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鼓式制动器接触与摩擦不均匀及其影响的动态过程仿真

发布时间:2017-02-15 14:46

  本文关键词:制动器多柔体仿真分析,由笔耕文化传播整理发布。


《吉林大学》 2009年

鼓式制动器接触与摩擦不均匀及其影响的动态过程仿真

申军烽  

【摘要】: 鼓式制动器在制动过程中常见的制动异常现象有磨损不均匀现象;制动自锁现象;制动发啃、制动抖动等低频振动现象;以及制动制动尖叫等高频振动现象等。然而,国内外现有的理论方法、计算模型等尚不能给出明确的解释。 针对制动异常现象,本文的学术初衷在于在国内外研究成果的基础上,对表征此类问题的建模方法进行探索。探索的重点与难点问题集中在凸轮驱动模型的实现;摩擦片的离散化与动、静摩擦力的分离计算方法相接合,实现柔性摩擦片与柔性制动鼓之间多点-面接触模型的建模。重点考察摩擦片与制动鼓在制动过程中的接触状况以及二者之间的摩擦状态分布、变化情况,以此解释制动过程中出现的制动异常现象。在此基础上,讨论分析鼓式制动器制动过程中的NVH问题及消声降噪的方法。 针对导致制动器低频振动的时变性摩擦力矩的来源问题,研究发现摩擦片(尤其是领蹄摩擦片)与制动鼓的不同步接触现象以及制动鼓在制动过程中的类椭圆变形、变化现象是其主要因素。另外,研究发现摩擦片与制动鼓之间存在周向与轴向的滑磨现象。与此同时,摩擦片与制动鼓之间摩擦约束边界的时变性使得制动鼓的固有特性发生改变。在此基础上,提出制动尖叫噪声源于摩擦片(尤其是领蹄摩擦片)与制动鼓的滑磨振动所引发的二者共振的观点。最后,分析发现,制动器振动频率存在移频现象。改善摩擦片(尤其是领蹄摩擦片)与制动鼓的接触状况,降低摩擦片的压力分布、变化对相关影响因素的敏感性是消声降噪工作的重点。

【关键词】:
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U463.51~1
【目录】:

  • 内容提要4-8
  • 第1章 绪论8-27
  • 1.1 课题的提出8-10
  • 1.2 制动振动与噪声机理的研究状况10-17
  • 1.2.1 制动振动与噪声的分类11
  • 1.2.2 制动振动与噪声的机理及其模型11-17
  • 1.3 制动振动与噪声的研究方法17-22
  • 1.3.1 工程试验方法17-18
  • 1.3.2 数值分析方法18-22
  • 1.3.3 数值分析方法比较22
  • 1.4 制动振动与噪声主要的研究问题22-25
  • 1.4.1 接触问题23-24
  • 1.4.2 消声降噪问题24-25
  • 1.4.3 其他问题25
  • 1.5 课题来源及研究内容25-27
  • 第2章 鼓式制动器多柔体模型的建立27-50
  • 2.1 引言27
  • 2.2 鼓式制动器模型的理论基础及CAE 工具27-34
  • 2.2.1 有限元模态综合方法27-31
  • 2.2.2 多柔体系统动力学31-32
  • 2.2.3 微分代数(DAE)方程求解32-34
  • 2.3 鼓式制动器总成多柔体动力学模型34-38
  • 2.3.1 鼓式制动器多柔性体模型整体概况34-35
  • 2.3.2 车架及后桥系统模型35-36
  • 2.3.3 制动器总成模型36-37
  • 2.3.4 制动鼓模型37-38
  • 2.4 接触模型38-45
  • 2.4.1 碰撞接触模型(正压力的实现)38-41
  • 2.4.2 摩擦接触模型(摩擦力的实现)41-42
  • 2.4.3 摩擦片与制动鼓的接触模型42-45
  • 2.4.4 凸轮驱动力模型45
  • 2.5 鼓式制动器模型的仿真验证45-48
  • 2.5.1 车辆制动过程的分析46
  • 2.5.2 制动器模型的初步验证46-48
  • 2.6 本章小结48-50
  • 第3章 鼓式制动器低频振动噪声的仿真分析50-76
  • 3.1 引言50
  • 3.2 制动鼓角速度和角加速度在制动过程中的变化状况50-54
  • 3.2.1 制动过程仿真的说明50-52
  • 3.2.2 制动鼓响应信号在制动过程中的变化状况52-54
  • 3.3 鼓式制动器低频振动的移频现象54-64
  • 3.3.1 借助频谱分析考察低频振动的移频现象55-59
  • 3.3.2 借助三维谱分析考察低频振动的移频现象59-64
  • 3.4 摩擦片与制动鼓的不同步接触现象64-71
  • 3.4.1 制动过程中摩擦片的压力分布及其变化状况64-68
  • 3.4.2 制动过程中制动鼓的椭圆变形、变化状况68-71
  • 3.5 鼓式制动器低频振动噪声成因的讨论71-72
  • 3.6 抑制低频振动噪声问题的讨论72-74
  • 3.7 本章小结74-76
  • 第4章 鼓式制动器尖叫噪声的仿真研究76-95
  • 4.1 引言76
  • 4.2 摩擦片与制动鼓之间的滑磨现象76-80
  • 4.3 摩擦片与制动鼓之间动、静摩擦状态的切换现象80-84
  • 4.4 静摩擦状态下制动鼓固有特性随之变化的现象84-88
  • 4.5 制动器尖叫噪声现象的研究88-93
  • 4.5.1 制动器尖叫噪声的成因推测的反证88-91
  • 4.5.2 制动器尖叫噪声的讨论91-93
  • 4.6 抑制高频振动噪声问题的讨论93-94
  • 4.7 本章小结94-95
  • 第5章 鼓式制动器振动噪声的试验研究95-111
  • 5.1 引言95
  • 5.2 试验条件与仪器设备95-97
  • 5.2.1 试验场地和气候条件95
  • 5.2.2 试验仪表和器具95-96
  • 5.2.3 车辆及制动器信息96-97
  • 5.2.4 仪器的安装97
  • 5.3 试验方案97-98
  • 5.3.1 试验规程97-98
  • 5.3.2 试验步骤98
  • 5.4 试验数据的记录和分析98-110
  • 5.4.1 试验数据的纪录98-99
  • 5.4.2 试验数据的分析及讨论99-110
  • 5.5 本章小结110-111
  • 第6章 全文总结与展望111-115
  • 6.1 全文总结111-113
  • 6.2 研究展望113-115
  • 参考文献115-123
  • 附录1 动、静摩擦力分离模型的实现方法123-127
  • 附录2 制动鼓与摩擦片接触模型的实现方法127-139
  • 附录3 凸轮驱动力模型的实现方法139-142
  • 附录4 凸轮驱动约束的实现方法142-144
  • 附录5 仿真分析结果的彩图显示144-147
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文及从事的科研工作147-148
  • 致谢148-149
  • 摘要149-152
  • ABSTRACT152-155
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