带有限元网格划分的车用制动盘结构设计

　　盘式制动结构目前已在乘用车辆、商用载重车辆以及部分工程行走机械上实现大范围普及，制动盘作为整个制动系统里直接承担摩擦制动力输出的核心部件，其结构合理性直接决定整套制动系统的制动效能、热稳定性以及服役寿命。从实际装车场景来看，制动盘需要和轮毂安装位实现精准同轴配合，中心安装孔的尺寸公差需要控制在IT7级精度范围内，盘面的端面跳动量不得超过0.05mm，否则高速制动时很容易出现踏板抖动、制动力输出不均的问题。

　　本次展示的制动盘结构在设计阶段就同步完成了网格划分工作，不同颜色的网格区域对应不同的分析模块：亮绿色实体区域为制动盘本体结构，采用六面体结构化网格划分，重点考察盘面在反复制动工况下的热应力分布、径向变形量以及摩擦面的磨损趋势；浅黄绿色网格区域对应摩擦接触副的接触应力计算域，用来模拟制动片压紧过程中盘面不同位置的接触压力分布，避免出现局部接触压力过高导致的偏磨、热斑问题；深紫色网格区域为安装法兰的约束边界模拟区，用来还原实际装车时螺栓预紧力作用下的安装面应力分布，避免长期服役后安装位出现疲劳裂纹。

　　结构设计上，该制动盘采用通风式结构设计，盘面内侧布置有径向导流散热筋，车辆行驶过程中气流可以顺着导流筋快速穿过盘体内部，带走连续制动产生的摩擦热量，避免盘面温度过高引发摩擦系数热衰退。盘面表面设计有均匀分布的浅槽结构，一方面可以在制动时刮除制动片表面的磨屑，避免磨屑夹在摩擦副之间引发制动异响，另一方面也可以打破盘面水膜，提升雨天行驶时的制动响应速度。安装法兰面设计有三个定位凸台，和轮毂上的定位槽配合可以实现快速装配定位，减少装配过程中的同轴度调整工作量，同时法兰面的螺栓孔位置做了沉台处理，避免螺栓头突出干涉制动片的轴向移动行程。

　　从安装边界来看，该制动盘的整体轴向尺寸需要匹配转向节的安装空间，盘体外径需要和制动卡钳的活塞行程、摩擦片尺寸相适配，不能出现摩擦片超出盘边或者摩擦面覆盖不足的问题。设计过程中通过有限元迭代计算，调整了散热筋的厚度和分布角度，在保证盘体整体刚度满足1.2倍额定制动力载荷要求的前提下，尽可能降低了盘体的非必要重量，减少了簧下质量，对于提升车辆行驶的操控稳定性也有一定帮助。