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盘式制动器在各种设备上的应用尤其是有高速轴旋转的设备上的应用越来越广泛,与此同时制动器对于设备的安全运行起着无可替代的作用,对其制动性能的要求也越来越高,尤其是近年来高速盘式制动器的快速发展和应用。因此,对其制动过程的研究也显得尤为重要。 本文的研究对象是带式输送机上所使用的高速盘式制动器。先从摩擦学理论和传热学理论的基础上对高速盘式制动器制动过程进行了理论分析,主要是通过制动片和制动盘的接触情况建立带热源温升方程,热量分配方程以及温度梯度计算方程。并借助计算机辅助设计软件Pro/E建立其装配模型,一方面可以在实际生产中进行加工生产提供工程图,另一方面也可以保存为IGES文件导入有限元分析软件ANSYS进行仿真分析。 通过有限元分析软件ANSYS对盘式制动器进行了有限元模型的建立。考虑模型的特殊性采用柱坐标系建立其几何模型并通过网格划分,材料属性的选择,边界条件设定以及载荷的施加等一系列前处理步骤的操作,通过后处理模拟了高速盘式制动器在制动压力以及三种不同转速下产生的等效应力分布和应变分析图,得出在一定的速度范围内由于速度导致制动盘等效应力分布和应变量与速度的呈现严格的线性变化的关系,此为实际生产提供结构设计以及高速盘转速选择参考的依据,避免因高速变形导致高速盘的外缘与邻近结构的摩擦撞击的发生。又通过多物理耦合场有限元仿真软件COMSOLMultiphysics对不同转速和不同材料的情况下在制动盘表面产生的摩擦温度进行了模拟验证,在一定的变化范围内随着速度的增加其产生的最高摩擦温度也相应增加,且验证了制动过程最高温度为先上升后逐渐下降的变化规律。可以为实际生产根据不同的需要进行必要制动盘转速的设定材料的选择提供依据。 最后通过搭建试验台对制动过程进行了试验,并与模拟仿真的结果进行对比验证,证明了计算机仿真设计的可行性,为以后的相关的研究和设计提供了理论基础。 计算机辅助设计和仿真在实际应用中能大大提高工作效率和降低研发成本。因此会对以后的学习和工作起到很大的帮助。