与分析
第32卷第2期
2010年6月
企业社会责任理论
南昌大学学报(工科版)
JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)
meta分析V01.32No.2
Jun.2010
文章编号:1006—0456(2010)02—0201—04
罗明军，谢亚清
家校e通
(1.南昌大学机电工程学院，江西南昌330031;2.江西电力职业技术学院，江西南昌330032)
摘要：通过对鼓式制动器的受力分析，建立了其关键受力部件的力学模型.基于鼓式制动器实体模型建立了
其有限元模型，为了更真实模拟制动器的工作状态，将制动蹄，制动鼓和摩擦衬片作为一个整体进行分析，研究了 其工作状态下摩擦衬片的压力分布，制动力矩，制动器的应力分布和制动器的变形.这为鼓式制动器的改进设计
提供了可靠依据.
关键词：鼓式制动器；有限元分析；力学模型；柔体接触
中图分类号:TP391.9文献标识码:A FiniteElementAnalysisonDrumBrakeBasedonANSYS LUOMing—jun,XIEYa—qing
(1.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,NanchangUniversity, Nanchang330031,China;
2.JiangxiV ocational&TechnicalCollegeofElectricity,Nanchang330 032,China)
Abstract:Thisarticleanalysedtheloadsofthedrumbrakeandbuiltthekeybrak e’Smechanicalmode1.The elementmodelhasbeenbuiltbasedonthesolidmodelofthedrumbrake.Inord ertosimulateworkstateofthe
drumbrake.theelementmodelthatincludesbrakedrum,frictionliningsandbr akeshoesanalysedthecontactand pressuredistributionsatfrictioninterfaceofdrumbrakes,brakingtorque,stre ssdistributionanddeformationofthe
brake.Itprovidedreliablereasonforimprovementanddesignofthedrumbrak e
KeyWords:drumbrake;elementanalyse;mechanicalmodel;flexiblecontact 鼓式制动器是中重型汽车普遍采用的制动系
统，是制动系统的关键部件.为了提高汽车制动系
统的制动效能和稳定性，对其整体进行结构受力分
析和有限元分析具有十分重要的价值.
在汽车制动过程中，鼓式制动器的制动蹄片在
轮缸的力的作用下压向转动的制动鼓，而由于制动蹄片与制动鼓的摩擦，使得制动蹄片产生自增效应¨J.传统的研究方法在基于鼓式制动器的受力
分析或分别对受力部件进行有限元分析.但是由于制动器在制动过程中的形变是非线性的，只用经典力学公式很难精确计算出其变化关系.二维平面模型不能真实反映制动器的实际工况，本文拟采用三维实体建模和有限元方法对鼓式制动器工作状态进行模拟分析，采用柔体接触模型克服了制动蹄和制动鼓的刚性接触的难题.
1鼓式制动器力学模型的建立
如图1所示，汽车在制动过程中，领蹄的受力远
大于从蹄，是鼓式制动器的关键受力部件.在制动
蹄与制动鼓接触过程中，摩擦衬片受力的分布和变形规律的计算是关键问题，而摩擦衬片的径向变形对制动器的制动效能影响最大J，本文主要研究了鼓式制动器摩擦衬片的径向变形和受力情况.
制动领蹄在轮缸张力和摩擦力作用下绕支撑销
A转动角度，摩擦衬片表面任意点B沿蹄片转
动的切线方向的变形是段，其径向变形量为
OB】沿线上投影，即B1Cl线段J.由于d7很小，可
认为A1B1与B】Bl段垂直,
81=BlC1=B1B1siny1=
A1B】siny1d7(1)
收稿日期:2010—03—30
作者简介：罗明军(1980一)，男，讲师，博士研究生.
引文格式：罗明军，谢亚清.基于ANSYS鼓式制动器有限元模型的建立与分析[J].南昌大学学报：工科版,2010,32(2):
201—2o4.
南昌大学学报(工科版)2010在
考虑的OA1一OB1=R，则有A1B1/sins=R/siny，所
中国建筑的特征教案
以有
J-6=sinadyf2)
tp1Pmax
sin
为了研究制动领蹄的制动力矩，在摩擦衬片上
取一横向微元面积，如图2所示.它位于角内，面
积为bRda，其中b为摩擦衬片宽度，由制动鼓作用
在微元面积上的法向力为
dF1=pbRda=PbRsinada(3)
图1摩擦衬片径向变形图
Fig.1Radialdeformationdiagramoffrictionlinings
图2制动器领蹄的制动力矩图
Fig.2Brakingtorquediagramofleadingshoe
同时，摩擦力产生的制动力矩为(_厂为摩擦系数，计算时取为0.3)
dM1=dFfR=Pm.xbRinada(4)
M1=pbR2f(cos一c0s)(5)
转基因快速检测仪当法向压力均布时，有
』6刷(6)
tM1=pfbR2f(一)
对制动器的领蹄列出其受力平衡方程，则有
『F01cos~0+F一F1(cos81+in1)=O…
tFo10c一,C+f81F1=0
式中，为领蹄的法向合力，为摩擦力的作用半径,6.为.轴和力F的作用线之间的夹角,F为
支撑反力在轴上的投影，则可以计算得到领蹄表面的最大压力为
…一一—一一一一
(K一)[c(K3+)一.]
其中:l=c0s,K2=COS~/p,K3=cos81,=fs~n61.the new normal
2鼓式制动器有限元模型的建立
2.1鼓式制动器有限元网格建立
鼓式制动器主要由制动鼓，制动蹄和摩擦衬片
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