基于刚柔耦合模型的干摩擦制动系统振动分析

发布时间：2018-07-16 17:18

【摘要】：本文针对车辆盘式制动系统的摩擦颤振现象,考虑stribeck效应,建立基于刚柔耦合模型的干摩擦制动模型,然后采用伽辽金离散和数值计算,揭示了刹车块的盘面振动与刹车盘面外振动间的耦合关系(即内共振条件)对系统振动的影响,最后分析了刹车过程中系统其他参数取值对整体动力学行为的影响。首先建立干摩擦制动系统的刚柔耦合模型,将摩擦块简化为一个三自由度的刚体,在薄板理论的基础上考虑摩擦盘面外的弹性振动,在摩擦力模型中考虑stribeck效应,建立常微分-偏微分的联合动力学方程。然后采用传统的伽辽金法对刚柔耦合模型下的偏微分方程进行降维计算,将偏微分方程化为常微分方程进行数值计算。接着采用四阶Runge-Kutta法对降维后的常微分方程进行数值计算。分析可知,系统各向振动的幅值均随着转速的减小而逐渐增加。转速高于临界转速时,由于盘的弹性振动,摩擦块在盘内作近简谐周期运动,转速低于临界转速后,系统产生摩擦-滞滑颤振。运动耦合越强,滞滑-颤振出现的越早,引起的振动也越强烈和复杂。同时对于1:1、1:2内共振这种强耦合系统,由于盘的弹性振动导致摩擦力和接触压力持续变化,会间歇性的出现一两个振幅陡增的速度区域。最后分别考虑制动压力、摩擦块面积以及摩擦接触面的最大静摩擦系数对系统的动力学行为的影响,通过数值计算,绘出系统各向的时间历程进行比较,分析发现上述参数的变化都对摩擦块盘面和摩擦盘横向的稳定性有一定影响。
[Abstract]:In this paper, considering the stribeck effect, a dry friction braking model based on rigid-flexible coupling model is established, and then Galerkin discretization and numerical calculation are used to solve the friction flutter phenomenon of vehicle disc brake system. The coupling relationship between the disk vibration of the brake block and the external vibration of the brake disc (I. E. the internal resonance condition) on the vibration of the system is revealed. Finally, the influence of the other parameters of the braking system on the overall dynamic behavior is analyzed. Firstly, the rigid-flexible coupling model of dry friction braking system is established. The friction block is simplified as a rigid body with three degrees of freedom. The elastic vibration outside the friction disk is considered on the basis of thin plate theory, and the stribeck effect is considered in the friction force model. The joint dynamic equation of ordinary differential and partial differential is established. Then the traditional Galerkin method is used to calculate the dimensionality of the partial differential equations under the rigid-flexible coupling model, and the partial differential equations are transformed into ordinary differential equations. Then the fourth order Runge-Kutta method is used to calculate the reduced dimension ordinary differential equation. The results show that the amplitude of vibration increases with the decrease of rotational speed. When the rotational speed is higher than the critical speed, the friction block moves in a near-harmonic period because of the elastic vibration of the disk. When the rotational speed is lower than the critical speed, the friction-hysteretic flutter is produced in the system. The stronger the motion coupling is, the earlier the hysteresis-flutter occurs and the stronger and more complex the vibration is. At the same time, for the strongly coupled system of 1: 1 / 1: 2 internal resonance, the elastic vibration of the disk leads to the continuous variation of friction force and contact pressure, and one or two velocity regions of abrupt amplitude increase occur intermittently. Finally, the effects of braking pressure, area of friction block and maximum static friction coefficient of friction contact surface on the dynamic behavior of the system are considered, and the time history of each direction of the system is compared by numerical calculation. It is found that the changes of the above parameters have a certain effect on the stability of the friction block and the transverse stability of the friction disk.
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O241.8;O32

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本文编号：2127072