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。     

可变外激励下制动器低频振动的实验与数值仿真

在实验和数值仿真的基础上,利用三自由度模型来预测制动系统的动力响应,即可变外激励下的制动器低频振动。实验中制动器参数可调,外激励可变。采用事件驱动法对制动器低频振动进行数值仿真,实验和数值仿真中均可测得制动器低频振动,证明数值模拟结果可靠。通过实验与数值仿真观测制动系统参数变化以及外激励对其低频振动的影响,发现制动系统低频振动对其自身参数改变十分敏感;同时,选取适当形式的外激励可以抑制制动器的低频振动。     

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Kriging代理模型鼓式制动器稳定性的优化设计

针对鼓式制动器出现的制动噪声问题,引入Kriging代理模型,对鼓式制动器稳定性进行优化设计。采用最优拉丁超立方设计(optimal Latin hypercube design, Opt LHD)生成样本点数据,代入鼓式制动器有限元模型进行求解,生成Kriging代理模型和进行代理模型的精度检验。以摩擦衬片、制动鼓和制动蹄的杨氏模量为设计变量,以加权不稳定倾向系数为目标函数,建立了鼓式制动器稳定性的优化设计数学模型。采用多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm, MIGA)进行优化设计。结果表明:引入Kriging代理模型可以大大提高鼓式制动器稳定性优化的求解效率;通过优化设计能够提高鼓式制动器的稳定性,抑制制动噪声。     

摩擦制动低频振动噪声的研究现状

通过分析总结过去几十年的研究文献,从试验研究和理论研究两方面来详细介绍汽车摩擦制动引起的低频振动噪声的国内外研究现状,其中重点介绍了制动颤振和制动抖动两种低频制动噪声和振动的产生机理、理论建模和实验研究工作。最后,对有效解决摩擦制动产生的低频振动和噪声的技术和方法进行了展望并提出建议。     

鼓式制动器设计计算研究

制动性能是摩托车行驶安全性的重要指标。摩托车制动性能的好坏直接关系到摩托车行驶的安全性,同时也直接影响到摩托车动力性的充分发挥。摩托车的动力性越好,对制动性能的要求越高。常用的制动结构形式有两种,盘式制动器和鼓式制动器。鼓式制动器制动效能高、结构紧凑、价格便宜。摩托车上通常使用领从蹄式制动器,本文仅讨论内涨鼓式领从蹄制动器的设计。     

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。     

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。     

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。     

盘式制动器高频振动的主动控制

为了降低制动器制动过程中产生的高频振动,通过对盘式制动器振动进行动力学建模,采用AFC(Active Force Control)控制理论与PID控制理论相结合,构造出有效的振动控制参数和AFC控制器。利用MATLAB /Simulink仿真平台,对AFC与PID联合控制下的制动器振动进行仿真,并与自由状态下的制动器振动进行对比分析。通过分析得到[α≤0.022]的情况下PID与AFC联合控制下制动盘在2 s左右振幅趋于稳定,制动盘振动幅值从[1×10-3 m]降低到[1×10-6 m]左右;而当[α>0.022]时AFC与PID联合控制会增大制动盘振动幅值。通过这种主动控制方法的研究为降低盘式制动器高频振动,进而降低高频振动引起的噪声,提高汽车NVH性能提供了依据。     

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。     

M型沟槽仿生制动盘的减振降噪性能研究

随着汽车工业的发展,盘式制动器的制动稳定性及安全性受到广泛的关注。在盘式制动器的制动过程中,制动盘表面加工形式以及制动条件对制动盘的振动,噪声都会有直接的影响。首先对制动盘表面进行仿生设计。利用鸟类翅膀在飞行过程中具有阻力小的特点,使用MOPA激光器在制动盘表面加工出4种不同数量及深度的M型沟槽。使用洛氏硬度计制动盘盘面进行硬度测试,分析M型沟槽对其硬度的影响。在LINK3900台架实验设备上进行NVH台架实验,对比分析不同工况下M型沟槽对制动噪声和制动卡钳振动的影响,确定较好的设计方案。     

制动力作用下驾驶室抖动的试验研究

摘 要：为了解决某重型车辆驾驶室抖动问题,通过制动抖动整车道路再现试验研究,分析了抖动现象的特征,确定了制动力作用下驾驶室抖动振动的传递路径,得出了车架悬架系统X、Y方向限位刚度不足是导致驾驶室抖动的主要原因。在上述分析的基础上对车辆抖动问题提出了解决方案,并对原车进行了试验验证,结果表明本文所提出的解决方案很好地解决了驾驶室制动抖动问题,同时验证了本文分析的合理性和可行性。     

转矩扰动激励下盘式制动器非线性振动分析

基于汽车盘式制动器单自由度模型研究转矩扰动对其非线性振动的影响。依据Stribeck模型分析盘式制动器的振动模式和不同模式下的平衡点及稳定性。在未受转矩扰动激励下,制动器可能表现为滑动、滑-擦边、粘-滑-擦边等多种振动形式,且粘滞擦边振动会引起小幅振荡行为。周期性的转矩扰动可将原本的振动分为两部分,且在最值处出现转换。转矩扰动会影响粘滞运动和滑动运动的过渡边界,导致振动行为更加复杂。转矩扰动频率的改变同样可导致制动器出现滑动和粘-滑运动等。无论是否受到激励,随着制动压力的增加,制动器的振幅都将逐渐增加;在相同制动压力下,当制动器受到转矩激励时,振动幅值大于未受激励情况。研究可为揭示转矩扰动对制动器振动的影响机理提供参考。     

汽车制动抖动机理及改善研究

为分析DTV和悬架衬套刚度对制动抖动的影响,通过整车道路试验研究了制动抖动时频特征,基于快速傅里叶变换对DTV数据进行了频次分析,利用多体动力学方法计算了悬架系统模态。研究表明：制动抖动整车道路试验的振动加速度频谱具有阶次特征;DTV数据频次分析的频域成分以一次和二次DTV为主,这与制动抖动能量集中在一阶和二阶频带的特征吻合,降低频次DTV幅值对控制制动抖动的振源激励有重要作用;前悬纵向模态是制动激励被放大的原因,前下控制臂后点衬套侧向刚度越高,模态特征值越高,制动抖动程度越轻,合理匹配悬架衬套刚度能有效改善制动抖动。     

汽车制动抖动机理及改善研究

为分析DTV和悬架衬套刚度对制动抖动的影响,通过整车道路试验研究了制动抖动时频特征,基于快速傅里叶变换对DTV数据进行了频次分析,利用多体动力学方法计算了悬架系统模态。研究表明：制动抖动整车道路试验的振动加速度频谱具有阶次特征;DTV数据频次分析的频域成分以一次和二次DTV为主,这与制动抖动能量集中在一阶和二阶频带的特征吻合,降低频次DTV幅值对控制制动抖动的振源激励有重要作用;前悬纵向模态是制动激励被放大的原因,前下控制臂后点衬套侧向刚度越高,模态特征值越高,制动抖动程度越轻,合理匹配悬架衬套刚度能有效改善制动抖动。     

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。     

基于虚拟仪器的汽车制动器制动噪声问题的研究

本文利用虚拟仪器技术,进行了汽车制动器制动噪声问题的研究,给出了汽车制动器振动噪声测量、信号分析、声源识别的测试分析方法。通过分析大量试验数据,找出了盘式制动器制动噪声产生的原因,为该制动器的优化设计提供了依据。     

桑塔纳2000轿车制动系统设计

本次设计题目为santana2000轿车制动系统设计。说明书中首先介绍了汽车制动系统的现状、发展以及制动系统方案的分析与选择,并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构特点及优缺点进行分析。确定本设计方案采用前盘后鼓式的双回路制动系统。本设计还根据桑塔纳2000轿车的车型特点进行参数选择。说明书中还主要介绍了前后制动器的设计计算,制动器主要部件的参数选择,制动驱动机构的设计计算以及对确定选用X型管路布置等进行介绍。说明书的最后对本设计的制动性能进行了全面分析。