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车辆在行驶过程中的制动可靠性对车辆的安全性能有着至关重要的作用,为解决鼓式制动器散热条件差的问题,本文在研究了鼓式制动器散热原理的基础上,对一种车轮轮罩主动散热系统的结构进行了优化分析,比较了影响车轮轮罩散热效果的几种叶片参数,并在此基础上利用均匀设计进行了试验设计及回归分析,并找到了一种比较优秀的叶片参数,并对其在车辆鼓式制动器上的散热效果进行了仿真模拟及道路试验验证。 首先,根据热力学的基本理论,本文分析了鼓式制动器的生热散热的原理,得到了鼓式制动器的热流密度计算方法及对流换热系数。 然后,利用三维软件及Ansys完成了散热轮罩及制动鼓总成的建模及流场分析过程,得到车辆在行驶状态时通过散热轮罩的空气流场的流速。 接着,提出了影响散热轮罩空气流速的几种叶片参数,并利用Ansys分析了各个结构单独作用时对散热轮罩空气流场的影响程度,并利用均匀设计法对散热轮罩在不同的叶片参数下的试验方案进行了合理设计并进行流场仿真,随后利用得到的仿真数据得到了散热轮罩空气流速的回归方程,并接着对回归方程的可靠性进行了分析,并对回归方程求解得出了能使散热轮罩空气流速最大的叶片参数最优方案。 再利用Fluent建立了制动鼓的温度场模型,并在Fluent中加载相应的边界条件后并进行计算后,得到了在不同车速、不同坡度下进行制动的车辆制动鼓的温度场分布,在相同的条件下,制动时间的长短对制动鼓散热轮罩的降温效率影响较大,坡度对散热轮罩降温效率的影响也非常大。 最后,为了对仿真的效果进行验证,按优化后的三维模型制作了散热轮罩的实物,并在车辆上完成了道路试验,试验结果表明:该结构的散热轮罩对制动鼓温度的降低有着明显的效果。