华中科技大学

    制动器是汽车制动系统中最重要的安全部件，对汽车制动器进行深入的分析具有十分重要的意义。当鼓式制动器摩擦衬片不是传统的整块式，而采用多片间隔布置时，对这类结构形式制动器还缺乏深入的分析研究。本文以某重型汽车的鼓式制动器为研究对象，对摩擦衬片采用多片分布式布置的制动器，建立了鼓式制动器的有限元模型，把制动蹄、制动鼓和摩擦衬片作为一个整体进行有限元分析，所建立的模型考虑了制动鼓和摩擦衬片间的滑动，较真实的模拟了制动的工作过程。利用ANSYS软件预测了摩擦衬片分布式布置制动器上衬片的压力分布、制动扭矩、制动器的应力分布以及制动器的变形。
    摩擦衬片与制动鼓间的接触是一种典型的非线性行为，在汽车制动过程中促动力使制动蹄片压向转动的制动鼓，由于摩擦力的作用而产生了自增效应，制动鼓与制动蹄片的相互作用机制非常复杂。采用有限元软件ansys进行分析，并考虑到制动蹄和制动鼓的弹性，建立柔体-柔体的接触模型，可以很容易解决这些问题。
    在模型中鼓和蹄片均采用solid45实体单元，用beam188单元模拟轮辐。按接触向导生成接触对。加上适当的边界条件和载荷，通过分析，可以得到整个制动器的应力分布、蹄片上的压力分布规律以及制动力矩的大小。另外还可以设置不同的摩擦系数来模拟不同摩擦材料对制动力矩的影响。

有限元模型

制动鼓转动前后的径向变型图

制动鼓转动前后蹄片上的压力变化

制动鼓转动前后蹄上的应力变化