摘　　要

知网论文查重-近些年来我国经济迅猛发展，汽车成为了普通家庭出行代步的重要交通工具，汽车在安全性能以及舒适性能方面的问题得到了越来越多人们的重视。随着汽车在我生活中扮演着越来越重要的角色，我们也逐渐发现，一些关于汽车本身的问题开始暴露出来，例如汽车的噪声问题，继续深入而引出制动器的噪声问题，这些问题从汽车诞生的那一刻开始就困扰着大多数的设计者和使用者，严重降低了汽车使用期间的使用者的体验。由此不难看出，发现并理解噪声的原理，设计一种低噪的制动器，是一个亟待解决的研究课题，而且无论是从降低噪音污染、满足客户需求、还是提高整车质量从而提升汽车的销售额来说都具有重大的理论和现实意义。

这篇文章的通过对制动器历史以及相关方法的研究和分析，初步阐明了盘式制动器目前取得的科研成果及存在的隐患。在对盘式制动器更加深入的研究过程中，我们引入了ansys软件，分别对制动盘，制动盘，支架等进行了有限元的模拟，通过静力分析和模态分析的方法，仿真了盘式制动器在现实情况下的工作状态，结果清楚的表明，改进制动器内部构造是一个解决制动器噪声问题行之有效的方法。

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制动盘和制动盘温度增加，带来一系列复杂的效应，如制动能力的下降，以至于制动能力的部分丧失，严重的影响了整车的寿命和使用体验，因此本文对盘式制动器采取了静力分析，模态分析来仿真制动器在实际工作状态下的表现，实验的结论为下一步的热-耦合分析及其他分析提供了有效的数据支持。为做出最终的改进意见提供了理论的支撑。

第1章 绪  论

1.1 课题研究的目的和意义

盘式制动器，俗称刹车片，是汽车各部件中及其重要的一个组成部分，它的好坏直接决定汽车是否安全，过去的研制方法时间长，见效慢，计算机辅助设计和制造技术的引入完美的解决了制动器在研发过程中遇到复杂多变的外部因素，成本过高等问题，有限元分析法凭借其能够处理复杂的图形及其边界问题的优势而被大家所推崇，有限元分析软件可以分析各种棘手的问题，模拟恶劣工况下制动器的反应状态，然后通过一系列参数罗列比较，不断优化提升，令产品在正式投产之前能够有一个良好地质量水准，能够节约大量的人力物力，是一个增加产品竞争力经济划算的手段。

1.2 有限元分析法的历史与现状

1.2.1 有限元法概述

随着信息时代的到来，有限元搭上了计算机快速发展的列车，从幕后走到台前，充满了我们生活的方方面面，有限元分析法是一种依托于计算机的分析计算方法，曾广泛运用于航空航天，军工机械，电力，磁能研究等等。研究生论文查重

1.2.2 有限单元分割概念及其运用

有限单元法作为一种简单实用的方法在车辆机械研究分析中得到了业内人士的一致肯定。举例来说：在零件和车辆设计制造的过程中，对于零件的强度，韧性，热稳定等情况的研究中， 有限元有着无可比拟的优势；在计算机辅助制造优化设计方案的过程中，有限元分析占据着重要的地位；在汽车动态研究分析的一些问题中，有限元分析法能够十分直观的将问题具象化，从而降低问题的难度，深得机械工程师的喜爱。研究生论文查重

1.2.3 有限元法的优点

有限元分析法的优点很多，下面简单的罗列几点：

1. 可以解决传统力学一般无法解决的对复杂结构的分析问题；
2. 简化了边界条件的引入，将通用化程序逐步推向了成熟；
3. 它还能应用于复杂的材料性质问题。比如成功地求解譬如热传导、流体力学以及电磁场、生物力学等领域的问题。
4. 它几乎适用于所有求解所有关于连续介质和场的问题。

1.3课题研究的主要内容及技术路线

本次课题主要的研究内容是运用有限元分析的方法对汽车的盘式制动器进行有效的静力学，模态分析，顺便巩固复习学过的计算机设计制造的相关知识。

（1）确定盘式制动器的基本尺寸

根据制动器的测量的参数，按照汽车设计方法计算确定建立模型。

（2）建立结构的有限元模型

建立合乎有限元理论的盘式制动器模型。

（3）静力分析

利用有限元分析软件ANSYS对有限元模型施加载荷并求解，得到节点位移，并求得单元应变和应力，获得应变、应力云图。

（4）模态分析

利用有限元软件ANSYS对有限元模型施加约束并求解，得到前十阶固有频率，并获得前十阶模态振型图。

第2章 结构有限元基本理论与ANSYS软件概述

2.1 有限元法的基本思想及步骤

机械行业中，结构的设计是机械产品设计最重要的一环，在众多方法中，有限单元法毫无疑问是市场份额最大的，也是成本最低的。有限元法作为一种依附于电子计算机的数值建模方法，是将本体抽象成一个个微小的有限元，凭借一个个小小的节点组合而成，有限元法不仅简单易上手，而且精度高，适应大多数实体需求。

对于不同的物理以及数学实际问题，所运用有限元的基本理念是一样的，仅仅是具体的公式选择和步骤略有差别。

（1）问题及求解区域定义

建立有限元区域，在实际情况的基础上，做到客观，公正。

（2）求解域的离散化

将所建立区域近似分割为若干个有限单元组成的离散域，称其为有限网格划分；离散域越多，结果越精确；反之，误差变大；求解域的离散化也是有限元的核心技术之一。

（3）确定状态变量及控制方法

将物理问题用微分方程的形式表现出来，为了相对简便的求解有限元，一般把方程化简。

（4）单元推导

构造近似的答案，包括选择建立合适的坐标系，建立单元函数，形成矩阵。

（5）求解

将一个个方程组成方程组，注意要反应离散域的要求，合理运用迭代法，直线法等方法，最后得出节点变量的近似值。

（6）计算单元应力并整理计算结果

根据求得的位移可以求出结构上所有需要的部件上的应力。并能够绘出结构变形图及各种应力分量、应力组合的等值图。

2.2 模态分析的理论基础

2.2.1 模态分析概述

在模态分析的相关专业领域，人们的理念开始逐渐转变，不再死板的局限于静止强度的结构设计。很多的运动都是振动的，比如风扇的转动，汽车行驶过程中的振动等等。不仅如此，有些宏观静止的物体，在微观时也要考虑到动态因素的影响，比如在海上修建桥梁等情况，还有特殊的抗震建筑也需要考虑到这些情况。因此，振动特性的研究在结构设计和方案的建立过程中占据很重要的一席。

2.2.2 模态分析基本步骤

（1）建立模型：只有线性效应；

（2）确定采用何种计算方法：子空间法、分块法、能量法、缩减法、阻尼法等；

（3）施加载荷；

（4）计算：分析模型特征值；

（5）扩展模态：分析模型特征向量，计算应力；

（6）进入后处理菜单获得计算结果等；

（7）评价分析结果。

2.3 有限元分析软件ANSYS概述

ANSYS是一款计算机为载体的有限元分析软件，可分析诸如力，电，流体，机械结构等很多复杂的问题，在机械制造，石油化工，航空航天，环保能源，军工电子等方面都有着不俗的表现，兼容式的页面设计为许多复杂问题的集中解决提供了可能，是市面上最经济最方便的计算机辅助制造软件之一。研究生论文查重

2.3.1 ANSYS软件的主要功能

ANSYS的通用性决定了它可以胜任大部分复杂的工况环境和建模问题。

2.4  ANSYS分析步骤

有限元分析的实质是对现实中常见的显现的模拟，通过无线分割，将分析对象分解为有限个数值相近的未知量，然后求解从而实现了复杂问题的简单化。除此之外，它特有的前处理，求解计算，后处理也得到了广大使用者的一致好评。研究生论文查重

1、创建有限元模型

（1）创建或读入有限元模型；

（2）定义材料属性；

（3）划分网格。

2、施加载荷并求解

（1）施加载荷及设定约束条件；

（2）求解。

3、查看结果

（1）查看分析结果；

（2）检查结果是否正确。

2.5 本章小结

本章详细介绍了有限元分析法的内容，核心理念和基本步骤，举例说明了什么叫做模态分析，以及常用的领域。