利用不稳定系数TOI分析盘式制动器噪声

针对某型号车辆前轮盘式制动器低速制动时出现的制动噪声现象,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及摩擦衬块组成的盘式制动器有限元模型。通过对关键零部件自由模态仿真分析和模态的锤击试验,验证有限元模型的准确性。利用复特征值法,结合系统不稳定系数TOI,分析摩擦因数、材料弹性模量、制动衬块厚度参数变化量对盘式制动器制动噪声特性参数的影响规律。优化制动盘和摩擦片的结构,装车试验后解决了制动噪声问题。     

某车型盘式制动器制动噪声优化分析

结合复模态分析理论和有限元法,通过Abaqus软件,建立某车型盘式制动器的有限元模型,计算出该模型20 k Hz以内的复模态,根据复特征根实部为正值判断出制动器产生不稳定性,即在制动的时候有发生制动噪声的倾向。计算结果和测试结果比较吻合,验证了模型的准确性。提出了针对制动钳体和摩擦片结构的改进措施,对改进后的模型进行分析,结果表明:改进后的制动器没有出现不稳定模态。     

基于响应面法的汽车盘式制动器稳定性优化设计

针对汽车制动噪声的抑制问题,将响应面法与优化技术相结合,提出一种降低系统复模态的不稳定系数以提高汽车盘式制动器系统稳定性的优化方法。该方法基于制动器的振动稳定性原理建立有限元分析模型,通过拉丁超立方试验方法采样,结合最小二乘法构建制动器系统复模态的二阶响应面近似模型,以制动器几何结构参数为设计变量,制动器复模态的不稳定系数为设计目标,采用遗传算法对响应面近似模型进行优化。对某车的浮钳盘式制动器的分析和优化算例表明,采用该方法对汽车盘式制动器的稳定性进行分析和优化,能大大提高优化效率的同时有效降低系统复模态的不稳定系数,从而提高制动器的稳定性,减小制动噪声产生的可能,达到改善汽车振动噪声与舒适性的目的。     

转向节特性对盘式制动器尖叫影响的研究

考虑到目前关于盘式制动器尖叫噪声的仿真研究通常忽略了转向节的影响,建立包含转向节部件的盘式制动器有限元模型,利用复特征值分析法对该制动器的振动尖叫特性进行预测分析,重点探讨了转向节的特性对制动尖叫行为的影响.结果表明增大摩擦因数会增强制动系统产生尖叫的倾向和强度,转向节对制动系统不同部件之间的耦合具有重要影响,其模态将会诱导制动尖叫噪声的产生.当模型忽略转向节时,尖叫预测结果可能出现"过预测"和"欠预测"的现象.转向节刚度增大会诱导更多频率的不稳定振动产生,同时增大系统的振动尖叫强度.由于转向节和盘毂之间并没有存在明显的摩擦运动,因此转向节-盘毂连接处的摩擦因数并不会对系统的制动尖叫行为产生重要的影响.以上研究结果为认识制动尖叫的产生机理及提出合理改善尖叫措施提供依据.     

面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析

结合复模态分析理论和有限元法,在ANSYS平台上,利用自定义的摩擦单元实现了制动盘和制动块间的摩擦耦合,并用约束方程实现了盘式制动器中其它部件间的连接,建立了盘式制动器的有限元模型.最后以某典型盘式制动器为例计算了18kHz以下的复模态,并分析了其与制动噪声的关系.     

盘式制动器制动噪声分析

针对某型号盘式制动器,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及两个摩擦块组成的简化有限元模型,通过各零件的自由模态有限元分析,得到各部件的固有频率,并开展其模态的锤击试验,对比验证了简化有限元模型的正确性。基于有效的有限元简化模型和复模态理论,进行复特征值有限元分析,并对比了制动噪声台架试验检测的不稳定频率与有限元分析结果,两者具有较好的一致性。     

盘式制动器复模态摩擦耦合制动稳定性分析

为研究影响汽车制动噪声的因素,以通风盘式制动器为研究对象,应用有限元软件ABAQUS,建立制动尖叫有限元模型,通过自由模态试验及制动尖叫台架试验验证了模型正确性,进行复特征值分析和自由模态分析,探讨系统部件自由模态与摩擦耦合模态的关系,摩擦系数及制动系统关键部件刹车盘刹车片的弹性模量对制动稳定性的影响,结果显示在摩擦耦合作用下,系统中固有频率接近的部件产生模态耦合,导致系统不稳定振动;系统摩擦系数越大,摩擦耦合程度也越大,系统不稳定性越大,但主振频率不变;刹车盘和刹车片弹性模量增大分别起到增强和削弱摩擦耦合对系统不稳定性的影响。     

摩擦片偏磨引起的汽车制动低鸣噪声

建立后盘式制动器有限元模型,对其进行制动低鸣噪声的有限元复特征值分析。根据系统的负阻尼比预测系统出现制动噪声的趋势。利用该模型,研究摩擦片切向偏磨对制动噪声的影响。研究结果表明,切向偏磨是引起制动低鸣噪声的主要原因。当偏磨量大于0.5 mm时,系统的负阻尼比突变,说明发生制动低鸣噪声的可能性极大;同时该噪声的出现与制动压力、摩擦滑动方向、摩擦因数有特定的关系。该计算结果与噪声试验结果完全一致,为消除该制动低鸣噪声提供了理论依据和指导。     

考虑不确定性的制动器制动稳定性优化

制动器在制动过程中由于载荷、环境等因素的影响会产生不同程度的噪声,为了提高制动器的制动稳定性,提出了一种考虑不确定性的制动器摩擦副结构优化方法。基于复特征值法,建立摩擦副系统稳定性模型并给出摩擦副系统阻尼比;考虑摩擦因数等参数不确定性,建立了实部和虚部响应面模型,进行了实部值敏感度分析。通过对给定实例进行有限元分析,将有限元分析结果与拟合实部值结果对比,发现两者差异不大,验证了文中优化方法的可靠性,为后续制动器的工程应用提供理论依据。     

基于盘／销装置的摩擦尖叫噪声研究

为了研究摩擦尖叫的产生机理,利用汽车制动盘、摩擦材料及铝合金圆销设计了一种长度可调的盘／销摩擦试验装置,进行了不同销长的摩擦尖叫试验。基于盘／销零件的约束模态试验结果,建立了装置的有限元模型。利用复特征值分析方法研究了销长、摩擦因数、载荷、速度和材料特性等因素对摩擦尖叫噪声的影响。结果表明：当圆销和制动盘间弯曲模态频率相近时会形成模态耦合,系统不稳定,产生摩擦尖叫噪声;通过改进系统结构、适当降低摩擦因数和调整材料特性可以减轻或消除摩擦尖叫。     

基于复模态有限元的湿式制动器制动噪声预测研究

针对湿式多片盘式制动器在制动过程中产生振动噪声的问题,通过引入制动器摩擦片和对偶钢片之间的阻尼和刚度,考虑摩擦片和对偶钢片之间由于时滞引起的微小相对位移以及相对位移所产生摩擦阻力的影响,及制动部件的接触摩擦关系,利用非线性接触运动学,提出了湿式制动器制动噪声分析模型,并用复模态有限元仿真分析去验证这种模型的准确性。结果表明,该模型能够较准确地预测制动系统发生制动噪声的趋势,具有重要的工程意义。     

约束对盘形制动摩擦噪声影响的有限元研究

建立了铁路车辆盘形制动装置的三维实体有限元模型，分别为该模型中的制动盘、闸片和夹钳等部件设置了不同的材料特性。利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力，摩擦力取为线性弹簧力与摩擦因数的乘积。通过对系统有限元运动方程进行复特征值分析，根据复特征根实部为正值判断系统发生失稳的模态，这也是可能产生摩擦噪声的模态。仿真结果显示，系统的约束条件对摩擦噪声的形成有显著的影响。改变模型的约束条件，可以抑制制动系统的摩擦噪声发生趋势，说明通过优化设置约束条件来提高摩擦系统的运动稳定性从而抑制摩擦噪声的发生是可行的。     

一种基于盘式制动器振动复特征值分析的噪声抑制方法

以某车型盘式制动器出现的3 000 Hz制动噪声问题为研究对象,通过在台架上复现该频率噪声,利用激光多普勒测振技术获取该噪声频率下的工作变形模式(Operational Deflection Shape, ODS)。建立制动器的有限元模型,通过试验模态对有限元模型各部件材料参数进行标定,应用复特征值分析技术,获取系统不稳定模态的频率和振型。结合激光测振得到的振型结果通过相关性分析确认当前复特征值分析模型对该频率噪声的有效性。然后,针对此不稳定模态进行子结构贡献量及子结构模态贡献量分析并提出相应的优化方案,并对优化方案进行了台架试验且验证此方法有效。     

高速制动啸叫主要影响因素的仿真与实验研究

基于高速盘式制动器的简化有限元模型,利用Abaqus进行复特征值仿真分析,对引起制动啸叫的主要影响因素进行研究。仿真结果表明:低速、高压、摩擦因数-速度曲线负斜率和高摩擦因数情况下,发生制动啸叫的可能性较大。通过不同制动速度和压力的制动实验验证了仿真研究结果的正确性。研究将对有效预防和控制制动啸叫具有指导意义。     

桐庐宇鑫成功研发出新型摩擦材料刹车片

制动器衬片一般由钢板背板、黏接隔热层和摩擦材料组成。随着汽车车速的提高,对制动器衬片的性能提出了更为苛刻的要求,除要求具有良好的摩擦因数、耐磨损性能和机械强度外,更要求具有高耐热性、少金属、无噪声、低粉尘、刹车舒适性和环保安全性。目前国内生产的制动器衬片普遍摩擦因数较低,制动效果不理想,使用寿命不到进口片的1/2,制动温度300～350℃以上就有热衰退现象。     

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。     

降低制动摩擦振动的制动器结构拓扑优化设计

本文建立起某车型盘式制动系统三维有限元模型,分析了该制动系统的摩擦振动噪声特性,并基于ABAQUS/Optimization模块对该制动系统进行结构拓扑优化设计,在满足轻量化的目标要求下改善摩擦振动噪声问题.结果表明:制动系统在摩擦力作用下可能出现四种振动模态,且产生频率为3632.4 Hz的振动噪声的倾向和强度最大.产生该频率摩擦振动噪声的原因是由于制动钳的第4阶模态频率与制动盘的第11阶模态频率非常接近,在摩擦力作用下容易产生共振.通过对制动钳进行结构拓扑优化设计,移除制动钳两侧区域的材料,使其在满足重量最小的目标前提下将第4阶模态频率降低到2804 Hz,从而避免与制动盘发生共振,且制动钳的重量减轻了17.1％.进一步采用复特征值分析对结构优化后的制动系统进行摩擦振动噪声特性预测,结果表明制动系统仅有两组相邻模态出现模态耦合现象,且原始制动系统出现的3632.4 Hz的振动噪声频率已经消失,制动系统摩擦振动噪声问题得到显著改善.     

带式输送机树脂基摩擦片干式制动条件下摩擦学行为

采用热压烧结技术制备桐油改性酚醛树脂和腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦片,通过CFT环块摩擦磨损试验机研究其在不同的制动速度、制动正压力下以及在瞬时制动时的摩擦因数以及磨损率的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对试样摩擦后的表面形貌进行观察分析。结果表明,2种树脂基摩擦片摩擦因数以及磨损率变化规律具有一致性:摩擦因数均随着制动正压力与制动速度的增加而减小;磨损率随着制动速度的增加而减小,随着制动正压力的增加而增加。以桐油改性酚醛树脂为基体,碳纤维为增强纤维的摩擦片在瞬时制动时具有较稳定的摩擦因数,而且在不同制动正压力与制动速度下磨损率较低。     

基于复特征值方法的矿用鼓式制动器制动稳定性分析研究

基于复特征值方法,运用有限元软件ABAQUS,建立矿用鼓式制动器的有限元模型,对其制动稳定性进行相关研究。结果发现:复特征值方法是一个准静态过程,可以得到制动系统的不稳定模态、频率及可能发生的概率大小;随着摩擦系数的增大,制动系统的不稳定状态越来越多。系统的几个模态会出现耦合现象,这是导致制动系统不稳定的根本原因;随着弹性模量的增加,制动系统的不稳定模态最高频率也在增加,制动系统发生不稳定的概率越来越低。     

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。