盘式制动器建模及其制动盘地有限元分析.docx
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盘式制动器建模及其制动盘地有限元分析
课程设计任务书
学院
汽车与交通学院
专业
车辆工程
学生姓名
姜键
学号
0802020611
设计题目:
盘式制动器建模及制动盘的有限兀分析
设计内容:
1、使用CATIA建立盘式制动器主要零部件的三维实体模型并装配。
2、将制动盘的实体模型导入到ANSY防,进行划分网格、添加材料属性等前处理。
3、根据制动盘的特点确定模态分析的阶数,计算制动盘的固有频率和振型。
技术要求:
1、实体建模结构尺寸和形式正确。
并能进行运动模拟
2、设计说明书。
其中包括:
(1)写出实体建模步骤。
(2)写出模型导入导出过程。
(3)写出有限元分析的过程。
(4)结论(结果分析及问题讨论)。
(5)参考文献
3、提交CATIA和有限元分析的模型文件及相关文件的电子文档。
进度安排:
1、理解题目要求,查阅资料,学习软件,确定设计方案1天
2、实体建模4天
3、有限元分析3天
4、说明书撰写1天
5、答辩1天
指导教师(签字):
年月日
专业负责人(签字):
年月日
1.实体建模步骤3
1.1制动盘建模3
1.2摩擦片建模4
1.3制动活塞建模6
1.4制动钳建模6
1.5整体装配8
2.导入过程9
3.有限元分析的过程分析的过程10
3.1对导入的模型进行单元属性定义10
3.2网格划分及添加约束10
3.3进行模态分析11
3.4制动盘的振型分析12
3.5结论15
参考文件16
1实体建模步骤
建模选用catia三维操作软件,建模步骤如下
1.1制动盘建模
(1)打开catia软件,进入零件设计界面,在xy平面分别做r71和r127的圆,退出草图平面,拉伸出圆柱体,分别拉伸长度为51mm和6mm,如图1.1所示。
图1.1拉伸后实体
(2)凹槽打孔等处理后如图1.2所示
图1.2凹槽打孔等处理后实体
1.2摩擦片建模
(1)用轮廓线画如图1.3所示草图。
图1.3摩擦片草图轮廓线
(2)退出草图平面,拉伸4mm如图1.4所示
(3)经打孔倒角等处理后如图1.5所示
图1.5打孔倒角处理后实体
1.3制动活塞建模
建模成型后如图1.6所示
11
图1.6制动活塞
1.4制动钳建模
(1)用轮廓线画如图1.7所示草图。
图1.7制动钳草图轮廓线
(2)退出草图平面,拉伸91mm且部分倒角后如图1.8所示
图1.8拉伸倒角后实体
(3)新建一个面距y面62mm,在此面上画r50,r54的圆,退出草图平面,分别拉伸32mm和-15mm,且进行部分凹槽倒角后如图1.9所示。
图1.9拉伸凹槽后实体
(4)做端耳,半径分别为4mm和10mm,端耳中心距坐标系中心为60mm,端耳厚度为10mm;做液压缸,半径为16mm,深度为40,输油孔,半径为3,且
进行局部凹槽倒角如图1.10所示
图1.10制动钳实体
1.5整体装配
装配后如图1.11所示
图1.11装配模型
2010年。
依次选
2.1所示。
图2.1用于网格划分的实体模型
2导入过程
将零件保存为modle格式,在运行ANSYS之前,将系统的时间改为点击File>lmport>CATIA,选择model文件,打开,PlotCtrls>Style>SolidModelFacets>Fine选择Plot>Volumes,生成实体如图
3有限兀分析的过程
3.1对导入的模型进行单元属性定义
依次选择MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,定义
SOLID187单元类型,打开如图3.1所示对话框。
图3.1“单元类型库”对话框
依次选择MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModles,打开如图
3.2所示对话框,分别填写弹性模量1.13e5泊松比0.23,密度7e3。
图3.2材料类型的定义
3.2网格划分及添加约束
(1)网格划分
依次选择MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,打开网格划分工具对
话框。
在单元分配属性部分,选择“Volums”单击“se按钮,弹出体拾取对话框,
拾取实体,单击“OK,将材料分配给体。
依次选择Main
Menu>Preprocessor>Meshing>MeshToo打开网格划分工具对话框,点击SmartSize,点击Mash选择体,单击OK.如图3.3所示。
图3.3有限元网格模型
(2)添加约束
依次选择MainMenu>Slolution>DefineLoads>Apply>Structrual>Displacement>onAreas选择制动盘内圆柱面,加载全约束。
3.3进行模态分析
(1)模态分析前处理
Solution>AnalysisType>NewAnalysis>Model,在AnalysisOption中,选择算法,选择“BlockLanzcons选择8阶矩阵运算,在算法选项中选择截止频率为
“10000Q”
(2)计算制动盘的固有频率
依次选择“Solution>solve>CurrentLS跳过步骤中警告,观察运行代码,并等待运算结束。
待出现“Solutiondone提示,点击“Close。
依次点击“GeneralPostproc>ResultsSummary出现计算的结果,即制动盘的固有频率如图3.4所示。
IMDEMOPDHIASETSOMRESULTSFILE*****
SETTIME^FREQ
LOADSTEP
SUBSTEP
CUNUUTIUE
10-10&64E-02
1
1
1
20-L0895E-02
1
2
2
3O.10919E-B2
1
3
3
40-11986E-02
1
4
A
50.12094E-02
1
5
5
60.14805E-02
1
6
6
70-14810E-02
1
7
2
S0.17603E-02
1
8
8
图3.4制动盘的固有频率及阶数
3.4制动盘的振型分析
(1)依次选择“Solution>>Loadstepopts>>ExpansionPass>>Single
Expand>>ExpandModeI进行设置。
再次进行运算,步骤同第一次运算。
*****INDEXOFDflTfl
SETSON
RESULTSFILE
■JfjMJf
SETTInE/FREQ
LOADSTEP
SUBSTEP
CUMULATIVE
1
1
1
1
20.19895E-02
1
2
2
30.10919E-02
1
3
3
40.1198GE-02
1
4
H
50.12094E-02
1
5
E
60.11B05E-02
1
6
6
70.1481BE-92
1
7
7
80.19603E-02
1
8
8
图3.5计算结果列表
(2)依次选择“GeneralPostproc»ReadResult»FirstSet”>>Plot
Result»ContourPlot»NodalSolu。
振型如下图,每查看一种振型,要选择“NextSet”
a粤
9
00
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W[
ANSYS
NODALfiOLUTIOH
JUL12010
19t39e22
甘暨艺E1
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FREQ->001S6口官(AVS)
RSYS=0
DMX=.
i:
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图3.98阶振型
3.5结论
通过ANSY软件对盘式制动器制动盘的前8阶模态进行分析可知最大形变为
0.654e-4m,且固有频率越大最大变形越集中,不利于制动盘的使用寿命,但固有
频率过小可能增加共振的可能性,所以应适当增大固有频率且对制动盘结构的质
-a3^0E-0*-.7Q4E-C5山丄拙一CH上
-.SOSE'OI-,?
LSE-04.74&E-OS,3&4E^04忑砧E7电
参考文献
1•张乐乐,苏树强,谭南林.ANSYS辅助分析应用基础教程上机指导.北京交通大学出版社,2007.12
2•王新敏.ANSYS工程结构数值分析•北京.人民出版社,2007
3•胡海龙.CATIAV5R18基础设计.北京:
清华大学出版社,2010.7
4•陈家瑞.汽车构造.北京:
机械工业出版社,2009.2
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- 制动器 建模 及其 制动 有限元分析
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