膜片式制动气室压力响应特性研究
发布时间：2021-08-28 14:05
制动气室是商用车气压制动系统中将压缩空气的能量转化为执行元件机械能的关键部件,其压力响应性能直接影响气压制动系统的性能。随着有限元分析的发展,通过计算机辅助工程技术对制动气室建模分析,可以提高研发效率,同时能模拟和预测制动气室的动态响应特性。本文针对膜片式制动气室压力响应特性,基于流-固耦合理论,进行了详细地分析,主要完成以下几个方面的内容:1、分析了制动气室的结构与工作原理,根据气体的流动特性建立了制动气室压力响应数学模型,并计算获得理论上的压力响应曲线,为后续的仿真分析及试验测试提供了参考。2、橡胶膜片是制动气室中的弹性元件,由织物增强材料和橡胶基体模压而成,在运动过程中表现为非线性的特点,为提高仿真的收敛性,建立了织物增强橡胶复合材料代表性体积单元几何模型,采用细观力学有限元分析得到代表性体积单元应力和应变结果,结合体积加权平均计算得到织物增强复合材料的等效弹性常数。3、基于流-固耦合理论,建立了制动气室流-固耦合有限元模型,分析了充气过程和放气过程流体压力场的变化情况。同时,搭建了制动气室试验台架,获得了制动气室动态响应曲线,对比仿真结果,验证了本文仿真模型的合理性和正确性,可...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气压制动系统回路图[35]
制动气
江苏大学硕士学位论文92.1.3制动气室工作原理本课题的主要研究对象为膜片式制动气室，制动气室推杆一侧通过活塞盘与橡胶膜片贴合，另一侧与调整臂连接，在压缩空气的作用下，腔室A体积变大，推动推杆向右移动，带动调整臂及制动凸轮转动一定的角度，推动制动鼓压向衬片，从而产生制动力。解除制动时，在回位弹簧的作用下，制动器中的制动鼓恢复至初始位置，同时制动气室中的膜片和推杆也回到初始位置，其工作原理如图2.3所示。图2.3膜片式制动气室工作原理示意图Fig.2.3Workingprincipleofbrakechamber膜片式制动气室工作过程可分为充气、增压及放气三个阶段。充气阶段：制动阀开启，压缩空气经过继动阀等器件输入至制动气室腔室A，随着腔室A的压强不断升高，使得橡胶膜片发生变形，并压缩弹簧，将推杆推出，从而产生制动力矩，实现行车制动；增压阶段：当推杆达到极限位移时，此时腔室A容积保持不变，制动气室仍将持续冲入压缩空气，直至压力达到最大；放气阶段：制动结束，制动气室腔室A内的气体通过快放阀释放，在回位弹簧的作用下腔室A的体积不断减小，直至橡胶膜片回归原位。2.2制动气室数学模型2.2.1建模假设对制动气室的动态特性进行分析，主要是研究制动气室瞬态压强随时间的变化关系。压缩空气的流动过程可以看作是变质量系统热力学问题[26]，为了有效地建立制动气室压力响应数学模型，同时简化计算，提出了以下四点假设：
【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述[J]. 钱胜,陆益民,杨咸启,吴承伟. 橡胶科技. 2018(05)
[2]车辆制动气室动态响应特性的无因次分析[J]. 李兴丽,李刚炎,杨凡,邬松. 液压与气动. 2018(03)
[3]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[4]客车气制动系统输出压力模型的研究[J]. 朱蔷,陆艺,郭斌,罗哉. 液压与气动. 2015(02)
[5]织物增强复合材料弹性常数的有限元法预测[J]. 张赋,李旭东. 机械工程材料. 2014(04)
[6]制动气室性能检测平台的构建与试验分析[J]. 胡晓峰,罗哉,郭斌,刘宁霞,陆艺. 机械设计与制造. 2013(11)
[7]制动气室耐久试验系统研制[J]. 陈刚,叶芳. 四川兵工学报. 2013(09)
[8]膜片弹簧制动气室动态性能测试系统设计[J]. 隋良红,杨春生,张杰. 中国科技论文. 2013(08)
[9]纺织复合材料细观力学分析的一般性周期性边界条件及其有限元实现[J]. 张超,许希武,严雪. 航空学报. 2013(07)
[10]二维平纹机织复合材料弹性性能预测的域分解方法[J]. 李明,陈秀华,汪海. 复合材料学报. 2012(06)
博士论文
[1]客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究[D]. 覃涛.武汉理工大学 2012
[2]基于多领域建模的重卡制动系统动力学研究[D]. 何力.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]半主动液压减振器动态特性研究及优化设计[D]. 唐伟.江苏大学 2017
[2]橡胶基复合材料结构的刚度特性研究[D]. 沈亚军.南京航空航天大学 2017
[3]客车气压制动气室压力特性的研究[D]. 亓旺.武汉理工大学 2016
[4]载重汽车复合制动气室关键部件失效理论及试验分析[D]. 魏青.中国计量学院 2015
[5]客车制动关键部件仿真模型研究及试验验证[D]. 施岩.中国计量学院 2014
[6]三维织物增强复合材料力学/热学性能预测[D]. 安汝平.兰州理工大学 2014
[7]基于ADAMS和双响应面法的车辆悬架系统稳健设计[D]. 袁峻萍.华东交通大学 2013
[8]基于正交试验设计超燃燃烧室数值模拟[D]. 程文强.南昌航空大学 2013
[9]基于多级响应面法的翼梢小翼优化设计方法研究[D]. 姜琬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3368651
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气压制动系统回路图[35]
制动气
江苏大学硕士学位论文92.1.3制动气室工作原理本课题的主要研究对象为膜片式制动气室，制动气室推杆一侧通过活塞盘与橡胶膜片贴合，另一侧与调整臂连接，在压缩空气的作用下，腔室A体积变大，推动推杆向右移动，带动调整臂及制动凸轮转动一定的角度，推动制动鼓压向衬片，从而产生制动力。解除制动时，在回位弹簧的作用下，制动器中的制动鼓恢复至初始位置，同时制动气室中的膜片和推杆也回到初始位置，其工作原理如图2.3所示。图2.3膜片式制动气室工作原理示意图Fig.2.3Workingprincipleofbrakechamber膜片式制动气室工作过程可分为充气、增压及放气三个阶段。充气阶段：制动阀开启，压缩空气经过继动阀等器件输入至制动气室腔室A，随着腔室A的压强不断升高，使得橡胶膜片发生变形，并压缩弹簧，将推杆推出，从而产生制动力矩，实现行车制动；增压阶段：当推杆达到极限位移时，此时腔室A容积保持不变，制动气室仍将持续冲入压缩空气，直至压力达到最大；放气阶段：制动结束，制动气室腔室A内的气体通过快放阀释放，在回位弹簧的作用下腔室A的体积不断减小，直至橡胶膜片回归原位。2.2制动气室数学模型2.2.1建模假设对制动气室的动态特性进行分析，主要是研究制动气室瞬态压强随时间的变化关系。压缩空气的流动过程可以看作是变质量系统热力学问题[26]，为了有效地建立制动气室压力响应数学模型，同时简化计算，提出了以下四点假设：
【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述[J]. 钱胜,陆益民,杨咸启,吴承伟. 橡胶科技. 2018(05)
[2]车辆制动气室动态响应特性的无因次分析[J]. 李兴丽,李刚炎,杨凡,邬松. 液压与气动. 2018(03)
[3]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[4]客车气制动系统输出压力模型的研究[J]. 朱蔷,陆艺,郭斌,罗哉. 液压与气动. 2015(02)
[5]织物增强复合材料弹性常数的有限元法预测[J]. 张赋,李旭东. 机械工程材料. 2014(04)
[6]制动气室性能检测平台的构建与试验分析[J]. 胡晓峰,罗哉,郭斌,刘宁霞,陆艺. 机械设计与制造. 2013(11)
[7]制动气室耐久试验系统研制[J]. 陈刚,叶芳. 四川兵工学报. 2013(09)
[8]膜片弹簧制动气室动态性能测试系统设计[J]. 隋良红,杨春生,张杰. 中国科技论文. 2013(08)
[9]纺织复合材料细观力学分析的一般性周期性边界条件及其有限元实现[J]. 张超,许希武,严雪. 航空学报. 2013(07)
[10]二维平纹机织复合材料弹性性能预测的域分解方法[J]. 李明,陈秀华,汪海. 复合材料学报. 2012(06)
博士论文
[1]客车气压制动系统时延分析及其控制技术研究[D]. 覃涛.武汉理工大学 2012
[2]基于多领域建模的重卡制动系统动力学研究[D]. 何力.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]半主动液压减振器动态特性研究及优化设计[D]. 唐伟.江苏大学 2017
[2]橡胶基复合材料结构的刚度特性研究[D]. 沈亚军.南京航空航天大学 2017
[3]客车气压制动气室压力特性的研究[D]. 亓旺.武汉理工大学 2016
[4]载重汽车复合制动气室关键部件失效理论及试验分析[D]. 魏青.中国计量学院 2015
[5]客车制动关键部件仿真模型研究及试验验证[D]. 施岩.中国计量学院 2014
[6]三维织物增强复合材料力学/热学性能预测[D]. 安汝平.兰州理工大学 2014
[7]基于ADAMS和双响应面法的车辆悬架系统稳健设计[D]. 袁峻萍.华东交通大学 2013
[8]基于正交试验设计超燃燃烧室数值模拟[D]. 程文强.南昌航空大学 2013
[9]基于多级响应面法的翼梢小翼优化设计方法研究[D]. 姜琬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3368651
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