用闭环耦合模型对盘式制动器制动尖叫的研究

盘式制动器的制动尖叫是一个复杂的动力学问题。针对一个有尖叫倾向的盘式制动器,应用有限元技术和模态综合方法建立了一个闭环耦合模型,并简要分析了摩擦面的摩擦耦合与各部件联接界面的弹性耦合对耦合模型的影响。应用此模型,分析了尖叫倾向与耦合条件的关系,决定从制动器部件的模态参数入手抑制制动尖叫。通过分析系统不稳定模态的子结构模态构成,发现制动钳支架的某阶弹性模态是影响尖叫发生的关键,修改该阶模态即有可能抑制制动尖叫。     

驼峰车辆减速器制动噪声的复特征值分析

为研究驼峰车辆减速器对下溜车列进行制动时发出的高频制动噪声问题,以驼峰车辆减速器为研究对象,在ABAQUS软件中建立制动系统有限元分析模型。通过采用复特征值分析理论对制动系统的稳定性进行分析,获得了振动系统不稳定模态在频域上的分布。现场采集制动尖叫噪声并分析其主要振动频率,与理论预测结果进行对比得到相对误差。结合振动频率的分岔曲线和振动模态的耦合情况,对影响制动系统产生不稳定模态的因素进行分析。结果表明,制动轨与车轮接触面间的摩擦系数在0.07~0.17区间内增大时,制动系统发生尖叫噪声的趋势增大,同时,制动轨作用在车轮上的侧向力在50~260 kN区间内增大时,对制动系统也有同样的影响。而被制动车辆的初速度对于制动系统发生尖叫噪声的倾向影响并不明显。可见,摩擦系数和制动轨作用力的变化对车辆减速器在制动过程中产生高频制动噪声的倾向具有重要影响。     

应用有限元法对盘式制动器制动噪声分析

建立了某盘式制动器的有限元模型,利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力, 摩擦力为线性弹簧力与摩擦因数的乘积.对系统进行复特征值分析, 根据复特征根实部为正值判断制动系统产生不稳定性, 即发生制动尖叫的倾向.计算结果表明,摩擦系数对系统制动噪声的形成有重要影响,制动噪声发生时系统具有模态耦合的特点.     

制动尖叫问题中复模态分析的应用

本文采用Abaqus建立制动钳、盘闭环耦合系统模型[1],通过复模态分析确定系统的不稳定模态。结合DOE方法,识别对系统阻尼比影响大的因子和水平,优化制动系统,抑制制动尖叫现象。     

车辆制动油管液体压力传递特性分析

车辆采用ABS系统进行制动控制时,对制动压力响应能力提出了较高要求.当车辆制动管道较长时,管道内制动液体压力传递特性是影响这一能力的重要因素.由于制动管道内存在高频压力变化,对ABS制动管道压力传递的研究不适宜用集中参数模型,而应采用分布式管道参数模型.通过建立包含14个变量组成的制动系统仿真模型,可计算获得特定制动管道压力传递频域特性解.通过对频域特性解的辨识可进一步获得精确的管道压力传递函数表达式.利用传递函数表达式对具有不同参数的制动系统阶跃响应特性进行对比,发现制动液温度和制动管径的变化对管道的压力传递能力影响显著.车辆制动系统控制逻辑应根据管道参数的变化进行调整.     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.     

盘式制动器尖叫的馈入能量分析

从馈入能量的角度来探讨对制动尖叫噪声分析的方法。在制动器的摩擦闭环耦合模型的基础上 ,推导了系统尖叫模态的馈入能量计算方法。基于馈入能量的分析 ,可较直观地看出一些结构参数对制动噪声的影响 ,如摩擦因数、制动块形状、刚度及有重要影响的子结构模态振型 ,并有助于分析抑制噪声的结构修改方案。该方法对制动器结构振动噪声的分析具有指导意义     

全液压制动系统继动阀动态特性研究

为验证继动阀的可靠性(输出压力12.0 MPa,响应时间0.2 s),并研究继动阀动态特性对全液压制动系统制动性能的影响,以某型号越野车开发的全液压制动系统为研究对象,建立了继动阀理论分析模型,运用AMESim软件建立了全液压制动系统仿真模型,分析了阀芯摩擦力、节流口的初始遮盖量、复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度对制动性能的影响,并通过实验验证了仿真模型的准确性.研究结果表明:继动阀应用于液压制动系统可以满足制动要求(输出压力12.0 MPa,响应时间0.2 s);阀芯摩擦力过大会使继动阀的开启压力增大,导致继动阀的比例滞环增大,影响阀芯的复位性能;继动阀节流口的初始遮盖量越大,打开节流口克服的摩擦力越大,制动系统的响应时间越长;通过调节继动阀复位弹簧初始压缩量和弹簧刚度可实现制动压力的微调节.理论模型和仿真模型为全液压制动系统的进一步优化提供了可靠依据.     

鼓式制动器制动尖叫的机理及其预防

本文通过对具有领从蹄结构的鼓式制动器进行试验研究及谱分析，发现制动系统的切向振动是鼓式制动器制动尖叫的主要振源。通过建立制动尖叫的力学模型，较好地解释了制动尖叫产生的机理。本文进一步推导了制动过程中的切向力激振频率计算公式。只要在通常的制动工况下能使该激振频率避开结构的共振频率，则制动器在制动过程中就不会产生制动尖叫。因此，根据该方法可在设计阶段对制动器的制动尖叫进行预测，从而为预防制动器制动尖叫     

车辆制动盘模态耦合系统不稳定性研究

车辆制动盘模态耦合系统不稳定会使车辆制动系统产生摩擦、振动、噪声等.基于分形接触刚度对车辆制动盘建立含有两自由度的典型模态耦合模型;研究结合面切向与法向的接触刚度比、摩擦因数以及两者间的耦合效应与不稳定性的关系;分析摩擦副位置倾斜角度比对系统不稳定性的影响.研究结果表明,面切向与法向的接触刚度比、摩擦因数及摩擦副位置倾斜角度比决定特征值实部和固有频率,共同影响模态耦合系统稳定性.研究结果有助于深入研究车辆制动盘振动、噪声产生机理,也可为其设计与制造提供参考,具有一定理论及实践应用价值.     

盘式制动器刹车片钢背结构对制动噪声影响研究

通过改变刹车片钢背形状方法来研究汽车制动噪声,主要分为2阶段:1)通过建立实体和运动学模型进行分析和仿真研究; 2)采用声振实验进行验证.在声振实验过程中,采取激光测振仪以及LMS冲击锤2个实验,同仿真分析结果交叉对比以证明仿真分析的准确性; 采用3层结构的刹车片,相比传统的2层结构刹车片,该刹车片在不改变制动强度、保证安全系数的基础上具有更好的阻尼特性,有效地抑制噪声的发生.根据制动器噪声台架试验的结果,确定了刹车片固有频率对制动器噪声的贡献,并在此基础上,设计了不同结构形状的钢背刹车片来改变刹车片固有频率,利用ANSYS进行模态分析并制作样品进行噪声实验.仿真和实验结果表明,新设计的钢背刹车片能有效地减小汽车制动噪声的产生.     

基于磁流变技术的回转机构制动冲击控制

针对起重机回转机构制动时惯性冲击易导致设备损坏的问题,提出了一种通过电流改变扭转刚度和阻尼系数的磁流变弹性体联轴器,实现对冲击振动频率和幅值的控制.根据起重机回转制动时的特点,建立了含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,推导出系统几个关键性参数与电流间的函数关系.运用数学软件对方程进行数值求解,对联轴器扭矩特性、阻尼特性、齿轮啮合力及制动效果进行了分析.结果表明,磁流变联轴器具有很强的扭矩传递能力,在不影响制动效果的情况下可以显著地降低冲击振荡频率,对冲击载荷峰值也有一定的抑制效果.     

非光滑表面制动盘摩擦磨损性能有限元分析

基于摩擦试验要求的外形尺寸和非光滑结构的设计尺寸,建立了非光滑表面刹车盘/片模型,通过分析制动过程中接触压力与摩擦热之间的交互作用关系,建立了制动盘/片的热-应力耦合分析模型,并应用Ansys/LS-DYNA对非光滑表面刹车盘/片系统的摩擦磨损性能进行了有限元分析.分析结果表明:当盘孔间距为1mm,盘孔直径为08mm时,非光滑刹车盘/片试样呈现最小的vonMises应力,为耐磨性最佳的非光滑形态.通过摩擦磨损试验得到与模拟相应试样的磨损量及动摩擦系数,比较后发现二者均体现出与模拟结果中vonMises应力相一致的变化规律,验证了模拟分析结果的可信性.     

盘式制动器热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析

为了解决盘式制动器由于摩擦温度过高而导致可靠性降低的问题,以某种汽车的通风盘式制动器为例,进行了热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析.利用Workbench的“Coupled Field Transient”模块进行热-机耦合分析,得到了在紧急制动工况下制动器瞬态温度场分布,然后通过与实验结果对比分析,确定有限元模型的准确性.根据制动器最高温度不能超过许用温度的关系推测,利用自适应Kriging代理模型理论建立制动器热-机耦合可靠性功能函数模型.采用自适应Kriging-Monte Carlo 模拟 (adaptive Kriging-Monte Carlo simulation, AK-MCS)方法进行热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析,确定设计参数对可靠性的影响程度,并用Monte Carlo法进行结果的验证.结果表明:制动盘单侧厚度对可靠性的影响最为明显,制动盘的导热系数、比热容和散热加强筋厚度次之,制动盘密度影响最小.     

基于有限元的轿车用制动盘轻量化可行性研究

针对某型车用制动盘,建立了多个紧急制动工况下SiCp/A356铝基复合材料制动盘和HT250铸铁制动盘的三维瞬态热机耦合计算模型,运用有限元方法模拟了盘式制动器的制动过程.通过分析比较不同厚度两种材料的制动盘在紧急制动工况下应力场与温度场的分布,讨论了SiCp/A356代替HT250的减重效果,用仿真实验验证了铝基复合材料制动盘应用于乘用车的可行性.     

盘式制动器热弹性耦合分析

探讨了汽车盘式制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性问题及其分析方法.利用有限元分析软件ANSYS 8.1建立盘式制动器热弹性耦合分析的三维有限元模型,确定对模型求解的边界条件、载荷步及模拟工况,研究进行制动器热弹性耦合分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中制动盘瞬态温度场、应力场等重要信息.