制動盤表面結構仿生構建與制動性能仿真分析.pdf

1、汽車的安全性是汽車設計制造過程中考慮的最重要指標，而汽車的制動性能可靠性則是衡量汽車安全標準的最重要因素。目前主要通過改變制動盤摩擦材料、采用表面改性技術或改變制動盤表面結構來改善其制動性能，但存在研發(fā)周期長、生產成本高、耐磨性能不夠理想等不足。表面結構設計加工成宏觀溝槽幾何形貌的制動盤，其摩擦系數(shù)和耐磨特性明顯高于普通制動盤。因此，設計具有較好幾何形貌結構的制動盤成為研究的關鍵。本文旨在仿生設計具有較好制動特性的制動盤表面結構，以顯著

2、提高制動盤的制動性能。
　　本文首先對制動盤表面結構進行仿生構建。參考利用生物體表形成仿生形態(tài)樣件的方法，基于蝗蟲體表不同部位所具有的特殊幾何非光滑形態(tài)結構而表現(xiàn)出的良好耐磨特性，采用三維軟件得到幾種具有孔、槽等特征的制動盤表面非光滑結構仿生模型。其次對仿生模型進行應力場分析。運用Workbench仿真不同表面結構制動盤在不同初始速度下的制動時間及應力分布，得到了仿生制動盤表面結構的變化對制動效能和耐磨性能的影響情況，溝槽表面制動

3、盤的制動效能和耐磨性能相對較好。再次對仿生模型進行熱應力耦合場分析。根據(jù)熱分析理論，運用Workbench對模型進行了不同初始速度下瞬態(tài)溫度場仿真分析，表面具有微凹坑結構的制動盤表現(xiàn)出較好的散熱性能。這源于圓凹坑表面更易儲存空氣，能夠實現(xiàn)制動盤與空氣的快速換熱，從而有效地降低了因溫度迅速升高而引起的熱疲勞破壞和熱摩擦磨損。最后對表面結構仿生制動盤進行優(yōu)化構建。將具有較好制動效能和耐磨性能的溝槽結構和具有最優(yōu)散熱性能的凹坑結構進行特征組合