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随着科技的进步和社会的发展,人们对汽车安全性要求不断提高,而制动性能是行车安全的重要保障。目前,国内商用车主要采用鼓式和盘式两种制动方式,鼓式制动因成本低、制动力大等优点,被广泛应用在商用车上。制动鼓在制动过程中,制动鼓内表面和摩擦衬片间发生摩擦而产生巨大的热量,这将导致严重的热衰退(甚至是制动失效),从而极大地降低汽车的行驶安全性。统计数据表明:制动失效是造成重型汽车发生车祸的主要原因之一。为了防止制动鼓的温度过高,避免危险的制动失效现象,为重汽T5G_6×4型牵引车前轮设计了强制通风散热的车轮轮罩,并进行了温度场仿真分析及试验验证,本文所做的主要研究工作如下: 首先,根据制动鼓结构及其工作过程,基于传热学理论和能量守恒定律,分析了制动鼓的摩擦生热过程及散热过程,建立了温升计算模型,确定了热流密度以及对流换热系数。 其次,利用CATIA软件分别建立制动鼓流场及温度场仿真的数学模型,并将该模型导入 Fluent软件进行定义材料属性、划分网格,并设置相应的加载条件。其中,流场仿真得到的风速结果是温度场仿真的边界条件,热流密度是通过 UDF文件来实现时变加载。 再次,流场仿真结果表明:强制通风的风速与车轮转速呈正相关,温度场仿真结果表明:紧急制动工况下制动鼓的温度迅速上升,并随时间增长而增加,强制通风的降温效果较弱;下长坡制动工况下制动鼓的温度同样随制动时间的增长而增加,且坡度对于制动鼓的温度影响很大,强制通风的降温效果都比较明显,达到10%及以上。 最后,制作了强制通风型轮罩的样机,并进行了道路试验,试验结果表明:强制通风型轮罩在下长坡连续制动工况下制动鼓的温度比仿真值略低,然而对制动鼓的降温效果反而比仿真值更显著(可达12%左右)。试验值与仿真值存在一定的误差但均未超过10%。 本文的研究结果为强制通风型轮罩的设计和生产提供理论参考,具有一定实际工程价值。