汽车盘式制动器多目标函数优化设计

制动力矩与制动温升是汽车盘式制动器设计中两个重要参数,对汽车制动器的安全性有着重大影响。文中针对汽车盘式制动器的设计建立了以制动力矩最大和制动温升最小为目标的优化数学模型,调用MATLAB优化工具箱中的遗传算法求解,取得了良好的优化效果。     

混合参数盘式制动器振动稳定性分析

针对汽车盘式制动器在制动过程中的噪声抑制问题,考虑制动不平衡量及制动器参数不确定性的影响,结合响应面法、有限元法与可靠性分析理论,提出了一种含混合参数模型的盘式制动器振动稳定性的可靠性分析方法。采用随机、不确定区间和模糊参数来描述制动系统的动态特性,建立含随机参数、不确定区间参数和模糊参数的盘式制动器系统不稳定阶次响应面代理模型,通过对系统振动稳定性的参数灵敏度分析获取其影响显著因子,在Design Expert软件中对制动时的振动稳定性进行可靠性分析,揭示了各因子二阶交互作用对其可靠度的影响规律。用该方法对某型汽车的钳盘式制动器进行验证,结果表明,含有混合参数的制动器系统在稳定性不理想的情况下,通过增加其支撑背板厚度或提高弹性模量,可以有效改善制动系统的稳定性。     

基于可靠性的混合不确定参数汽车盘式制动器振动稳定性分析

针对汽车盘式制动器的制动噪声抑制问题,基于可靠性分析理论,将响应面法与有限元复特征值技术相结合,提出一种混合不确定性参数下汽车盘式制动器系统振动稳定性的可靠性分析方法。该方法将参数不确定性引入到汽车盘式制动器的振动稳定性分析中,采用随机参数和区间参数对制动器系统进行描述,建立包含随机参数和区间参数的制动器系统不稳定特征值的响应面近似模型,实现分析模型的参数化,进而可对系统的振动稳定性进行参数灵敏度分析和可靠性分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,采用蒙特卡洛方法分析系统振动稳定的可靠性和参数灵敏度。结果表明存在不确定性参数的情形下,通过提高制动器支撑背板的支撑刚度,能有效可靠地改善制动器系统的振动稳定性,减小制动噪声的产生,分析方法对抑制制动噪声具有一定的工程指导意义。     

汽车盘式制动器性能测试台研发

介绍了一种新型盘式制动器性能测试台的研发和应用。测试台采用交流变频电机和行星齿轮减速器实现盘式制动器的连续回转,由电液伺服阀和二级增压缸进行制动压力的伺服控制。测试台可完成汽车盘式制动器的扭转疲劳、扭力破坏及制动钳高压耐久等性能试验。应用结果表明:较传统的制动器扭转疲劳试验台,该测试台更接近盘式制动器实际工况,试验数据为该类产品设计和性能优化提供了有效参考。     

基于时变不确定性理论重载盘式制动器设计方法研究

为了解决传统盘式制动器设计过程中出现的设计保守与时效性差等问题,提出一种基于时变不确定因素的盘式制动器可靠度计算模型,并以盘式制动器制动距离和制动温升作为制动性能的限制条件得到盘式制动器时变不确定性的设计方法。分析结果表明,通过对盘式制动器重新设计计算后,制动距离可靠性与制动温升可靠性均达到可靠性要求;通过对重新设计的盘式制动器进行有限元分析后,发现重新设计模型强度及温度场分布满足使用要求。     

基于模糊优化方法盘式制动器优化设计

盘式制动器作为载重车辆重要的制动装置,其优化中存在诸多的模糊因素,这些因素对提高制动器的性能具有重要影响。基于盘式制动器的结构特点和制动过程特点,以制动器制动过程时间最短为主要优化目标,以制动盘厚度最小为次要优化目标,搭建盘式制动器通用设计的模糊优化数学模型。考虑到摩擦因数的不确定性及各约束边界的模糊性,运用模糊评判和模糊优化方法确定了摩擦因数及各相关参数。结果表明:通过模糊优化设计,制动时间显著缩短约5%,制动盘厚度也有所减小约9%;搭建盘式制动器试验台,对优化设计前后制动器制动时间进行对比,结果表明优化设计的有效性和可靠性,对盘式制动器的设计制造具有一定的实际指导意义。     

基于ABAQUS的盘式制动尖叫分析

盘式制动啸叫问题依然是车辆领域的一大难题。针对盘式制动尖叫发生的普遍性,简化盘式制动器的模型,基于ABAQUS进行复特征值分析计算,预测出盘式制动器的尖叫频率,并通过结构参数的方法分别分析了制动转速、制动压力、摩擦系数、以及制动盘刚度对制动尖叫的影响。再通过结构优化,通过仿真对比验证这种方法的可行性。最后,通过制动台架试验,得到实验中的啸叫频率,从而验证仿真的可行性。本研究的工作有助于理解和揭示汽车盘式制动器制动尖叫的产生机理。     

矿井提升机无轴式盘式制动器结构优化设计

提升机作为矿井关键的机械工艺设备,提升机盘式制动器失效会带来许多安全隐患,因此,有必要分析和提高盘式制动器的制动性能.通过对常用的无轴式盘式制动器的结构进行分析研究,采用有限元数值模拟分析方法,以制动正压力和有效制动时间为优化目标参数.对常用无轴式盘式制动器结构进行优化设计,有限元仿真分析结果显示,优化后的无轴式盘式制动器结构的正压力数值提升,有效制动时间延长,达到了结构优化设计目的,也使提升机制动器工作性能更加优异.     

城市公交车用气压盘式制动衬块的开发应用

城市公交车用气压盘式制动器(ADB)是汽车制动器发展的趋势。ADB对盘式制动衬块有很高的技术要求。采取了一系列技术措施,解决了高温摩擦性能稳定性和物理性能等问题,探索了盘式制动衬块的测试项目和方法。     

7座MPV前轮液压浮动嵌盘式制动器设计

汽车制动系统是汽车各个系统中最为重要的系统。如果制动系统失灵,那么结果将是不可想象。整个制动过程实际上是把汽车的动能通过摩擦转换为热能并挥发出去,当制动器制动时,通过液压装置产生巨大制动力来使汽车停止下来。本文主要以市场已经上市的某款具体车辆作为参照车型,建立了制动器参数计算模型,对液压盘式制动器的进行参数化设计,最后通过CATIA软件完成制动器各个零部件的建模,并装配成型,通过DMU运动机构分析整个制动过程,实现整个制动器的建模。     

Neural network prediction of disc brake performance

An automotive brake's performance results from the complex interrelated phenomena occurring at the contact of the friction pair. These complex braking phenomena are mostly affected by the tribochemical properties of the friction material's ingredients, the brake disc properties, and the brake's operating regimes. In this paper, the synergistic effects of the friction material's properties, defined by its composition and manufacturing conditions, and the brake's operating regimes on the disc brake factor C variation have been modelled by means of artificial neural networks. The influences of 26 input parameters, determined by the friction material composition (18 ingredients), its manufacturing conditions (5 parameters), and the brake's operating regimes (3 parameters) on the brake factor C variation, have been predicted. The neural model of the disc brake cold performance has been developed by training 18 different neural network architectures with the five different learning algorithms. The optimal neural model of disc brake operation has been shown to be valid for predicting the brake factor C variation of the cold disc brake over a wide range of brake's operating regimes and for different types of friction material.     

电磁旋转涡流制动特性分析和力矩模糊控制方法研究

运用理论分析法和有限元计算方法,研究电磁旋转涡流制动器的制动特性。介绍制动器的基本结构与工作原理,并结合磁路分析法与分层理论,推导出制动盘中的涡流密度及涡流损耗公式,解析得到制动力矩的理论公式。结果显示,制动力矩同线圈匝数及励磁电流乘积的平方成正相关,而且受气隙长度、制动盘厚度、电磁材料的磁导率与电导率影响;建立旋转涡流制动器的三维有限元模型,验证了理论结果的有效性,并进一步研究制动器的几何参数与电磁参数对制动特性的影响规律,得到适用于列车紧急制动工况的制动器参数;根据制动特性曲线建立制动器的参数模型,设计了模糊控制器以改善高速区间内列车制动的平稳性。所提出的制动力矩理论推导、制动特性分析及控制器设计方法可以为涡流制动器的总体设计及优化研究提供借鉴。     

基于ANSYS的制动盘模态分析

制动盘作为盘式制动器的关键部件,在制动过程中发生的振动对其工作性能有较大的影响,为了准确把握其振动性能特性,采用有限元方法建立制动盘部件有限元模型,并对其进行自由模态分析和约束模态分析,研究得到了制动盘前六阶固有频率和振型,并确定了制动盘的薄弱模态,研究结果为制动盘的选材和设计提供了一定的理论参考。     

带式制动器瞬态温度场的有限元分析

依据传热学理论和带式制动器的结构特点,建立了制动带瞬态温度场数值模拟三维有限元计算模型,用有限元分析软件MSC.Marc进行了紧急制动工况下瞬态温度场的分析计算,获得了内部温度场分布规律;分析了摩擦片不同性能参数对温度场分布规律的影响,为带式制动器的优化设计提供参考。     

Thermal behavior of full and ventilated disc brakes of vehicles

Braking is a process which converts a vehicle’s kinetic energy into mechanical energy which must be dissipated in the form of heat. During the braking phase, the frictional heat generated at the interface of the disc and pads can lead to high temperatures. This phenomenon is even more important than the tangential stress. The relative sliding speeds during contact are also important. The prediction of surface temperature for a brake rotor is regarded as an important step in studying brake system performance. The frictional heat generated on the rotor surface can influence excessive temperature rise which, in turn, leads to undesirable effects such as thermal elastic instability (TEI), premature wear, brake fluid vaporization (BFV) and thermally excited vibrations (TEV). The objective of this study is to analyze the thermal behavior of the full and ventilated brake discs of the vehicles using computing code ANSYS. The modeling of the temperature distribution in the disc brake is used to identify all the factors and the entering parameters concerned at the time of the braking operation, such as the type of braking, the geometric design of the disc and the material used. The results obtained by the simulation are satisfactory compared to those of the specialized literature.     

基于MATLAB/GUI的汽车制动系统计算分析

基于MATLAB/GUI开发了汽车制动系统设计与性能评价软件,软件分为2个模块:汽车整车制动性能模块和制动系统制动能力计算分析模块,以某车型为例,与实际测量数值对比,从而验证了该软件的可靠性与实用性。     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。     

块闸提升绞车现场改造方案探讨

针对提升绞车块闸制动安全性能存在不足,必须更换为盘闸制动方能继续使用的问题,提出了采用在原绞车主轴装置上加装制动盘部件的方案:先在厂内焊接制动盘部件,然后到安装现场车削和磨削制动盘,从而完成块闸提升绞车的改造工作。     

列车气动夹钳制动特性仿真及试验研究

气动夹钳的输出特性对保障列车安全制动起到至关重要的作用。以上海地铁11号线RZSS型气动夹钳为例,基于MATLAB和ADAMS联合仿真技术建立了其虚拟样机模型,并仿真分析了RZSS型气动夹钳在常用制动及停放制动工况下的制动缸压力建立过程、制动力输出特性、出闸灵敏度等工作特性;同时结合线路及车辆参数,对RZSS型盘式制动器进行了系统理论计算与校核;最后进行了部件例行试验测试,试验结果验证了计算机仿真与理论计算的正确性,为传统轨道车辆制动系统设计和气动夹钳结构优化提供了参考依据。     

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

针对某通风制动盘制动抖动情况，采用正交试验设计方法，得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动，对比分析优化前后制动盘的热变形差异，得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性，并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明：通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径；盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小，制动抖动越小。