盘式制动器接触压力与热机耦合特性仿真分析

接触压力分布特性和热-机耦合动力学特性对制动器的综合性能具有重要影响。针对某通风盘式制动器,分别以活塞刚性面和钳指刚性面模拟活塞侧和钳指侧制动块的法向力作用,建立了三维瞬态热-机耦合动力学有限单元模型。基于该模型进行紧急制动工况下制动盘和制动块之间的接触压力分布特性、制动块的热-机耦合特性（温度场、应力场与热变形）的仿真计算,并分析了二者之间的相互作用规律。分析表明：摩擦衬片的开槽结构、活塞和钳指的形状会显著影响接触压力分布特性;制动块的瞬态温度场、应力场和热变形具有复杂的时间变化和空间变化规律。     

面向热机耦合特性分析的制动器摩擦特性模型

以通风盘式制动器为对象,建立制动器热-机耦合有限元模型,并建立实测摩擦系数、最大恒定摩擦系数、最小恒定摩擦系数和等效恒定摩擦系数4种摩擦特性模型,进行紧急制动工况下制动器热-机耦合特性的仿真分析.通过对比分析4种摩擦特性模型条件下的制动盘瞬态温度场、应力场以及热变形情况,探讨了面向制动器热-机耦合特性分析的制动副摩擦系数特性的模型建立方法.     

汽车制动器热机械特性研究

本文主要研究了汽车盘式制动器热机械特性并利用ANSYS软件建立了制动盘仿真计算模型。计算模型用于验证制动盘几何设计参数的合理性。仿真结果表明了在制动过程中温度场和应力场完全耦合。同时还表示了温度、冯米泽斯应力、制动盘的总变形和制动衬块的接触压力在仿真过程中均都增加。     

嵌入面向结构式衬套的悬架和整车性能

为了准确分析橡胶衬套复杂的多向耦合变形对悬架和整车性能的影响,提出了面向结构的橡胶衬套建模分析方法.根据实际的橡胶衬套尺寸、材料和结构建立其柔性体模型.以刚性主节点替代衬套内外金属套筒作为衬套子结构的主节点(界面点),以金属约束表面上的节点作为从节点,在主从节点处建立多点约束(MPC),实现衬套约束表面与金属套筒的位移随动.基于固定界面模态综合法,对衬套柔性体模型进行模态截断,通过模态叠加再现衬套的实际变形.将橡胶衬套柔性体嵌入双横臂前悬架和多连杆后悬架,通过仿真得出了不同工况下悬架的柔性特性指标与衬套刚度的非线性关系曲线.将前后悬架搭建成整车刚柔耦合模型,分析了整车瞬态响应指标与衬套刚度的非线性关系,探明了衬套刚度对整车操纵稳定性指标的影响趋势.结果表明:改变前后悬架衬套刚度使悬架的C特性发生变化后,可以达到明显改善车辆的瞬态响应的目的;在衬套刚度变化范围内,前后脚部地板加速度均方根值成离散分布情况.     

底盘角系统制动颤振多体动力学建模与分析

基于多体动力学方法,考虑制动系统、悬架系统、等效传动系统的具体结构和空间位置以及制动器摩擦特性,以传动系统驱动力矩和制动压力为输入,提出了一种制动颤振瞬态动力学模型.分析了制动盘与制动块间的黏滑运动和相图特性以及制动系统和悬架系统关键部件振动特性,明确了制动颤振的主要传递路径.结果表明:制动颤振包含2种典型振动模式,一种是幅值较大、持续时间较短的冲击振动,另一种是幅值较小、持续时间较长的周期性谐波振动;制动钳和悬架关键部件均以制动盘切向振动为主,经过减振器支柱和下摆臂的传递,整车以纵向振动为主.     

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.     

通风盘式制动器热机耦合理论建模与分析

针对制动盘内外侧壁厚不等的通风盘式制动器,基于实测制动副摩擦系数一相对速度试验数据,建立了3维瞬态热-机耦合理论模型及有限元模型,分析了紧急制动工况下制动盘瞬态温度场和法向应力场在径向、周向和法向的分布特征,以及制动盘侧面热弹性变形和厚薄差变化规律.在台架试验中利用热电偶和非接触式位移计测量了制动盘表面温度和热弹性变形,仿真计算结果与试验结果具有良好的一致性,研究结果表明:制动盘瞬态温度、法向应力、热弹性变形之间存在复杂的耦合关系,这主要是由于制动盘通风槽和内、外侧壁厚不等的结构特点以及摩擦、热、机械的相互作用所致.     

盘式制动器制动时的热应力分析

制动器摩擦副的温度/应力场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据。文章以制动中的盘式制动器为研究对象,建立了盘式制动器的有限元模型;模型考虑了制动盘和摩擦衬片间的滑动,利用非线性有限元多物理场方法,模拟了制动过程中的温度应力分布情况。     

带有ABS系统的汽车制动效能的研究

基于制动过程的能量转换及摩擦生热,通过对盘式制动器实际工作条件的分析和理论计算,建立了紧急制动过程中制动盘与摩擦片瞬态温度场分析的有限元模型.采用直接热力耦合有限元方法来分析制动器摩擦热的产生及其温度的瞬态分布.讨论在汽车制动时ABS系统对汽车制动效能的影响.     

盘式制动器旋转结合面的热-结构耦合特性

为探索盘式制动器制动盘与制动片之间的摩擦生热规律及其热流分配规律,应用有限元软件对汽车紧急制动过程进行模拟,研究了制动器在制动过程中温度场、应力场的分布规律及其变化特征.研究结果表明:在制动过程中,系统的应力场和温度场分布都不均匀,二者沿径向和轴向都有较大的梯度,而沿周向的梯度相对较小;由于热应力和机械应力的作用,制动盘会发生热变形,从而使接触状态改变,并导致压力分布的变化,而接触压力的变化反过来又影响摩擦热流的输入;制动盘的变形既是温度场和应力场耦合作用的结果,也是振动摩擦耦合作用的结果.     

汽车刹车盘热力学模拟分析

当前民众对汽车安全性的要求逐渐上升。为加强对汽车刹车盘热力学研究,提高汽车驾乘人员的安全,对汽车刹车盘热力学模型展开较为详细的分析:首先,建立了摩擦模型;然后,根据该模型计算得到需要的参数;最后,对所建热力学模型进行了分析,并对比分析了有无沟槽以及风道厚度2个因素对刹车盘热力学性能的影响。     

面向制动踏板感觉的助力器主缸动力学模型

面向制动踏板感觉,考虑结构间隙、弹簧预紧力、摩擦力、反作用盘刚度、气体质量流量变化以及制动液体积弹性模量变化,建立了包含关键结构件、气体和液体的真空助力器-制动主缸复杂系统动力学模型.在无真空助力、无/有制动液工况下,分别对真空助力器和制动主缸进行试验,辨识了模型的关键参数.在此基础之上,开展了面向制动踏板感觉的真空助力器-制动主缸系统特性仿真,以进程阶段真空助力器推杆力-行程、主缸油压-行程和主缸油压-推杆力形成的3象限图为评价体系,利用试验分别验证了制动主缸模型、真空助力器机械系统模型和真空助力器-制动主缸系统模型的有效性.     

紧急制动工况下汽车通风盘式制动器瞬态温度场分布的研究

以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场的分布情况及变化特性.结果显示:在整个紧急制动过程中,制动盘温度场的分布不是轴对称的,其在径向、周向及轴向3个方向上均存在着一定的温度梯度; 制动盘的最高温度出现在1.91 s,最高温度为227.1 ℃.同时对该通风盘式制动器进行了与仿真分析相同制动工况下的台架试验,所获得的实验结果与仿真计算结果基本一致,从而验证了仿真分析的有效性,为通风盘式制动器的设计及优化提供了理论基础.     

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.     

刹车系统摩擦自激振动的数值研究

建立了刹车系统的三自由度动力学方程,采用LuGre模型计算摩擦块、盘之间的摩擦力。通过数值模拟,揭示非内共振摩擦块的复杂动力学行为。研究表明,随着摩擦盘速度减小,切向静平衡状态失稳,依次出现完全滑动和非完全黏滞-滑动的干摩擦自激振动现象。当黏性摩擦系数非常大时,会导致带有非完全黏滞特征的混沌运动。扭转运动的非完全黏滞自激振动中,包含了速度快速抖动现象;而切向和扭转运动是导致低、高频噪声的原因。     

盘式制动器铜基摩擦片摩擦制动特性的实验研究

为了研究盘式制动器铜基摩擦片与制动盘的摩擦制动特性,分析了盘式制动器制动原理。通过对铜基摩擦片的摩擦特性进行实验,探讨了不同制动速度以及制动压力下摩擦系数和磨损率的变化规律。研究结果表明:制动压力为30 N时,摩擦系数随时间逐渐增大并趋于稳定,稳定后的平均值为0.46;磨损率随制动压力增加而增加,随制动速度的增加而减小;此外,制动压力为30 N、制动速度为80 mm/min时,达到实验中的最佳制动效果。     

基于ANSYS的盘式制动器制动噪声分析

针对汽车盘式制动器制动过程中的噪声问题,以振动噪声理论为基础,通过3D绘图软件Pro/e建立制动盘和摩擦片模型,通过Ansys有限元软件对其进行了动力学分析,提取了其前15阶模态并进行了分析,发现制动盘等零件的某几阶模态是引起制动尖叫的主要诱因,对降低制动过程中出现的尖叫以及结构的优化有指导帮助作用。     

某乘用车制动盘冷却特性的研究

基于某SUV的整车环境,利用数值计算和热环境风洞(CWT)试验的方法,探索了重复制动工况下制动盘的温升和冷却过程,分析了制动盘冷却过程中的散热方式以及冷却特性.结果表明,计算流体力学(CFD)得到的温升和冷却特性曲线与试验结果的一致性较好;对流散热是影响制动盘冷却性能的主导因素;制动盘的温度随冷却时间呈指数关系下降,冷却系数随汽车来流速度呈幂律关系增长.