基于ANSYS Workbench及APDL的鼓式制动蹄有限元分析

2011-11-22张建辉严运兵马迅

湖北汽车工业学院学报 2011年3期

张建辉，严运兵，马迅

(1.武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉430081；2.湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002）

汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障，与制动性能直接相关的是制动器，而制动器的设计关键在于制动蹄［1］。伴随汽车研发周期的不断缩短，如何快速有效的对制动蹄进行校核有着现实意义。ANSYS Workbench能够快速建立有限元分析模型，但是无法实现复杂载荷的加载。ANSYS的参数化设计语言APDL（ANSYS Parametric Design Language）可以很好的实现参数化建模、复杂载荷加载、求解、后处理、二次开发及优化设计等［2］。因此可以在ANSYS Workbench平台下引入APDL语言对某鼓式制动器的制动蹄进行快速有限元分析。

1 制动蹄的力学模型

以某商用车的后轮领从蹄式制动器的制动蹄为研究对象。对制动蹄的分析取2种工况：1）静载荷工况，考察的是蹄鼓刚刚接触时的工况；2）制动鼓转动，模拟车辆运动过程中采取制动的工况。

1.1 静载荷工况

图1为蹄鼓刚刚接触时领蹄的受力简图。制动蹄在促动力F1的作用下绕支撑销张开，与转动的制动鼓接触，文献［3］认为制动蹄受到正弦分布的正压力，根据文献［4］可以计算出蹄鼓之间最大正压力。静载荷工况是制动鼓转动时工况的简化形式，此时并无摩擦力作用。根据力的等效原理，可以计算出正压力合力F2的大小与作用点。