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摘 要

本论文主要介绍经济型轿车浮钳式制动器制动钳体模型的建立和对其进行的有限元分析。在制动钳体模型建立过程中，需要分别对其各相关的零部件进行模型的建立，再进行零件的有限元分析。论文重点介绍了三维软件CATIA的使用与详细的建模步骤，而在建模过程中，首先对相关部件进行建模，分别有：导向销，放气螺钉，活塞，铆钉，摩擦衬块，扭簧，制动钳支架，运输保险块，以及防尘套，密封圈。熟练后开始对复杂的制动钳体进行建模。三维建模后会利用工程制图模块导出二维图并标注相关尺寸以便分析。在此基础上将活塞和摩擦衬块底板模型导入CATIA分析与模拟模块的结构设计分析，进行材料的指定，网格的划分，载荷和约束的施加，进行计算，得出有限元分析的结果，为该产品的设计提供参考。

关键词：制动系统 制动钳体 三维建模 有限元

Abstract

This paper mainly introduces the establishment and finite element analysis of the brake caliper model for the brake caliper of the economy car. In the process of the establishment of the brake caliper, the parts of the model are built, and then the finite element analysis is carried out. Paper introduced the use of CATIA software and detailed modeling steps, and in the modeling process, first of all to the related parts modeling, respectively: guide pin, bleed screw, piston, rivet, friction lining block, torsion spring, brake caliper bracket, transportation insurance block, and dustproof sleeve, a sealing ring. After proficiency, the complex brake caliper is modeled. After 3D modeling, the 2D drawing is derived from the engineering graphics module and the correlation dimension is also labeled for analysis. On the basis of the piston and the friction lining block floor model into CATIA analysis and simulation module structure design analysis, material specified, meshing, applied loads and constraints, are calculated, results of finite element analysis, for the design of the product provide reference.

Key words: braking system, brake caliper, 3D modeling, finite element

目录

第一章 绪论 4

1.1 开发背景和意义 4

1.2 国内外的相关介绍及研究状况 4

1.3 本毕业论文的主要工作 6

第二章 三维建模与有限元分析的基本原理 4

2.1三维建模的基本原理 7

2.1.1基本原理 7

2.1.2 实体生成的基本方法 7

2.1.3 三维实体建模的思路 8

2.2有限元分析的基本原理 8

2.2.1有限元分析的三个阶段 10

2.2.2有限元分析的七个步骤 10

2.2.3有限元的分析方法 11

2.2.4有限元理论的特点 12

第三章 浮钳式制动器制动钳体三维模型的建立 13

3.1概述 13

3.1.1CATIA二维草图设计 14

3.1.2CATIA零件设计 14

3.1.3零件设计的基本特征 14

3.1.4CATIA装配设计 15

3.1.5CATIA工程图设计 15

3.2经济型轿车浮钳式制动器制动钳体各零件实体模型的建立 15

第四章 浮钳式制动器制动钳体有限元分析 31

4.1概述 31

4.1.1CATIA的主要技术特点 31

4.1.2CATIA的分析类型 31

4.1.3CATIA一般分析步骤 32

4.2制动钳活塞的有限元分析 32

4.3制动钳摩擦衬块的有限元分析 34

第五章 总结和展望 37

参考文献 38

致谢 39

第一章 绪论

1.1 开发背景和意义

现代工业的进步，要完全归功于计算机技术的飞速发展，目前，计算机在工业方面的应用越来越广泛，将计算机、计算机软件应用于工业产品的开发、设计、分析与制造，已经成为近代工业提升竞争力的主要方法。

随着计算机技术的迅速发展，CAD/CAM 技术在各个领域得到广泛的应用，成为当代最杰出的工程技术成就之一。尤其在当前改革开放的形式下，面临着日益激烈的市场竞争，如何提高单位的应变和生存能力，参与国际合作，是摆在各个业面前的尖锐问题。CAD/CAM 技术从根本上改变了传统的计，生产，组织模式，对于推动现有企业的技术改造，带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。因此，世界各国都把发展CAD/CAM 技术作为他们的战略目标。设计本身就是一种创新，创新离不开创新思维和现代设计手段的运用，产品的设计过程其实就是设计思维的呈现过程，因此，一个好的设计方法对设计师来说比什么都重要。传统的设计方法已不适应现代工程设计的节奏，CAD/CAM/CAE技术的发展造就了现代设计方法，并为现代设计方法的发展提供契机。

1.2 国内外的相关介绍及研究状况

当今，CAD/CAM 技术的优点已为越来越多的人共识。美国的制造业面临的变化比20世纪前75 年的变化要大得多，其根本原因是CAD/CAM 技术的应用。目前，在工业发达的国家中，不仅将CAD/CAM 技术广泛用于宇航、电子和机械制造等工程和产品生产领域，而且逐渐发展到服装、装饰、家具和制鞋等领域。另外，该技术是计算机集成化制造系统——CIMS 的技术基础之一，所以，当今世界上许多国家与有关部门都十分重视对该技术的投资。总之，CAD/CAM 技术的普及应用不仅对传统产业的改造、新兴产业的发展、劳动生产率的提高、材料消耗的降低、国际竞争能力的增强均有巨大的带头作用，而且CAD/CAM 技术及其应用水平正成为衡量一个国家科学技术现代化和工业现代化水平的重要标志之一。

我国在CAD/CAM 技术方面的研究开始于70 年代中期，当时主要是研究开发二维绘图软件，并利用绘图机输出二维图形。主要研究单位是高等学校。航空和造船工业是应用CAD/CAM 技术较早的部门。80 年代初，有些大型企业和设计院成套引进CAD/CAM 系统（主要是Turnkey System）。在此基础上进行开发和应用，取得了一定的成果。随着改革开放和发展商品经济的需要，在80 年代中后期，我国CAD/CAM 技术有了较大的发展，而且CAD/CAM 技术的优点被越来越多的人所注意。进入90 年代后，各工业部门普遍提出了开发CAD/CAM 技术的计划，主要表现在以下几个方面：部分单位已较好地应用CAD/CAM 技术，提高设计质量，取得了经济效益；CAD/CAM 技术的理论和软件开发进行了大量的研究，并取得了成果（如清华大学、浙江大学、西北工业大学、北京航空航天大学、中科院计算所等）。与此同时，有些工业部门还对所属单位提出应用CAD/CAM 技术的具体要求。

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