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。     

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。     

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。     

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。     

织构表面影响制动盘材料尖叫噪声的试验及有限元分析

用电火花加工方法在列车制动盘试样表面上加工出不同尺寸径向均匀分布的沟槽,选用列车制动片材料为对磨副,采用面-面接触模式,对沟槽表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构化表面对摩擦尖叫噪声的影响,并在试验基础上利用复特征值分析法和瞬态动力学分析法进行数值模拟分析。试验与数值分析结果均表明相比原始未处理光滑表面,沟槽型表面织构能降低制动盘试样的界面摩擦尖叫噪声。制动片试样滑过沟槽织构表面并碰撞沟槽棱边时将引起摩擦力的波动,进而打断摩擦界面的连续接触并扰乱系统的连续自激振动,摩擦力和振动加速度无法形成连续的高频成分并最终降低摩擦尖叫噪声。     

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。     

盘式制动器制动尖叫热机耦合特性仿真分析

利用试验和仿真相结合的方法,对某车型前通风盘式制动器进行研究。基于多功能制动器动力学试验台架,分别对两套同型号制动器试件进行制动尖叫试验,基于有限元建立制动器热机耦合分析模型,在拖滞制动模式下进行仿真计算。分析研究表明,拖滞制动模式是一个明显的热机耦合过程,其热机耦合效应与减速制动模式具有很多共同点。热机耦合效应对制动尖叫影响较大,考虑热机耦合效应有利于提高尖叫预测精度,并能够反映制动尖叫的时变特性。     

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。     

对一盘式制动器高频尖叫及抑制的分析

针对某制动器存在的13kHz高频尖叫、在制动片上安装了消声片及对摩擦片形状进行加槽和倒角后仍得不到抑制的问题,通过对其建模和应用该课题组研究确立的系统分析方法,包括复特征值分析、子结构模态构成分析、子结构模态参数灵敏度分析以及能量馈入分析方法等,进行了系统分析,找出了影响该阶高频尖叫的关键子结构的关键模态,指出了修改方向,通过优化设计方法给出了修改部件,并得到了模拟验证。     

一种新型鼓式制动蹄总成分段试验夹具

通过对GB/T 22309-2008《道路车辆制动衬片盘式制动块总成和鼓式制动蹄总成剪切强度试验方法》标准中对鼓式制动蹄总成剪切强度试验要求的解析,以及目前广泛应用的鼓式制动蹄总成剪切强度试验夹具的分析,剖析了其存在的问题,及与标准要求存在的不符性.创新设计制造了一种新型鼓式制动蹄总成分段试验夹具,满足相关标准要求,消除目前试验中夹具存在的不足之处,实现试验夹具符合标准要求,提高了测试效率和测试准确性.     

盘式制动片的特征参数对制动噪声的影响

构建了一个质量集中参数模型来研究耦合摩擦力对产生制动啸叫的影响，从理论模型复域特征值的研究可以揭示出产生啸叫噪声的本质原因。利用构建的质量集中参数模型对盘式制动片的各项特征参数进行了研究，由此推导出获得稳定频域响应的概念设计思路，对制动系统的有限元优化设计提供了很好的途径。     

Fault isolation through test data analysis

The Turbine Research Facility recently experienced a mechanical failure resulting in contact between the eddy current brake’s drum and coils. A review was conducted to determine the cause and determine contributing factors that led to the failure. The structural analysis combined with an analysis of the test data identified the failure mechanism and damage progression. There was a high degree of shaft misalignment that led to a higher rotor dynamic and drum structural response. The drums displacement precipitated contact whose friction prevented the motor’s torque from accelerating the rotor through the resonant condition. Recommendations for condition monitoring are included in the report.     

轮轨横向滑动稳定性对曲线啸叫噪声的影响

车轮相对于钢轨发生横向滑动时,轮轨接触面上的摩擦力变化会引起曲线啸叫噪声。因此首先建立了车轮的状态空间模型和轮轨接触摩擦模型,对轮轨横向接触过程采用4阶Runge-Kutta法进行了时域分析,研究了如横向滑动速度、接触力、阻尼等因素对滑动过程稳定性的影响,并结合实例计算进行了验证,最终得出结论:轮轨横向滑动过程出现不稳定的主要原因是接触面间摩擦系数变化引起的自激振动;当车轮阻尼大于等效阻尼临界值时会使滑动过程稳定;轮轨间的垂向刚度和阻尼会使系统不稳定频率与车轮模态频率产生偏移。     

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-销系统摩擦尖叫的多柔体动力学模型

基于有限单元和多柔体动力学理论,利用HYPERWORKS和ADAMS软件,建立了盘-销系统的多柔体动力学分析模型。在利用台架试验验证模型正确性的基础上,通过分析了摩擦系数、铝棒长度和法向力大小对摩擦尖叫的影响发现：只有当铝棒具有适当的长度,并且施加合适的法向力时,盘-销系统才会在一定的摩擦系数范围内产生高频振动。     

Friction and wear of brake systems

The contact area in brake systems shows characteristic structures. With respect to wear an equilibrium of flow of growing and destruction of hard patches is to be found on the contact surface. These patches modulate the friction coefficient of the brake system. The paper deals with this principal wear mechanism of brake pads which leads to a new type of differential equation of second order for the dynamic friction coefficient describing the stationary and transient friction behaviour of brake pads. Many known effects of friction in such systems are covered by the solutions of this new model.     

Wear behaviour of organic asbestos based and bronze based powder metal brake linings

Bronze based brake linings, were produced by powder metallurgy technique and their wear behaviour was investigated and compared to that of asbestos ones. Bronze powders were compacted under 350, 500 and 600 MPa pressures and sintered at 810 °C in ammonia atmosphere for 75 min. For the same friction distance, it was determined that temperature increase in the bronze based brake linings was lower than that of asbestos based ones. However, higher wear rate was observed in the bronze based brake linings. Moreover, thermal conductivity was decreased with high porosity level with low densities. Although, friction coefficient remained the same during breaking, an increase in wear resistance was observed.     

制动工况参数对制动盘摩擦温度场分布的影响

车用盘式制动器是车辆中的重要零件。在紧急制动过程中,制动压力、整车参数以及轮胎与路面间附着系数之间的关系对制动器摩擦温度场分布有重要的影响。通过有限元仿真,探讨不同制动工况参数对瞬时温度场分布的影响。结果表明：如果忽略制动过程中摩擦热流强度的变化,会给温度场模拟带来较大的偏差。制动初始动能和摩擦力增长过程是影响盘表面温度场的关键因素。