盘式制动器新型闭环耦合模型建模及分析方法研究

发布时间：2017-10-09 15:18

  本文关键词：盘式制动器新型闭环耦合模型建模及分析方法研究

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【摘要】：制动噪声问题一直是汽车行业最棘手的问题之一。制动噪声方面的研究不仅具有重要的工程价值,而且具有较好的学术价值。闭环耦合模型是一种广泛应用的、行之有效的制动噪声分析模型。传统的闭环耦合模型以假想的耦合弹簧代表子结构间的接触,但耦合弹簧的物理意义及其刚度的取值缺少明确的理论推导和系统方法。本文基于闭环耦合理论和全新的建模假设,利用模态综合技术建立了一个新的盘式制动器制动尖叫闭环耦合模型,详细给出了受力分析、系统动力学方程建立、坐标缩减、模态坐标变换到复特征值分析的全过程。并将摩擦面摩擦系数随相对速度变化的负斜率特性引入模型,提高了模型预测精度。与传统闭环耦合模型不同,新模型取消了假想的耦合弹簧,使模型理论更加严谨,避免了建模过程中需反复调整模型参数所导致的结果的不确定性。制动器结构参数之间匹配不当引起的结构不稳定是制动尖叫产生的根本原因,本文针对所建立的新型闭环耦合模型,详细推导了噪声模态的子结构模态构成分析和子结构模态参数(模态频率和振型)灵敏度分析方法,可分析子结构模态参数对系统不稳定程度的影响程度,确定关键的结构参数,为针对性地制定抑制尖叫措施提供分析手段。利用本文所建模型和分析方法对一有尖叫倾向的盘式制动器进行计算分析。通过算例与台架噪声试验结果的对比证明了模型的有效性和建模精度,并初步研究了摩擦系数负斜率以及制动工况(制动压力)对系统不稳定倾向的影响。并对目标制动器的某一高频尖叫模态进行了深入分析,找到了影响该阶尖叫模态的关键子结构结构参数,分析结果和相关文献定性一致,分析结果所指示的修改方向与生产厂商的抑噪工程实践结果一致,从而证明了所推导分析方法的有效性。通过这些工作,形成了比较系统的新型闭环耦合模型理论,为利用此模型进行制动尖叫分析并提出抑噪措施打下坚实的基础。
【关键词】：制动尖叫 盘式制动器 新型闭环耦合模型 子结构模态构成分析 灵敏度分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.512
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 制动噪声分类和影响因素10-11
• 1.2.2 制动尖叫产生机理11-12
• 1.2.3 制动尖叫研究方法12-13
• 1.2.4 制动尖叫抑制措施13-14
• 1.3 传统闭环耦合模型14-17
• 1.3.1 建模假设14-15
• 1.3.2 耦合刚度矩阵推导15-16
• 1.3.3 影响模型精度的重要因素16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 制动器子结构有限元建模和模态参数提取18-30
• 2.1 目标制动器18-19
• 2.2 有限元建模19-25
• 2.2.1 模型坐标系19
• 2.2.2 生成几何模型19-20
• 2.2.3 划分单元20
• 2.2.4 材料参数20-21
• 2.2.5 有限元模型的检验和校正21-25
• 2.3 最终得到的有限元模型和参数25-29
• 2.3.1 子结构有限元模型25
• 2.3.2 子结构模态参数25-29
• 2.3.3 模态参数的后处理29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 新型闭环耦合模型建立30-50
• 3.1 建模条件30
• 3.2 建模过程30-45
• 3.2.1 子结构耦合及受力分析30-32
• 3.2.2 子结构动力学方程32-36
• 3.2.3 系统动力学方程36-40
• 3.2.4 坐标变换40-45
• 3.3 摩擦系数负斜率特性的引入45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 抑制制动尖叫的分析方法50-56
• 4.1 子结构模态构成分析50-51
• 4.2 子结构模态参数灵敏度分析法51-55
• 4.2.1 灵敏度和相对灵敏度51-52
• 4.2.2 噪声模态特征值实部关于子结构模态频率的灵敏度52-53
• 4.2.3 噪声模态特征值实部关于子结构模态振型的灵敏度53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 目标制动器制动尖叫特性分析56-70
• 5.1 计算流程56-57
• 5.1.1 摩擦系数和耦合刚度的选取57
• 5.2 系统不稳定模态57-62
• 5.2.1 库伦摩擦下的模型计算结果57-58
• 5.2.2 考虑摩擦系数负斜率特性的模型计算结果58
• 5.2.3 模型计算结果与台架试验结果58-59
• 5.2.4 制动压力对系统不稳定倾向的影响59-62
• 5.3 尖叫模态子结构构成分析62-64
• 5.4 尖叫模态子结构模态频率灵敏度分析64-65
• 5.5 尖叫模态子结构特征向量相对灵敏度分析65-67
• 5.6 制动片倒角对系统不稳定度的影响67-69
• 5.7 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76

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本文编号：1000911