 制动力分配优化 2
2.1货车制动过程受力分析 2
2.1.1 轻型货车整车制动受力 2
2.1.2 前后制动器制动力分配 3
2.2 制动力分配比优化设计 3
2.3 优化结果分析 5
2.4 本章小结 7
第三章 制动器传热基本理论 8
3.1鼓式制动器生热与散热过程 8
3.2 数学模型建立 8
3.2.2 热对流换热系数 9
3.2.3热辐射系数的确定 10
3.2.4 热物理特性参数的确定 10
3.3 本章小结 10
第四章 模型的建立 11
4.1 制动器三维模型的建立 11
4.2有限元模型的建立 12
4.2.1 有限元模型的基本方法和理论 12
4.2.3 有限元模型的建立 14
第五章 鼓式制动器热衰退温度场分析 17
5.1 紧急制动热衰退温度场分析 17
5.1.1 边界条件计算 17
5.1.2 后处理及结果分析 18
5.2 连续5次制动热衰退温度场分析 20
5.2.1 边界条件的计算和加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
载 20
5.2.2 后处理及结果分析 21
5.3.1 边界条件的计算和加载 24
5.3.2 后处理及结果分析 26
5.4 制动力矩的衰退分析 28
5.5 鼓式制动器的改良建议 30
第六章 总结与展望 31
6.1总结 31
6.2展望 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
伴随我国经济的飞速发展，汽车的普及率得到了提高，交通事故的频繁发生依然是十分头疼的问题，而车辆制动性能的优劣对行车安全起着至关重要的决定性重要。
工业、商业逐年发达，再加上近年兴起的电子商务，物流的兴起也是必然的趋势，各种运货车车辆也行驶在我们生活得大街小巷。所以，不管时代如何发展，提高车辆的行驶安全性式中始终是我们努力研究的方向。而制动性能对行车安全起着不容小觑的作用，本文将针对某轻型货车的制动性能进行优化设计，以提高行车安全性。
1.2课题研究内容
众所周知，制动效能、汽车制动时的方向稳定性和制动效能的稳定性是汽车制动性能的评价指标。制动减速度和制动距离体现制动效能。制动效能的稳定性由制动器的抗热衰退性能上体现。截止到目前，已经有很多学者对车辆的制动性能的优化方面做出了很多贡献，但前辈们的研究都只是仅仅局限在某一个方面，或者是影响制动性能的一个小点，并没有从整体上进行综合的研究与分析。
本文针对于某货车制动性能的优化设计主要从轻型货车前后轴制动力分配优化与针对鼓式制动器热衰退现象优化这两个方面来进行。
首先选择国内某牌轻型货车，根据汽车理论相关知识建立目标函数，再由ECE制动法规及相关规定建立约束函数。代入整车参数，利用MATLAB优化工具箱对前后轴制动力的分配上进行优化与分析。
在第二部分中，将针对某牌轻型货车的鼓式制动器运用CATIA进行三维建模，然后把模型导入至ANSYS中对它的温度场分析，接下来我们将利用有限元软件分析的最高温度，计算得出制动力矩衰退率，从而提出针对它在几种不同工况下的热衰退现象进行分析并提出合理化建议。 第二章 制动力分配优化
2.1货车制动过程受力分析
2.1.1 轻型货车整车制动受力
下图为某型两轴汽车在水平路面上制动的受力图，假设不计汽车滚动阻力偶矩、旋转质量减速而产生的惯性力偶矩和空气阻力。而且，也不去考虑制动过程中车轮边滚动边滑动。
/
设矩心分别是前后轮的接地点来推出力矩方程，能得出：
????
????1
L=Gb+m
????
????
????
????
?
????
（2. 1）
????
????2
L=Ga?m
????
????
????
????
?
????
（2. 2）
式中：
????
????1
——前轮受道路法向的反作用力（N）；
????
????2
——后轮受道路法向的反作用力（N）；
b——质心至后轮中心线的长度（m）；
m——汽车质量（kg）；
????
????
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Key words: Light truck；Brake force distribution；Drum brake；Thermal recession 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2课题研究内容 1
第二章 制动力分配优化 2
2.1货车制动过程受力分析 2
2.1.1 轻型货车整车制动受力 2
2.1.2 前后制动器制动力分配 3
2.2 制动力分配比优化设计 3
2.3 优化结果分析 5
2.4 本章小结 7
第三章 制动器传热基本理论 8
3.1鼓式制动器生热与散热过程 8
3.2 数学模型建立 8
3.2.2 热对流换热系数 9
3.2.3热辐射系数的确定 10
3.2.4 热物理特性参数的确定 10
3.3 本章小结 10
第四章 模型的建立 11
4.1 制动器三维模型的建立 11
4.2有限元模型的建立 12
4.2.1 有限元模型的基本方法和理论 12
4.2.3 有限元模型的建立 14
第五章 鼓式制动器热衰退温度场分析 17
5.1 紧急制动热衰退温度场分析 17
5.1.1 边界条件计算 17
5.1.2 后处理及结果分析 18
5.2 连续5次制动热衰退温度场分析 20
5.2.1 边界条件的计算和加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
载 20
5.2.2 后处理及结果分析 21
5.3.1 边界条件的计算和加载 24
5.3.2 后处理及结果分析 26
5.4 制动力矩的衰退分析 28
5.5 鼓式制动器的改良建议 30
第六章 总结与展望 31
6.1总结 31
6.2展望 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
伴随我国经济的飞速发展，汽车的普及率得到了提高，交通事故的频繁发生依然是十分头疼的问题，而车辆制动性能的优劣对行车安全起着至关重要的决定性重要。
工业、商业逐年发达，再加上近年兴起的电子商务，物流的兴起也是必然的趋势，各种运货车车辆也行驶在我们生活得大街小巷。所以，不管时代如何发展，提高车辆的行驶安全性式中始终是我们努力研究的方向。而制动性能对行车安全起着不容小觑的作用，本文将针对某轻型货车的制动性能进行优化设计，以提高行车安全性。
1.2课题研究内容
众所周知，制动效能、汽车制动时的方向稳定性和制动效能的稳定性是汽车制动性能的评价指标。制动减速度和制动距离体现制动效能。制动效能的稳定性由制动器的抗热衰退性能上体现。截止到目前，已经有很多学者对车辆的制动性能的优化方面做出了很多贡献，但前辈们的研究都只是仅仅局限在某一个方面，或者是影响制动性能的一个小点，并没有从整体上进行综合的研究与分析。
本文针对于某货车制动性能的优化设计主要从轻型货车前后轴制动力分配优化与针对鼓式制动器热衰退现象优化这两个方面来进行。
首先选择国内某牌轻型货车，根据汽车理论相关知识建立目标函数，再由ECE制动法规及相关规定建立约束函数。代入整车参数，利用MATLAB优化工具箱对前后轴制动力的分配上进行优化与分析。
在第二部分中，将针对某牌轻型货车的鼓式制动器运用CATIA进行三维建模，然后把模型导入至ANSYS中对它的温度场分析，接下来我们将利用有限元软件分析的最高温度，计算得出制动力矩衰退率，从而提出针对它在几种不同工况下的热衰退现象进行分析并提出合理化建议。 第二章 制动力分配优化
2.1货车制动过程受力分析
2.1.1 轻型货车整车制动受力
下图为某型两轴汽车在水平路面上制动的受力图，假设不计汽车滚动阻力偶矩、旋转质量减速而产生的惯性力偶矩和空气阻力。而且，也不去考虑制动过程中车轮边滚动边滑动。
/
设矩心分别是前后轮的接地点来推出力矩方程，能得出：
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????1
L=Gb+m
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（2. 1）
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L=Ga?m
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（2. 2）
式中：
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——前轮受道路法向的反作用力（N）；
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——后轮受道路法向的反作用力（N）；
b——质心至后轮中心线的长度（m）；
m——汽车质量（kg）；
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