巴哈赛车用碳陶制动盘性能仿真及试验研究.pdf
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1、 年第 期巴哈赛车用碳陶制动盘性能仿真及试验研究张家祺(武汉理工大学汽车工程学院,湖北 武汉 )摘要:制动盘是制动系统的重要部件,其对赛车的制动效能有着决定性的影响.本文先是利用AN S Y S对碳陶制动盘和钢制制动盘进行仿真分析;其次,将制动盘装车进行实车性能试验.结果表明,仿真结果与试验数据基本一致:碳陶制动盘在配备专用刹车片时制动距离小于钢制制动盘,且碳陶制动盘吸热较好,温度没有急剧升高.研究表明,碳陶制动盘在巴哈赛车上应用是可以提高巴哈赛车的制动效能.关键词:巴哈赛车;碳陶制动盘;AN S Y S;热力耦合;实车试验中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()S i m u l a
2、t i o na n dE x p e r i m e n t a l S t u d yo fC a r b o nC e r a m i cM o v i n gP l a t e f o rB a j aR a c i n gC a rZ h a n gJ i a q i(S c h o o l o fA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n gWu h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,Wu h a n ,C h i n a)A b s t r a c t:B r a k e d i s c i
3、 s a n i m p o r t a n t p a r t o f t h e b r a k e s y s t e m,w h i c hh a s a d e c i s i v e i n f l u e n c e o n t h e b r a k i n g e f f i c i e n c yo f t h e r a c i n gc a r A N S Y S i su s e d t o s i m u l a t e t h e c a r b o nc e r a m i cm o v i n gd i s c a n d t h e s t e e l b
4、r a k ed i s c;t h e n t h e r e a l p e r f o r m a n c e t e s t T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h es i m u l a t i o nr e s u l t sa r eb a s i c a l l yc o n s i s t e n tw i t ht h e t e s td a t a:t h eb r a k i n gd i s t a n c eo f t h e c a r b o n c e r a m i cm o v i n gd i s c i s l
5、 e s s t h a n t h e s t e e l b r a k e d i s cw i t h t h e s p e c i a l b r a k e p a d,a n d t h e c a r b o n c e r a m i cm o v i n gd i s c i sb e t t e r,a n d t h e t e m p e r a t u r ed o e sn o t r i s e s h a r p l y R e s e a r c hh a ss h o w nt h a t t h ea p p l i c a t i o no f c
6、a r b o nc e r a m i cm o v i n gd i s c i nB a j a r a c i n gc a r s c a n i m p r o v e t h eb r a k i n ge f f i c i e n c yo fB a j a r a c i n gc a r s K e yw o r d s:B a j ar a c i n g;C a r b o np o t t e r ym o v i n gp l a t e;AN S Y S;T h e r m a l c o u p l i n g;R e a l c a r t e s t基金项
7、目:国家大学生创新创业训练计划 作者简介:张家祺(),男,汉族,内蒙古包头人,武汉理工大学本科在读.引言在国外赛车上应用比较普遍的碳陶制动盘具有密度低、硬度高、耐高温、摩擦性能高以及稳定性强等优点,但由于技术、成本等因素,碳陶制动盘在国内还未被广泛应用 .本文根据这一现状,通过AN S Y S软件,仿真巴哈赛车制动盘越野工况下的等效应力场和温度场,对比钢制制动盘和碳陶制动盘的等效应力和温度云图,得出碳陶制动盘的结构强度和安全系数都高于钢制制动盘,并且其升温更低.结合实车性能试验,得出碳陶制动盘在巴哈赛车上应用可以缩短巴哈赛车的制动距离并降低制动盘温度,进而提高巴哈赛车的制动效能这一结论.本次研
8、究对碳陶制动盘在巴哈赛车上的应用具有一定的参考意义.制动盘C A E模态分析 制动盘热力耦合分析利用A N S Y S分析制动盘越野工况下的应力场及应变状态,比较碳陶制动盘和钢制制动盘的抗变形及耐热情况.制动过程中前轴所受制动力较大,因此主要对前轮制动盘进行热力耦合分析 .AN S Y S模型建立将刹车片与制动盘进行装配,刹车片的作用面积S m.用m o d e l格式导入到AN S Y Sw o r k b e n c h中,如图.设置钢制制动盘及碳陶制动盘的材料属性,如表、表.图制动盘模型表钢制制动盘材料属性参数数值密度k gm 弹性模量P a 泊松比 热胀系数C 导热系数WmC 比热容J
9、 k gc 表碳陶制动盘材料属性参数数值密度k gm 弹性模量P a 泊松比 热胀系数C 导热系数WmC 比热容J k gc 内燃机与配件w w w n r j p j c n 网格划分对制动盘采用S w e e p网格划分法,制动盘单元尺寸为mm,刹车片单元尺寸为 mm,制动盘的网格划分如图所示.图钢制制动盘网格 边界设定根据比赛要求,巴哈赛车基本参数见表.表整车相关参数参数数值轴距L/mm 质心高度h/mm 车重G/N 轴荷比:轮胎直径D/mm 同步附着系数q 制动盘半径R/mm 巴哈赛车受力如图所示.图中a是前轴到质心的距离;b是后轴到质心的距离;是制动力分配系数;FN 是巴哈赛车制动时
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