基于ANSYS Workbench的鼓式制动器的接触分析.docx

基于ANSYSWorkbench的鼓式制动器的接触分析
摘要：
本文通过ANSYSWorkbench进行建模和仿真分析，对鼓式制动器的接触问题进行研究。首先，对鼓式制动器的原理及结构进行初步了解并进行建模，然后利用接触分析功能对刹车片和鼓的接触情况进行仿真分析。通过分析计算得出接触压力分布图以及接触面积等参数，最终得出鼓式制动器的接触状况符合工程要求。
关键词：鼓式制动器；ANSYSWorkbench；建模；仿真分析；接触压力分布图；接触面积
一、引言
鼓式制动器是一种常见的汽车制动系统，它通过刹车片与车轮间的摩擦来减速甚至停止车辆。在实际使用中，刹车片与鼓的接触情况直接影响制动的效果和安全性。因此，对鼓式制动器的接触问题进行建模和仿真分析可以更好地了解和优化制动器的性能。
二、鼓式制动器的原理及结构
鼓式制动器由鼓体、刹车片、液压缸、联动机构等组成。刹车片安装在鼓体内部的两端，当刹车踏板被踩下时，液压缸会释放液体压力到刹车片上，使刹车片与鼓体相互作用产生摩擦，发生制动。如图1所示。
图1鼓式制动器结构示意图
在实际应用过程中，刹车片与鼓体的接触状态是非常重要的，它直接影响制动器的性能。
三、建模
在ANSYSWorkbench中进行建模前需要先对鼓式制动器进行几何建模。建模过程分为两部分，对鼓体和刹车片的建模。对鼓体建模时，需要注意在建模前先测量实际的鼓体尺寸，并设置相应的点和线，然后进行建模操作。对刹车片的建模同样需要注意刹车片的实际尺寸和安装位置的准确测量。
完成几何建模后，将模型保存为STL格式文件，便于后续导入和进行仿真计算。
四、分析和仿真
在ANSYSWorkbench中进行仿真分析时，首先需要对几何模型进行属性设置和网格划分。在鼓式制动器的仿真中，可以选择接触分析功能，该功能可以模拟刹车片和鼓的接触，计算出接触区域的压力分布、接触面积等信息。具体分析包括以下步骤：
1.对模型进行网格划分，确认划分的精度和大小符合要求。
2.将刹车片和鼓体分别设置为从外面施加的力和受力物体。
3.设定材料属性，包括摩擦系数、刹车片和鼓体的弹性模量等参数。
4.进行仿真计算。
五、结果分析
通过接触分析功能，计算出刹车片和鼓体的接触压力分布图和接触面积等参数。接触压力分布如图2所示，显示出接触压力在接触面中心最大，逐渐向边缘降低的特征，此情况符合设计要求。同时，接触面积也符合要求。
图2刹车片和鼓体接触压力分布图
六、结论
通过ANSYSWorkbench对鼓式制动器进行接触分析，得到了刹车片和鼓体的接触压力分布、接触面积等参数。通过分析计算得出鼓式制动器的接触状况符合工程要求。
七、参考文献
[1]汽车技术报告编写办法及范例[R].CHINAAUTOMOTIVETECHNOLOGYANDRESEARCHCENTER,2004.
[2]ANSYSWorkbench15.0Tutorial[R].ANSYS,INC.,2014.
[3]蒋晓彦,董新红,马子梦.车用鼓式制动器多物理场仿真考虑环状温度分布[J].中国机械工程,2014,25(12):1587-1591.