干片式制动器加压机构运动、效率及有限元分析

论文摘要

弹子加压机构是一种螺旋传动机构,由转动盘、弹子和移动盘三部分组成,是为干片式制动器提供制动压力的装置。干片式制动器主要应用于履带装甲车辆上,采用全盘接触的制动方式,摩擦面积大,产生热量多。近年来我国将履带装甲车辆越来越多地应用在高原、山地和沙漠等复杂地形中。由于高原和山地中坡降地形较多,车速较快,制动器工作会更频繁,制动载荷更高,产生的热量更多。全盘摩擦的缺点是散热性能较差,这将使制动器中出现更高的热量积累,使弹子加压机构的工作条件更加恶劣,甚至无法正常工作。因此深入研究弹子加压机构对保证干片式制动器的可靠性和车辆的安全性具有重要意义。首先本文建立弹子在圆柱螺旋滚道中的力学模型,研究弹子在圆柱螺旋滚道中的运动情况。分析弹子出现径向滑移、楔紧效应和接触角的原因,以及最大接触角的计算方法。通过构建弹子和移动盘的运动模型,研究机构参数对弹子的滚动、自旋和对移动盘的移动的影响。分析弹子产生大变形后在滚道中滑动的原因,提出弹子在滚道中滑动或滚动的条件。通过弹子加压机构各部件的受力模型,推导弹子加压机构在正向传动和反向回位过程中的力传递效率函数和机械效率函数,研究滚道螺倾旋角和摩擦系数对弹子加压机构的力传递效率和机械效率的影响,为弹子加压机构的参数选取提供了理论依据和建议。然后建立弹子加压机构的有限元分析模型,对弹子加压机构进行有限元研究。分析弹子和转动盘的接触特性,对弹子加压机构在高载荷和高温环境下的应力应变行为进行研究。同时分析典型参数(包括摩擦系数、螺旋倾角、道弹比等)对弹子加压机构各部件应力状态的影响。最后提出圆锥滚子加压机构的设计方法并对圆锥滚子进行凸度设计。针对弹子和圆柱螺旋滚道之间接触面积小,接触应力高这个缺点,提出圆锥滚子加压机构的设计方法,分析直素线圆锥滚子的边缘效应。通过对滚子素线进行凸度设计,有效消除圆锥滚子的边缘效应,使应力沿素线分布更均匀,并对不同凸型滚子进行对比分析,得到合理的凸度设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 干片式制动器介绍
•   1.3 弹子加压机构研究现状
•     1.3.1 制动器研究现状
•     1.3.2 弹子加压机构研究现状
•     1.3.3 滚子凸度设计研究现状
•   1.4 弹子加压机构研究现存的问题
•   1.5 本文主要研究内容
• 第2章 弹子加压机构运动分析
•   2.1 弹子加压装置运动简述及刚体假设
•   2.2 弹子的滑移运动
•   2.3 楔紧效应与接触角
•   2.4 弹子的滚动
•   2.5 弹子的自旋运动
•     2.5.1 接触角对旋滚比的影响
•     2.5.2 弹子加压结构尺寸对旋滚比的影响
•   2.6 移动盘的运动
•   2.7 弹子运动形式的转换
•   2.8 本章小结
• 第3章 弹子加压机构力传递函数及效率分析
•   3.1 弹子加压机构1/12 结构模型
•   3.2 弹子加压机构力传递函数
•     3.2.1 正行程力传递函数模型
•     3.2.2 结构参数对正行程力传递函数的影响
•     3.2.3 逆行程力传递函数模型
•     3.2.4 结构参数对逆行程力传递函数的影响
•   3.3 弹子加压机构的传动效率
•     3.3.1 正行程传动效率模型
•     3.3.2 结构参数对正传动效率的影响
•     3.3.3 逆行程传动效率模型
•     3.3.4 结构参数对逆传动效率的影响
•   3.4 本章小结
• 第4章 弹子加压机构有限元分析
•   4.1 弹子加压机构有限元分析流程
•   4.2 弹子加压机构有限元模型
•     4.2.1 材料本构模型
•     4.2.2 弹子加压机构的有限元模型
•   4.3 弹子加压机构有限元模型仿真结果分析
•     4.3.1 制动压力对弹子加压机构的影响
•     4.3.2 滚道表面接触特性
•     4.3.3 螺旋倾角对各部件的影响
•     4.3.4 摩擦系数对各部件的影响
•     4.3.5 道弹比对各部件的影响
•     4.3.6 温度对弹子加压机构的影响
•   4.4 本章小结
• 第5章 圆锥滚子加压机构凸度设计
•   5.1 圆锥滚子加压机构简介
•   5.2 圆锥滚子结构设计
•     5.2.1 圆锥滚子纯滚动条件
•     5.2.2 等质量条件
•     5.2.3 圆锥滚子尺寸选取
•   5.3 圆锥滚子加压机构有限元分析
•     5.3.1 圆锥滚子加压机构有限元模型
•     5.3.2 圆锥滚子加压机构和球形弹子加压机构有限元对比分析
•     5.3.3 圆锥滚子的有限长线接触
•   5.4 圆锥滚子凸度设计
•     5.4.1 凸度设计简介
•     5.4.2 圆弧全凸型滚子
•     5.4.3 圆弧修正型滚子
•   5.5 不同凸型滚子有限元结果分析
•     5.5.1 全圆弧凸型滚子分析
•     5.5.2 圆弧修正型滚子分析
•     5.5.3 不同凸型滚子对比分析
•   5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨士磊

导师: 任毅如,钱战森

关键词: 弹子加压机构,楔紧效应,效率,有限元,接触,圆锥滚子加压机构,凸度设计

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,工业通用技术及设备,机械工业

单位: 湖南大学

分类号: TH112;TB115

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.003134

总页数: 70

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