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汽车盘式制动系统粘滑运动的非线性动力学分析
| 论文题名： | 汽车盘式制动系统粘滑运动的非线性动力学分析 |
| 关键词： | 粘滑振动;盘式制动系统;非线性动力学;混沌运动;汽车工程 |
| 摘要： | 盘式制动系统的振动和噪声问题是一个复杂的动力学问题，一直备受关注。特别是噪声的产生机理尚不清楚。近年来研究结果表明，粘滑振动对噪声的产生起着非常重要的作用。在本论文中，我们着重研究了一种汽车盘式制动系统粘滑振动的非线性动力学特性。 本文主要考虑了系统沿着水平方向和径向两个方向的摩擦运动，把制动盘作为刚体对待，把制动片作为质点对待，分别建立了4自由度和5自由度的两个动力学模型。两个动力学方程右端项不连续，是一种典型的非光滑系统Filippov系统。用龙格库塔方法数值模拟了系统在径向和切向两个方向上的粘滑振动，特别是干摩擦引起的滑动分叉现象。 通过对四自由度制动系统的非线性动力学特性进行数值模拟，获得了由干摩擦引起的Grazing-sliding现象。结果表明，制动系统沿着制动方向的刚度系数和制动盘转动的角速度对系统运动状态的影响比较明显。随着上述两参数的变化，制动系统的运动状态经历了从无粘着现象的周期运动到每周期有一个或多个粘着现象的周期运动的复杂过程。在转换过程中，夹杂着粘滑不断交替的混沌运动。证明了粘滑现象只发生于低制动速度时，而当制动速度比较高的时候将不会有粘滑现象发生。制动盘的转速越低，粘滑的周期运动越容易出现，而且周期中粘着段的数量越少，系统振动振幅越小。在混沌运动中和频繁出现粘滑交替的周期运动中，振动的振幅越大。分析的结果对于我们从工程角度出发选择制动材料和设计制动系统结构以达到抑制噪声的目的有着很好的参考作用。 对五自由度制动系统模拟的是从某一时刻起，制动盘以某一初始转速运动，施加制动力的瞬态过程。重点考察了制动盘的转速以及制动盘与制动片的相对速度随时间的变化趋势，关注瞬态的非稳定的运动状态。数值结果表明，制动盘的转速逐渐趋于零，有时在零点附近有轻微波动；制动盘与制动片的相对速度在水平方向上变化复杂，表现为以下几种运动状态：包括相对速度穿越0值的无粘滑运动、穿越0值的粘滑运动、无穿越0值的粘滑运动，相对速度为0的粘着运动等；制动盘与制动片的相对速度在径向变化较单一。另外，系统的阻尼、水平方向上两物体的固有频率、制动力以及制动盘初始转速等因素对系统运动状态影响明显。研究结果对进一步研究盘式制动器的性能和影响制动过程的因素有一定借鉴作用。 |
| 作者： | 王吉 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 张伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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