盘式制动器NVH性能的时-频域耦合仿真方法

汽车制动时的NVH性能对于乘车舒适性和防治环境噪声污染具有重要意义。目前常规的仿真方法为复特征值(CEA)法,通常CEA法比实际测试出现的制动尖叫频率点更多,容易造成误判。为此,提出采用时-频域耦合动态仿真方法对盘式制动器的NVH性能进行分析。基于有限元平台ABAQUS,根据国际噪声测试标准SAE J 2521规定的工况,分别采用CEA法和时-频域耦合仿真方法,对制动器的非稳态响应进行了分析,得到了制动器的加速度-频率响应曲线以及制动尖叫的频率点;将时-频域耦合仿真及CEA仿真结果与测试结果进行比较,结果表明:传统的CEA仿真得到的的尖叫频率值过多,相比之下时-频域耦合仿真得到的结果与测试数据更为吻合,能够更精准地预测制动器的尖叫噪声频率值。     

摩擦衬片包角对盘式制动器尖叫影响的仿真分析

摩擦衬片包角对制动尖叫具有重要影响。针对某通风盘式制动器,建立有限元复模态模型并通过尖叫台架试验进行了正确性验证。基于该模型针对5种包角水平的摩擦衬片,通过仿真计算分析其对制动尖叫倾向性的影响,并从制动块自由模态特性、盘块间接触压力分布、不稳定模态频率及模态耦合特性角度解释了不同摩擦衬片包角对制动尖叫的影响机制。分析表明：摩擦衬片包角的改变会同时引起制动块结构特性变化和接触压力分布的变化,进而引起不稳定模态数量、频率和模态耦合特性的改变。     

汽车盘式制动器尖叫研究进展

摘　要：盘式制动器的制动尖叫是汽车工业界备受关注的质量问题,也是学术研究领域的一个热点和难点课题。研究盘式制动器尖叫的产生机理,在制动器设计开发阶段进行尖叫预估,并提出抑制措施,对于降低噪音污染、满足顾客要求、加快制动器的产品开发进度,乃至提高汽车产品竞争力,都具有十分重要的意义。本文从制动尖叫的产生机理、数值分析方法、试验研究方法、影响因素以及尖叫抑制新技术等方面对盘式制动器尖叫的近期研究进展进行综述,众多的研究表明盘式制动器尖叫存在复杂的产生机理,并受到多种因素的影响,利用复特征值和瞬态动力学方法,结合实车道路试验和台架试验,是研究制动尖叫机理、开发低尖叫倾向产品的重要途径。最后总结现有研究存在的问题并对进一步的研究作出展望。     

鼓式制动器动态应变和温度特性试验研究与分析

鼓式制动器的工作过程存在着强烈的摩擦学-传热学-机械学耦合行为,其动态受载状态研究是分析制动器制动特性、进行疲劳寿命评估和结构优化设计的重要基础。该文以某重型卡车的鼓式制动器动态特性为研究对象,设计试验获得了两种制动工况下制动鼓外表面的动态应变和摩擦表面的温度变化,并采用有限元软件ABAQUS进行了考虑磨损的热机耦合仿真分析。结果表明,制动鼓局部与制动蹄不同位置接触时应变呈现极度不均匀的特征,且相似的一组四个波峰在随制动鼓的旋转重复出现。随着温度升高,热应变对制动鼓的平均应变状态影响显著。     

鼓式制动器制动不稳定时变特性分析

由于工作环境复杂多变,制动器工作不稳定而导致振动和噪声,鼓式制动器制动时的温度变化对制动不稳定性影响较大,研究制动不稳定性影响因素及其制动不稳定时变特性具有实际工程意义。基于鼓式制动器四自由度接触模型,分别在Hypermesh和ABAQUS中建立鼓式制动器制动鼓和制动蹄总成模型与摩擦制动接触模型并进行试验验证;通过热机耦合动态分析,研究制动鼓温度对制动应力的影响;分析弹性模量和热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性的影响。分析表明：制动不稳定性是摩擦力耦合所致;制动过程中制动鼓温度与应力相互作用且均先快速上升后缓慢下降;鼓式制动器制动不稳定时变特性主要体现在不稳定模态个数及不稳定倾向系数（tendency of instability, TOI）值的变化,制动温度变化导致弹性模量变化,引起不稳定模态个数和TOI值略有变化,弹性模量对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较小;制动温度变化导致热膨胀系数变化,引起不稳定模态个数和TOI值先大幅降低后略有升高,热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较大。研究结果对改善汽车制动声品质具有一定指导意义。     

基于复特征值分析的某盘式制动器制动尖叫问题改进

以某车型出现2000 Hz制动尖叫问题的盘式制动器为研究对象,建立制动器的有限元模型。通过试验模态对有限元模型进行修正,应用复特征值分析技术,获取系统的复特征值和振型,并通过ODS测试确认与制动尖叫频率对应的不稳定模态。然后针对此不稳定模态,通过相关性分析量化制动器零件对系统不稳定模态的贡献,采用优化具有最大贡献量的零件几何结构来改善制动尖叫。最后通过SAE J2521台架试验验证此方法可行。     

基于台架NVH试验环境的制动器虚拟样机分析

针对NVH台架试验时某汽车鼓式制动器产生的制动抖动现象,在ADAMS软件中建立该鼓式制动器各部件模型、边界和载荷条件,以及NVH实验台相关模型,得到包含试验环境的虚拟样机模型。仿真分析拖滞制动工况时低频振动的激励源和传递特性。结果表明:制动抖动现象是因为摩擦衬片各部位和制动鼓接触不同步所致的低频振动,与制动压力和转速等因素有关;悬架的螺旋弹簧下端振动最大,减振器和衬套都起到了对振动衰减的作用。     

鼓式制动器摩擦尖叫的复模态模型与影响因素研究

针对某型号鼓式制动器,应用ABAQUS软件建立了摩擦尖叫有限元模型,通过零部件自由模态试验和制动尖叫台架试验验证了模型的正确性。在此基础上,进行了制动蹄摩擦衬片弹性模量、制动压力和摩擦系数对摩擦尖叫倾向性的影响分析;引入制动鼓与制动蹄间的接触压力分布特性,结合复模态理论,探索了前述因素对摩擦尖叫的影响的内在机制。     

消声片对汽车盘式制动器摩擦尖叫特性影响研究

建立某车型浮钳式盘式制动器有限元模型,通过有限元软件ABAQUS中的复特征值分析法,对比分析有/无消声片状态下制动系统的稳定性,探讨通过消声片改善制动摩擦尖叫的作用机理,并对消声片结构与制动摩擦尖叫之间的关系进行研究。结果表明,制动器的不稳定振动模态主要表现为制动盘的面外模态,同时伴随有制动卡钳、保持架以及摩擦片等的弯曲与扭转运动,制动尖叫噪声具有多频耦合的特性。在制动器中引入具有特定结构与材料形式的消声片能够有效降低系统的尖叫倾向和强度,尤其是在抑制低频尖叫方面效果显著。消声片基板存在一个最佳厚度值（0.5 mm）,使得减振降噪的效果达到最佳,过度增大或减小消声片基板厚度可能导致降噪效果减弱,使尖叫强度开始上升。对消声片表面进行开沟槽处理能够改变制动力的传递特性,使得制动界面接触应力分布更加均匀,界面能量堆积现象被削弱,从而改善制动系统的稳定性。以上分析结果对认识消声片的减振降噪特性以及其结构优化设计具有一定的工程指导意义。     

非对称制动压力对汽车低频制动尖叫的影响

针对汽车制动尖叫问题,建立汽车制动器有限元模型并基于能量馈入法开展其非对称性和对称性制动压力下的复模态数值仿真.结果 表明,耦合子系统的相对馈入能量能直接反映出各子部件的振型情况,当整体系统相对馈入能量的值接近0时,对应频率的复模态就无法被激发.对称性压力能够有效地降低活塞-卡钳的相对馈入能量,使制动器的复模态振型以制...     

圆筒式磁流变制动器结构与磁路耦合的优化设计

基于Bingham塑性模型,导出了圆筒式磁流变制动器的制动力矩公式,分析了结构与磁路的耦合关系．在此基础上,提出一种结构与磁路集成优化设计的方法;以最大化制动器制动力矩和最小化制动器质量为目标,建立磁流变制动器集成优化数学模型,采用ANSYS基于参数化有限元分析的优化技术进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳设计方案．仿真结果表明该设计方案既能满足制动力矩要求,又能满足磁路设计要求．最后分析了励磁电流与制动力矩的输入-输出关系．     

基于PLC的制动钳拖滞力矩检测系统设计

采用气体加压方式,基于PLC系统设计制动钳拖滞力矩的快速检测系统,实现制动钳拖滞力矩的在线检测。使用伺服电机加精密减速机实现制动盘匀速转动,高压调压阀加电磁阀实现压力的高精密控制和充、排气的自动控制;PLC数据采集模块实时采集气压和扭矩值,并在触摸屏显示测试曲线和测试结果。试验结果表明,检测系统的制动盘系统端面跳动为0.04 mm,空转力矩为0.3 N·m,满足制动钳拖滞力矩测试需求;相对于传统的液压检测系统,气体加压检测第1圈拖滞力矩平均值比液体加压方式大0.020 5 N·m,第10圈拖滞力矩平均值为比液体加压方式大0.020 2 N·m。综合检测数据与系统硬件参数,对检测系统进行不确定度分析,拖滞力矩检测系统的不确定度为0.028 N·m,满足检测要求。     

鼓式制动器结构振动尖叫问题综述

制动尖叫问题是当今工程领域研究热点。对近期鼓式制动器结构振动尖叫问题的研究工作进行回顾和总结,重点在于了解系统的动态特征及具体解决措施,希望能为工程人员解决实际问题提供方案。     

非线性接触状态下的盘式制动器制动噪声分析

针对盘式制动器的制动噪声问题,建立盘式制动器的动力学仿真模型。首先对盘式制动器制动时的瞬态结构进行分析,然后根据制动盘与摩擦片在制动过程中的接触状态,将制动盘与摩擦片之间的接触面划为4个具有各自特征的接触区域,每个接触区域对应不同的接触应力。仿真过程中,分别将各接触区域相应的接触应力作为输入载荷进行加载,通过复特征值法的有限元仿真分析,得到制动器不稳定模态的分布及其振型,进而得到可能产生制动噪声的频率。最后通过制动试验,验证仿真结果的正确性。结果表明,盘式制动器的制动过程是一种非线性的接触过程,过大的非均匀分布的接触应力及其非线性变化将导致制动噪声,噪声频率主要分布在1 500 Hz～2 100 Hz之间。     

简谐激励下制动器尖叫噪声的因素分析

为减小盘式制动器工作过程中产生的高频尖叫噪声,根据制动器工作原理建立动力学模型和三维实体模型,考虑到接触表面作用力的复杂性,针对接触表面的不平顺特性用谐波激励进行模拟,采用谐响应分析理论研究阻尼、相位差和正压力因素对尖叫噪声的影响。分析表明,增大系统阻尼既降低共振幅值又减小系统共振频率;适当控制谐波载荷的相位差能有效减小尖叫噪声;正压力的大小影响尖叫噪声的响度但与尖叫频率无关。从简谐激励角度对于尖叫噪声影响因素的研究对于改善制动系统工作状态,优化汽车的NVH特性具有一定理论和实践意义。     

基于模态频率特征的浮钳盘式制动器盘块间法向接触刚度辨识方法

盘式制动器广泛应用于交通工具和工业装备,在制动过程中出现的摩擦振动噪声和制动盘与制动块之间的接触摩擦作用有密切关系。由于受到多种因素影响,建立准确的制动器关键零件接触关系仍是当前制动器振动噪声研究的难点。基于接触刚度能够影响系统刚度从而改变制动盘模态频率的动力学特性,针对乘用车浮钳盘式制动器,提出一种基于模态频率特征的制动器盘块间法向接触刚度辨识方法。应用锤击模态试验测得不同制动压力条件下制动盘各模态的频率特征;基于ABAQUS软件建立约束条件下制动盘与制动块装配体的有限元模型,在1~10 kHz范围内对该模型进行前7阶面外模态频率分析,辨识得到制动盘与制动块之间的法向接触刚度,并对接触刚度变化原因进行了分析。结果表明,随着制动压力的增加,由于制动块摩擦材料的孔隙度减小,接触刚度增大;随着制动盘模态阶次的提高,由于制动盘与制动块在谐振状态时其接触面积发生变化,接触刚度会先增大然后基本保持不变。该方法可用于建立准确的制动器盘块间接触关系,以开展制动器振动噪声仿真分析,能够提高计算精度,保证分析结果的可靠性。     

基于盘-块间弹簧接触动力学模型的盘式制动器抖动改进设计

为了更加准确地量化制动抖动的产生,寻找降低抖动的方案,构造了一种盘式制动器盘-块间采用面分布式弹簧接触的动力学模型,并通过将仿真结果与台架试验结果进行对比来验证所构建的动力学模型的正确性以及适用性。从制动压力波动和制动力矩波动的计算表达式中找到制动抖动的关键影响参数,提出对制动卡钳结构和制动块背板结构进行改进的两种改进方案。同时,提出一种结合有限元分析与理论计算的参数确定方法确定改进后制动系统的参数。将改进后的制动器参数值输入到搭建的制动器Simulink模型进行仿真,获得改进后的制动压力波动和制动力矩波动的时域响应,并将其与改进前的仿真结果进行对比分析。研究结果表明,改进后制动系统的制动压力波动量比改进前减少了32.43%,制动力矩波动量比改进前减少了38.50%,说明所提出的制动器结构改进方法在降低制动抖动方面是有效的。     

电子机械制动器结构参数的优化设计

在分析电子机械制动器执行机构工作原理的基础上,建立了电子机械制动器的数学模型.运用ADAMS仿真软件,对影响电子机械制动器稳定性的制动钳和滚珠丝杠的刚度进行了仿真实验.结果表明:制动钳和滚珠丝杠的刚度值相差越大,制动系统越稳定,制动效果越明显.     

制动力矩波动引起方向盘抖动的传递途径试验研究

通过制动抖动整车道路再现试验和dynamo试验台的制动器台架试验研究，确定了制动器制动力矩的低频波动（BTV）向方向盘传递的主要路径，并考察了传递路径中各个零部件对制动抖动的吸收与放大，为寻求传递途径的衰减控制措施奠定了良好的基础。研究表明，制动力矩波动传递的主要过程是制动力矩经过轮胎地面耦合作用，经过悬架系统传递到转向横拉杆并最终传递到方向盘，制动抖动在传递过程中整体衰减，但是在局部存在放大现象，机械结构上的放大对抖动的传递有很大的影响。     

基于PLC的随速变压停车制动设计与实现

1∶1列车制动试验台能按不同速度、不同制动力和不同制动模式进行多次循环制动试验.随速变压停车制动设计通过1∶1列车制动试验台考察速度为200km/h的CRH2型动车组原装进口拖车轴装制动器的摩擦磨耗性能,利用LabVIEW与下位机PLC之间的串行通信.通过PLC进行PID调节,控制各种执行部件动作.实验表明,控制系统能够实现闸片在各个不同制动条件下达到随速变压停车制动.同时,上位机接收PLC返回的各种信号,可分别按照中国、美国铁路协会(AAR)、国际铁路联盟(UIC)、日本铁路标准(JRS)等标准对试验数据进行处理,得出相应的试验报表并打印出来.