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偏磨状态盘式制动器刚柔耦合动力学分析
| 论文题名： | 偏磨状态盘式制动器刚柔耦合动力学分析 |
| 关键词： | 汽车盘式制动器;制动尖叫噪声;刚柔耦合;动力学分析 |
| 摘要： | 制动器在制动过程中产生的制动尖叫不仅对环境造成噪声污染，而且影响车辆的乘坐舒适性，降低车辆品质，甚至对人们的身心健康造成严重的影响，一直是汽车行业研究的重点问题之一。 制动尖叫噪声研究的数值方法主要有瞬态动力学分析和复特征值分析两种方法，然而复特征值法在精度方面存在不足，瞬态动力学则需要耗费大量的计算与时间成本。因此本文提出刚柔耦合动力学分析的研究方法，以盘块摩擦试验装置和浮钳盘式制动器作为研究对象，采取从简单到复杂、从理论到试验的研究思路，构建刚柔耦合多体模型，分析其计算精度与计算效率，形成能够降低计算规模、适用于制动器尖叫噪声研究的刚柔耦合多体动力学分析方法。主要研究内容如下： 首先，应用有限元软件，对盘块摩擦装置和浮钳盘式制动器的零件，进行模态分析，并与锤击试验得到的模态结果进行对比。仿真结果与试验结果具有良好的一致性。 其次，针对盘块摩擦制动装置和盘式制动器装配体的有限元模型，进行多柔体瞬态动力学分析，提取系统的动力学响应；同时考虑到部分零件模态特性对制动尖叫影响较弱，将其设置为离散刚体，构建刚柔耦合动力学模型，作进一步分析。结果表明，刚柔耦合模型不仅降低了计算规模，而且分析结果精度较高。另外通过盘块摩擦装置的台架试验验证了刚柔耦合模型瞬态动力学分析结果的准确性。 再次，在刚柔耦合多体模型的基础上，探究制动块偏磨现象的形成原因。仿真分析结果表明，在摩擦力以及制动盘旋转力矩的共同作用下，制动块接触界面的前缘区域所受到的应力显著高于其后缘区域，导致制动块的接触压力分布不均，出现制动偏磨现象，与试验结果一致。 最后，基于刚柔耦合瞬态动力学分析方法，开展摩擦系数、制动压力以及制动盘旋转速度等对盘式制动器尖叫噪声影响的仿真分析。结果表明，摩擦系数对振动系统稳定性的影响较大，随着摩擦系数的增大，系统振动幅值的变化也更加剧烈，从而更容易出现制动尖叫噪声现象；制动压力以及制动盘旋转速度的变化对制动系统的稳定性无明显影响。 |
| 作者： | 丁海洲 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 吕红明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 盐城工学院 |
| 学位年度： | 2022 |
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