鼓式制动器的建模与仿真资料

1、河北工业大学毕业设计说明书作 者： 张南 学号： 100287系 ：机械工程专 业：车辆工程题 目：豉式制动器的建模与仿真指导者：刘茜副教授评阅者：2014年06 月08 日河北工业大学本科毕业设计说明书定稿毕业设计说明书中文摘要豉式制动器结构建模与仿真摘要：由于我国公路的迅猛的发展和车速的提高和车流量的逐渐的增加，行车安全 中就越显重要了，而其中制动系统的安全可靠显得更加尤为重要。所以，关于制 动器的相关设计和其制造水平的提高就非常有现实意义。汽车制动主要是通过制 动器实现的，因此制动器的优化设计、性能的提高就具有非常重要的意义。汽车 制动器分为鼓式制动器和盘式制动器两种形式。鼓式制动器被各

2、类货车广泛的应 用，其中解放卡车98%都是采用的鼓式制动器，并且货车类的盘式制动器一般都 应用于前轮的制动器上。本次毕业设计主要是运用UGB件建立鼓式制动器的三维模型并用 ADAMS件 进行运动性能仿真分析。首先利用UG软件建模，建立各个鼓式制动器的零部件的三维立体模型， 主要 包括制动轮缸、制动底板、制动鼓、制动蹄片、制动蹄筋、制动蹄、摩擦片、回 位弹簧，然后用UG软件的装配技术将各个零部件进行装配， 最终得到双领蹄式鼓 式制动器总成模型。最后把利用UG建立的鼓式制动器模型导入ADAMS软件，添加鼓式制动器各 零件的各种约束、驱动等，建立鼓式制动器的仿真虚拟样机，并对其工作装置的 各种工作性

3、能进行仿真分析，最终得出仿真结果。关键词：UG ADAMS鼓式制动器 建立模型仿真河北工业大学本科毕业设计说明书定稿毕业设计（论文）外文摘要Title Medium truck brake structure modeling and simulationAbstract:With the rapid development of highway in our country and to increase the speed and the number of cars increase gradually, so the performance of automobile brake sy

4、stem in road safety is increasingly important.So, the design of the brake and the improvement of manufacturing is very practical significance. Automobile braking process control effect is achieved by the brake eventually, so the brake optimization design, improve the performance of the brake has ver

5、y important significance. At present there are two forms, automobile brake drum brake and disc brake. Drum brake is one of the most common form of brake, liberation truck 98% are now using the drum brake.This graduation design mainly use UGestablish shoe brake models and Adams performance simulation

6、.First of all establish various UGsoftware component model, including the brake plate, brake drum or brake, wheel cylinder (brake), spring, and so on, and then assembling technology UGwill individual parts assembled into a whole shoe brake models.Finally the UG virtual model import Adams, add a vari

7、ety of constraints, driven, and so on, to establish a shoe brake virtual prototyping, and to the work of device work performance simulation analysis, simulation results.Keywords: UG ADAMAS Drum brake、Build a model 、SimulationII河北工业大学本科毕业设计说明书定稿目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Docum

8、ent .绪论 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 制动系统的原理 1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 鼓式制动器的介绍 1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 鼓式制动器优缺点 3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document .鼓式制动器零件建模及装配4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 零件建模 4制动器的装配 13 HYPERLINK l bookm

9、ark29 o Current Document .虚拟样机模型的建立及性能仿真分析 15制动器各部件间约束关系的建立 15 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 几何体间约束的关系与选择 17ADAMSView 的运动仿真 25ADAMSView 仿真结果 27结论33 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 参考文献34 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 致谢35iii河北工业大学本科毕业设计说明书定稿1.绪论1.1 制动系统原理制动系统是行车安全中非

10、常重要的一部分，制动系统主要表现为通过踩下制动踏板，制动系统将力进行一系列传递从而最终表现为车辆的行车速度降低直至停车。制 动系统原理图如下图1.1。制动系统由制动踏板、助力泵、总泵活塞、制动鼓、液压 管道、驻车制动等组成。踩下制动踏板将力传递到制动系统， 助力泵将踏板上的力进 行放大并传递到制动总泵中推动总泵活塞运动， 将力传递到制动器的制动鼓，产生摩 擦力矩从而使车轮速度降低直至停车。图1.1制动系统的原理图1.1 鼓式制动器的介绍鼓式制动器应用在车辆上面已经有很长时间的历史，由于它的可靠性稳定以及大 制动力均衡，使得鼓式制动器至今仍被装置在许多车型上（多用于后轮）。鼓式制动器是通过液压装

11、置将制动蹄向外推，使制动蹄摩擦片与随着车轮转动的制动鼓发生摩 擦产生制动力矩从而使车辆实现制动的效果。鼓式制动器的制动鼓内侧与摩擦片接触的位置就是制动装置产生制动力矩的位置。在获得相同制动力矩的情况下，鼓式制河北工业大学本科毕业设计说明书定稿动器的制动鼓直径较盘式制动器的制动鼓要小得多。因此需要较大制动力的德众大型车辆多会装置鼓式制动器。鼓式制动器就是利用制动蹄摩擦片与制动鼓之间产生摩擦 并产生制动力矩从而使车辆减速的制动装置。当踩下制动踏板时，脚的施力会使制动 总泵内的活塞将液压油往前推并在油路中产生压力。 压力经由液压管传送到每个车轮 的制动轮缸的活塞，制动轮缸的活塞再向外推动制动蹄，使制

12、动蹄摩擦片与制动鼓的 内侧产生摩擦，并产生足够的摩擦力矩使车轮车速降低，以达到车辆制动的目的。图1.2 鼓式制动器的零部件图1-调整楔2-推杆3-制动蹄总成4-弹簧5-上回位弹簧6-弹簧座7-驻车制动拉杆8-下回位弹簧9-制动轮缸10-底板11 螺钉12-制动蹄摩擦片13-弹簧鼓式制动器的成本低廉，适合实际生产应用。四轮汽车在制动过程中，由于惯性的 作用,前轮载荷通常是占车辆总载荷的70%制动力远大于后轮，后轮起辅助制动效果 因此,汽车制造商为了降低成本多采用前盘后鼓的制动装置。 但对于重型车辆，速度一 般不是很高，所以很多货车至今仍使用四轮鼓式的制动装置的设计。按照鼓式制动器的制动蹄的受力情

13、况可以将其进行分类（见图 1.2）,它们的制 动效能、制动鼓的受力状况以及对车轮旋转方向对制动效能的影响均不相同。河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图1.3各种鼓式制动器简图（a）领从蹄鼓式制动器；（b）领从蹄式鼓式制动器；（c）双领蹄式鼓式制动器；（d）双向双领蹄式鼓式制动器；（e）单向增力式鼓式制动器；（f）双向增力式鼓式制动器实际上无论哪种鼓式制动器具工作原理都是一样的，鼓式制动器都是由制动轮缸推动活塞将力传递到制动蹄，推动制动蹄上的摩擦片与制动鼓产生摩擦力矩，从而 迫使车轮速度降低直至停止1.3 鼓式制动器的优点和缺点鼓式制动器之优点： 有自动制动的作用，使制动系统可以使用较低的油压，

14、 或 是使用直径比制动碟小很多的制动鼓； 驻车制动机构的安装容易。有些车辆在后轮装 盘式制动器，会在制动盘中心部位安装鼓式制动的驻车制动机构；零件的加工与构造 较为简单，并且制造成本较低。鼓式制动器的缺点：鼓式制动的制动鼓在受热后直径会变大，造成制动踏板的 行程加大，容易发生制动反应迟缓的状况。因此驾驶装有鼓式制动的车辆时，要尽量 避免连续踩下制动踏板制动造成制动蹄片因高温而产生热衰退现象；制动系统反应较为迟缓，制动的踩踏力不容易被控制，会影响制动效能；制动器构造复杂零件繁多， 制动间隙须做调整，使得维修不易。河北工业大学本科毕业设计说明书定稿鼓式制动器零件建模及装配总成零件建模鼓式制动器由制

15、动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、制动底板、回位弹簧等零部件 组成。制动鼓的外形成圆环状，一般选材为散热较好的金属，制动鼓车轮旋转。制动 蹄安装在固定不动的制动底板上，位于制动鼓之中制动底板是用来安装各种组件的。一个制动鼓装有两个一样的制动蹄， 制动蹄上装有摩擦片，但是制动蹄的位置不是对 称装配的。踩下制动踏板，活塞推动制动蹄片张开，制动蹄摩擦片与制动鼓的内表面 发生摩擦，迫使制动鼓逐渐降速直至停止旋转，使得车辆减速直至停车。制动器是汽车的重要安全装置，为对汽车鼓式制动器进行运动性能分析， 首先应 用uGc件建立了鼓式制动器零件三维实体模型和装配总成模型。鼓式制动器零件三维 实体建模和装配的过程

16、和方法，如下所述方法来保证建立三维实体模型的准确性。制动底板制动底板是车辆制动器中用以固定制动蹄总成与制动鼓装配的支撑零件，是连接鼓式制动器和车辆的器件，可以说是整车制动系统的核心.制动底板是圆形，两边稍高中间低洼，低洼处是用以安装两边的制动轮缸 （制动 分泵），制动地板上还有相应的螺纹孔用于固定制动底板。|部件文件立ph）0K首先，在UG中的新建一个文件，如图2.1.然后进入建模环境，然后进入草图， 根据制动底板二维图中的左视图和俯视图， 在草图环境中画出制动底板的轮廓图， 如 图2.2所示。取消图2.1新建对话框4河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.2制动底板的轮廓图点击按钮进行回转角

17、度限制为0到36002.3回转然后在回转体的上表面，作处一个基准面，如图 2.4.并在回转体的两侧在草图 环境中画出两个半圆，并对半圆向下进行拉伸操作，要超过底板的轮廓，新的拉伸体 与先做的拉伸体布尔求差。其次，再在中间拉伸体旁边的平面再做一个基准平面,继续在此基准面上画圆形,完成草图进并进行拉伸，把刚才进行求差的圆孔补上，最后将各部分进行布尔求和。卓及上平面类型回龙历融瑜益财Q 演固定方法图2.4选取创建基准平面对话框在刚刚建立的最后一个基准平面上再次进入草图环境并作出安装制动液压轮缸 的位置的形状，点击完成草图并进行进行拉伸操作，得到安装制动液压缸位置实体。 如图2.5所示：河北工业大学本

18、科毕业设计说明书定稿图2.5制动底板模型制动蹄制动蹄总成是由制动蹄片、制动蹄筋、制动摩擦片装配形成。制动蹄筋和制动蹄 片通过焊接方式连接在一起，然而制动蹄片和制动摩擦片因为材料不同需要通过怫接 方式进行连接，装配时有12个怫钉怫接在一起。制动摩擦片材料与制动蹄片和制动蹄 筋的材料不同，一般是石棉材料制成的。制动蹄筋和蹄片的厚度选择，经查阅资料可知，通常轿车的为3mm-5mm,货车的为5nm-8 mm.摩擦片的厚度经查阅资料可知，轿车多为 4.5 mm-5mm,货车多为8nm以上， 摩擦片可为怫接或粘贴在制动蹄上， 粘贴的允许磨损厚度会比较大，而且使用寿命较 长，但是更换摩擦片操作会比较麻烦，而

19、采用怫接连接的制动蹄片和制动蹄摩擦片， 其鼓式制动器工作噪声比较小，制动蹄片和制动蹄筋材料采用HT20Q首先做建立的是制动蹄筋模型，根据二维图纸上的数据，进入草图画出制动蹄的 轮廓形状，完成草图并进行拉伸完成制动蹄筋的建模。河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.6制动蹄筋模型然后建立制动蹄片模型，同上在草图中画出蹄片的轮廓，完成草图并进行拉伸， 完成蹄片的整体模型。然后完成怫钉孔和定位孔，通过基准平面按钮以及其中的“点 和方向”、“按某一距离”等按钮，进行基准平面的创建。如图 2.4所示。然后在基准 平面进行画草图，完成拉伸，布尔求差，得出想要的怫钉孔和定位孔，即完成制动蹄 片的模型。图2.

20、7制动蹄片模型最后建立制动蹄摩擦片模型，制作过程与制动蹄片建模操作过程相似。完成制动 蹄摩擦片的建模如图2.8河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.8制动蹄摩擦片模型制动蹄三部分零件完成建模之后进行装配，打开UG软件的装配环境，使用 UG4+添加现有的左下角的“添加现有组件”组件 按钮，即出现如图2.9所示的选择部件对话框。选中已完成建模的零件，然后进行面与面之间配对，制动蹄片的怫钉孔可用来装配，只要让两个孔面配对就完成装配。配对对话框如图2.11所示。二选择部件心糊条件图2.9选择部件对话框也dong U浊旭ng-ZHIDONGMOCAPIAN- ZHUANGI系梆，雕加剧眈 目野眦的眦形

21、 用脏能舷8腕图2.10制邮的装配 条件河北工业大学本科毕业设计说明书定稿最后完成的装配制动蹄总成如图2.12所示图2.12制动蹄总成图制动鼓制动鼓是制动系统的一部分，制动时，活塞对两对半月型的制动蹄片施加压力，让制动蹄片贴紧制动鼓的内壁，产生摩擦使车轮停止旋转。制动鼓材质为HT200-300（即灰口铸铁），制动鼓毛坯是铸造而成，制动鼓原材料一般为生铁、回炉铁，同时加入了一些合金，如Cu Cr等，从而改善了铸件的性能。制动鼓的壁厚的选择经过查阅资料可知，其选取主要是根据刚度及强度。制动鼓 壁厚取大些有助于散发制动过程中产生的热量， 但实验表明，壁厚约从11mm曾至20mm 时，制动过程的摩擦表

22、面的温度变化并不明显。铸造制动鼓的壁厚：轿车约为7mm到2mm中、重型货车大致为13mmiJ 18mm制动鼓制造材料选用 HT200制动鼓首先是由外圆拉伸为圆柱，然后再此基础上做另一小圆拉伸并与大圆布尔河北工业大学本科毕业设计说明书定稿求减而成，点击“拉伸”按钮拉伸对话框并输入拉伸值如图2.13所示图2.13拉伸对话框完成拉布尔求减后的制动鼓厚度应大于制动蹄片与制动蹄摩擦片装配后的宽度 伸的模型如图2.14所示图2.14制动轮鼓轮缸轮缸是在制动系统中产生阻止车辆运动或运动趋势的力的重要组成部件。轮缸分成两部分，缸体和活塞，并且把它们装配成轮缸。制动轮缸是汽车制动系 统的重要组成，如果制动轮缸密

23、封性能不好，会使制动失灵。缸体是在基准平面上进入草图环境，制动轮缸的二维图做出出来轮缸底板的圆，完成草图后拉伸，接着在拉伸的上表面用同上的方法建立凸台。最后在凸台上表面建立制动轮缸的缸体，最后将完成的模型布尔求和即完成制动轮缸的缸体建模。10河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.15制动轮缸缸体活塞根据二维图纸即可建立模型，较为简单，操作同上不在重复说明。最后是缸体和活塞的装配。配对条件如图2.17所示。得到制动轮缸的装配图,如图2.1811河北工业大学本科毕业设计说明书定稿出配对条件yeyabeng曰 ST TUIGAN- yeyaberiQi用对齐-囱柱邠一同柱警距旗平面的 平面的图2.

24、17制动液压泵的装配条件图2.18制动轮缸总成图回位弹簧鼓式制动器中有两根相同的回位弹簧， 回位弹簧安装在两个制动蹄上，每根弹簧 都是由挂钩、螺旋弹簧、直拉杆组成。制动器工作时，随着制动泵活塞的伸长，推动 制动蹄张开，安装在制动蹄上的回位弹簧被拉直； 制动动作停止后，制动蹄利用弹簧 的弹性回到原来的位置，制动器也从新复位。由于回位弹簧为对称模型所以通过建立一般的模型在进行镜像操作来完成整根 回位弹簧的模型。启用UG螺旋线”工具，如图2.19对话框。输入螺旋线的转数（9.5）、 螺距（14）,选择输入半径按钮（1.6）,旋转方向选为左旋，最后点击“确定”即可完 成螺旋线的绘制。然后进入草图环境在

25、螺旋线的一端建立基准面，在此基准面上绘制弹簧的截面圆形，完成草图并利用回转操作做出弹簧的实体模型。12河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.19螺旋线对话框然后再通过选定基准平面，画出挂钩和连杆，最后并利用“镜像”命令，得出回 位弹簧的另一半。即可完成如图2.20所示的回位弹簧模型。图2.20回位弹簧建立模型打开UG并进入装配环境，打开做好的制动底板，然后装配两个液压泵，用“配对按钮安装制动轮缸，左右两个的轮缸上下相反。如图 2.2113河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图2.21底板、回位弹簧、制动轮缸的装配点击“添加现有组件”按钮，选中制动鼓，选取中心对齐方式进行装配，使制动鼓的圆柱面中

26、心与制动底板的外圆中心对齐。 最后移动组件将制动鼓下表面与制动底板距离设置为lies如图2.22图2.22底板、回位弹簧、制动轮缸与轮鼓的装配继续点击添加现有组件按钮，设置制动蹄总成的制动蹄片的外圆与制动底板内圆14河北工业大学本科毕业设计说明书定稿柱面同心，移动组件设置两者相距距离为 0.4mm最后添加约束，使制动蹄片的上表 面与制动鼓上表面在同一平面上。 点击移动组件按钮，选择制动蹄总成，移动类型为 绕轴旋转，旋转角度为180。，点击确定得制动器模型总成如图2.23,即完成了鼓式 制动器的建模过程。图2.23制动器模型总成图.仿真模型的建立及性能仿真导入UGJI型初步分析ADAMS:有能直

27、接分析UG建立的三维模型，需要经过标准 Parasolid格式实现 模型的无缝对接。首先，在 UG中把模型输出，通过文件到处到 Parasolid ,弹出如 图3.1对话框。选择导出的零件，点击 OK并命名输出文件。Parasolid保存文件格 式有两种*x_t和*xmt_txt , ADAMSR识别*xmt_txt 格式，所以输出文件格式为 *.xmt_txt o15河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.1导出Parasolid 对话框双击运行ADAMSView,显示对话框如图3.2。选中Import a file （导入一个 文件），在start in （开始于）中选择导出文件位置，单击

28、 OK,显示导入对话框3.3。 在File Type （文件类型）中选择*.xmt_bin 格式的文彳类型，File To Read （读文 件位置）项中填入要导入文件路径及名字。在 Model Name帙型名字）项输入新的文 件名，最后单击OK及可出现实体。图3.2 ADAMS导入文件对话框16河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.3选择要导入的文件几何体间约束的关系与选择合并零件（布尔求和）本次设计仿真中，需要将两个制动液压泵的泵体与制动底板两个不相交的实体进 行合并。合并两个不相交实体的操作过程如下说明： 在几何建模工具集图标 夕 用右键选取合并两个不相交的实体工具图标选择第一个实体即

29、制动液压泵的泵体，在该实体上将要并入第二个实体即制动底板。选择第二个实体即制动底板，完成合并组合操作。此时，构件液压泵泵体并 入构件底板中，成为构件制动底板的一部分。同时，程序自动地在数据库中将原来的 构件液压泵泵体删除。操作完成后即完成了制动液压缸缸体与制动底板的实体合并。还应说明的是进行 零件实体合并的两个零件的材料要相同才能进行操作。几何体间的连接（JOINT）JOINT （连接）的约束过程为点击 Build按钮，右键点击Joints按钮，即出现如图3.4对话框17河北工业大学本科毕业设计说明书定稿JointsJoint Primitives图3.4各种连接副对话框各连接副的功能如下说明

30、：转动副 约束2个转动自由度，3个移动自由度平移副 约束2个移动自由度，3个转动自由度圆柱副 约束2个转动自由度，2个移动自由度球形副约束3个移动自由度平面副 约束2个转动自由度，1个移动自由度恒速副 约束1个转动自由度，3个移动自由度万向副 约束1个转动自由度，3个移动自由度螺旋副 约束2个转动自由度，3个移动自由度固定副约束6个自由度齿轮副约束两个滑移副或旋转副之间的自由度并使之成一定比例本设计仿真模型建立过程中用到了固定副、转动副、平移副三种连接。转动副：本设计中是制动鼓相对制动底板转动和制动蹄相对制动轮缸的转动。制动鼓旋转的中心位置即制动底板的中心位置。 所以需要添加制动鼓相对制动底板

31、的 转动副。点击打开Joints对话框，点击按钮即添加转动副按钮，在制动轮鼓位置18河北工业大学本科毕业设计说明书定稿右击，即出现select对话框，如图3.5图3.5选择实体对话框选中要选择的实体即制动鼓，将制动鼓进行选定，再选择有转动副关系的另一个 实体即制动底板。制动鼓旋转的中心位置即制动底板的中心位置。然后如上操作添加制动蹄相对轮缸的转动副。固定副：制动底板与地面添加固定副。两个制动鼓蹄片和制动蹄摩擦片也需要添 加固定副。具体操作如下：打开Joints添加对话框，点击叁按钮即添加固定副，先选中制动底板，然后 选择地面，即可完成固定副的添加。制动鼓蹄片和制动蹄摩擦片也需要添加固定副， 因

32、为制动蹄片和制动蹄摩擦片的材料不同，因此无法通过合并零件进行固定。平移副：制动液压泵活塞相对液压泵缸体平移。打开Modify Joint对话框，点击同按钮,先选中液压泵活塞，然后选中制动 液压泵泵体，平衣服添加完成，同时可对平移副进行编辑，如图 3.6对话框19河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.6添加平移副对话框几何体间的运动（MOTION添加运动使用的是Joint Motion按钮，右击Joint按钮可以选择驱动的类型。点击Modify按钮出现如下对话框，即可进行编辑。并可对函数进行编辑，如 图3.7所示 Joint MotionNameJointJOINT?Jo ini Typetr

33、anslationalDirectionTranslationalafin& UsingFunctionFunction4* timpTypeDisplacement一Displacement ICVelLicity IC回 QMApply 1 Cancel图3.7添加连接副运动力对话框MOTION120河北工业大学本科毕业设计说明书定稿平移运动，为JOINT_3制动液压缸活塞的平移。设定运动函数为1.5*time 。如 图3.8所示图3.8 MOTION-1对话框MOTION_2此为平移运动，为JOINT_4制动蹄的平移。时间模仿为位移，设定运动函数为1.5*time 。如图3.9所示图3.

34、9 MOTION-2对话框21河北工业大学本科毕业设计说明书定稿MOTION_3此为旋转运动，为JOINT_9制动鼓的转动。操作如上几何体间的接触（Contact ）点击Build里的Force按钮，出现如图3.10对话框7 Create Forces I 1 L 鬓 JApplied ForcesFlexible ConnectionsSpecial ForcesS&lecl farce type图 3.10 Creat Force 对话框添加接触约束操作说明，点击.鹫按钮，选中接触的两个实体，如果只是相互 接触而没有力的相互作用就不用设定力的参数，有力相互作用的就设定力的参数。Contac

35、t_1此接触约束是加在了制动蹄和制动轮鼓之间，两者之间接触时有力的作用，所以 需要设置力参数。接触力参数：刚度为 1.0E+005 newton/mm,阻尼为10.0 newton-sec/mm,指数为2.2。摩擦因数的选择经过查阅资料为：静摩擦因数为 0.3 , 动摩擦因数为0.2,粘度转变速率为1.0 mm/sec ,摩擦力转变速率为10.0 mm/sec。 如图3.11所示。图3.11 CONTACT参数修改对话框22河北工业大学本科毕业设计说明书定稿Contact_23.12 CONTACT_2参数修改对话框此接触约束也是加在了制动蹄和制动轮鼓之间，接触力参数与添加的第一个接触力参数相

36、同。如图3.12所示Contact_3图3.13 CONTACT_3参数修改对话框23河北工业大学本科毕业设计说明书定稿此接触约束加在了制动蹄和制动液压泵活塞之间。同样需要设置接触力参数。接 触力参数：刚度为 1.0E+005 newton/mm,阻尼为 10.0 newton-sec/mm ,指数为 2.2 , Dmax 0.1mm 如图 3.13 所示。回位弹簧的添加在仿真中用到的弹簧和 UG建模中所用的弹簧是不一样的，ADAM即有专用的弹簧按钮O然后再在两侧的制动蹄上安装弹簧的位置上安装回位弹簧弹簧，并编00, (Derived From Design Position)辑对回位弹簧的参

37、数。如图3.14所示，编辑完成参数后即可添加回位弹簧。:Modify a Sprmg-Ddinper ForceINrnsSPRING_1Action BodyPART17Reaction BodyPARTI 4Stiffness Co efficient| No Damping/(3.6E-003(new| q n/rrim)Stiffness and Damping:Length and Preload.PreloadSpring GraphicOn, If Stiffness SpecifiedTDamper GraphicUi, L dii pn g SptuifecForce 口咻幅

38、yn Action BodyDefa uh Length画jg励OK | Apply | Cancel图3.14回位弹簧的参数编辑几何体间材料的选择ADAM软件中的材料类型有以下几种。如图 3.15所示图3.15材料类型对话框BrOWS；1+ m。曰 eJL_XModl+ Z Z SModel- mat e：ir a, JL sIiiiMra J-IJUUXTIAJUU.Ma-oer laiIjirassMa-frer aiC-ttSt_3L-E- on.Ma-c.cr aicoppe-rMa-t-cir lai。工二:s wMa-c-dr laiXXeadlMa-c-cr ai a. 5al

39、e m urnMa.-e-e：r 1&TixcJre-iMa-e-er IfleXMa-c-c r aJt-ee JLMa-fc.c r at-x tan in.ua.Ma.fce：irlaiMeLtdr laAJleiW七 r a.24河北工业大学本科毕业设计说明书定稿软件中自带的材料类型中没有本设计课题中所用到的制动蹄摩擦片是石棉的材 料，石棉的参数为：密度为1700kg/mm*3,泊松比0.4,弹性模量为100newton/mm*2.创建步骤为，点击Build里的Materials （材料）按钮出现如下对话框。编辑参数后 点击OK即可完成制动蹄摩擦片材料的选择。图3.16石棉的各种参数编

40、辑ADAMSView的运动仿真如图所示可以看到移动副、固定副、转动副、驱动力、回位弹簧等添加之后的形态。下面就可以进行运动仿真分析了。图3.17鼓式制动器虚拟样机模型25河北工业大学本科毕业设计说明书定稿ia这就是已经建立完成的鼓式制动器的虚拟样机仿真模型。可以用添加完成各种约束、运动、驱动力、回位弹簧加好之后，就可以进行运动仿真， 仿真还要设置仿真时间、仿真步数之类的按钮。如图 3.17所示，设定时间为2秒,I同！ 步数为50步。先点击IlWil,进行如图3.18设置Simulation图3.18对仿真时间、步数的编辑 I然后点击就可以进行仿真。如图3.19就是进行完运动仿真后的鼓式制动器的

41、状态。26河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.19鼓式制动器完成仿真的状态ADAMSView 仿真结果绘制运动仿真数据曲线的步骤如下：(1)在控制面板左下方的选项按钮区，选择处理的数据类型；Objects、Measures、Result sets 。(2)根据控制面板的数据列表框提示，在列表框中自左向右，选择作曲线图的 数据，其中：对于 Objects 数据，依次选择 Model、Filter 、Object、Characteristic 和 Component对于Measures数据，选择Measure对于 Result sets 数据，依次选择 Model、Filter 、Result

42、 Set 和 Component(3)在控制面板的右侧，选择 Curves命令，完成仿真数据曲线的绘制。八、吐”X仿真完成之后可以点击土工按钮，可以查看全部曲线。如图3.20所小27河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.20图线的对话框轮鼓绕X轴的角速度随时间的变化曲线Data Math Model谓醺ObjectCharacteristic。0而po帕mr Surf,EEE1body+ CWTACT| El曾的Add Cuivdgforce4 COBnACIZ+ C0&TTACT_34 C0BnACT_4 CQWTAO.5EIebeel匕 Io e tpie-| Md Curves To

43、Cuiranl jClear PlQtMependent Axis：constraintblSource Objects二Filter 卜+ SPBING_l4 SPP.INCJG Time r Dao图3.21输出曲线1的选择图3.22轮鼓绕X轴的角速度随时间的变化曲线分析：制动轮鼓在0.215秒左右开始角速度逐渐减小，从 2000deg/sec开始到 1.1999秒的时候速度降为0deg/sec。该过程为车轮从正常行驶到通过制动系统停车 的过程。制动轮鼓在X轴方向的角加速度随时间变化的曲线28河北工业大学本科毕业设计说明书定稿Daia MalhModelFilterObjectCliara

44、cterislicComponenl Surf” assbody1 + luguCM_lcGfll erst： i onCH_Anguslar=Velocityixietic_Eiiei gyI Eansl BtiOEial_KiEietL(*1T jJAdd Cu醍由Source Objects.Filter 厂ioree conftiraint1LJ1J44 PAERT17+ PAMIS4 PAKT494 PAM541 dYZH叫Add Cuives To Cumenljear PlotIndependent Axis: 才 Time 广 Dtfa图3.23 输出曲线2的选择图3.24 制

45、动轮鼓在X轴方向的角加速度随时间变化的曲线分析：制动轮鼓的角加速度开始围绕-7500deg/mm*m试行上下波动，在0.65625 秒左右的时候制动轮鼓的角加速度发生突变， 角加速度值变到了 0值附近，并开始围 绕0值进行上下波动。 该过程表示车轮从减速到停车过程角加速度的变化。制动液压泵活塞与制动蹄之间的转矩在 X轴方向随时间的变化的曲线图3.25输出曲线3的选择29河北工业大学本科毕业设计说明书定稿0.0。猫075Timejsec)图3.26制动液压泵活塞与制动蹄之间的转矩在-CONTACTJ EM 叽T卿eX1125X轴方向随时间的变化曲线分析：液压泵活塞与制动蹄之间的接触力产生转矩，在

46、开始时制动转矩围绕 12500newton.mmk下进行波动，在0.65625秒附近，转矩发生突变，变到 0值附近, 并在0值上方进行上下波动。该过程说明在转矩发生突变的时候是制动器工作过程， 转矩变为0即车辆停止运动。对制动液压泵活塞与制动蹄之间的转矩在X轴方向随时间的变化的曲线的数据需要BFtif h ( A - - fB ) r ， r(3-1)a 0- sin 10 cos 二 3(3-2)4 sin-cosr0一 cos 2(3-3 )式中：BFti-单个制动蹄的制动蹄因数30进行计算验证，如下:河北工业大学本科毕业设计说明书定稿图3.27制动蹄各个零部件尺寸图由制动器各个零部件图（

47、图3.27）以及制动蹄零部件图，可得出制动蹄所有参 数如下：a = 125mmf =0.3h = 220mm r 150mm1 0 =1001=52= 3 二 0 + 2 1-二204把以上数据带入公式3-2和公式3-3 ,可分别得A = 0.875 B = 0.889由公式3-1可得BFT1 =0.682BF -2 BFT1 -2*0.682-1.364(3-4)前轴制动器的制动力为F f 1 = Z 1= ： ( L 2 + h g)L为轴距L2为汽车质心到后轴的距离经所给资料查得L =3360mmL2 = 1370mm=0.7由公式3-4得=2067 f 1 -9 .83360(1370

48、0.7997)0.7 = 8725.5(3-5)31河北工业大学本科毕业设计说明书定稿制动转矩为Tf=2Fn BFti(3-6)由公式 3-6 得Tf =2 m8725.5父 1.364 = 23803n，m通过观察得出的曲线可以看出算出的值 Tf =23803n m在转矩的波动范围之内。所以此次虚拟样机运动仿真的结果与计算结果相符，说明此次仿真结果是正确的。32河北工业大学本科毕业设计说明书定稿车辆的制动系统是体现车辆安全性能中首要的系统， 车辆的制动器是制动系统的 主要执行器，它的工作性能的好坏直接关系到车辆的整体安全性。本次毕业设计主要是运用UG软件建立鼓式制动器三维实体模型，用装配技术

49、将建立的零件模型进行装 配，得到然后导入ADAM软件，利用ADAM建立鼓式制动器虚拟样机仿真模型， 对其 工作过程的工作运动性能进行运动仿真分析， 得出仿真结果，对鼓式制动器工作性能 作出分析及评价。本论文叙述了鼓式制动器的建模及虚拟仿真过程，具体内容如下：利用UG软件建立了鼓式制动器的三维实体模型。将所建立的几何模型导入ADAMS/View禾I用ADAMS/Viev交互的图形界面和丰 富的仿真单元库，建立了工作装置的实体数值仿真模型。利用ADAMS/VieW勺后处理测出了轮鼓绕X轴的角速度随时间的变化曲线、制 动轮鼓在X轴方向的角加速度随时间变化的曲线、 液压泵柱塞与制动蹄之间的转矩在 X轴方向随时间的变化的曲线。通过运动仿真分析能够在设计阶段预知鼓式制动器的基本性能。运动仿真结果精度较高，所得到的结果可以为实际设计过程中选择液压制动轮缸和回位弹簧型号提供 理论依据。ADAM软件功能实现可以为很多实体