基于能量回收的新型电磁摩擦制动系统研究

为了提高车辆制动安全性,设计了一种新型电磁摩擦制动系统。对传统制动系统进行结构优化,并在电子控制单元(ECU)中加入制动器的辅助控制算法,分析新型制动系统在不同工况下制动时的工作原理,推导了不同车速下制动力矩、制动盘涡流与车速和外加磁场的关系,并建立了车辆动力学模型、电磁制动器模型和车辆电源模型,基于Simulink和Maxwell平台的联合仿真结果表明:在传统制动系统的基础上,通过优化电磁制动器可以显著缩短制动距离,提升制动性能。最后,通过能量回收装置成功实现了对车辆动能的回收和再利用。

汽车制动器系统稳定性响应的不确定性和相关性分析

在制动噪声现象中,汽车制动器系统参数不可避免地存在着不确定性和相关性,使得系统响应亦可能同时存在一定的不确定性和相关性,针对该问题开展了制动器系统稳定性响应的不确定性和相关性分析研究。采用多椭球凸模型描述系统参数的不确定性和相关性,以不稳定模态阻尼比表征系统稳定性响应。将多椭球凸模型分别与蒙特卡罗仿真、一阶摄动法和二阶摄动法相结合,提出了三种系统稳定性响应的不确定性分析方法;结合蒙特卡罗仿真和一阶摄动法,分别提出了两种系统不确定响应的相关性分析方法;基于不确定性和相关性分析方法,提出了建立系统响应椭球域的组合方法。通过算例分析验证了方法的有效性。分析结果表明,所提出的方法可有效地求得系统稳定性响应的边界区间、相关系数和椭球域,并且该方法具有较高的计算精度和效率。

摩擦-消音片结构对盘式制动器尖叫噪声的影响研究

针对某汽车盘式制动器存在制动尖叫噪声问题,研究了不同倒角结构的摩擦片、不同阻尼层厚度的消音片,以及两者匹配对制动尖叫噪声的影响,并通过台架试验分别对研究得到的最佳匹配方案和原方案进行噪声测试。研究结果表明,5种不同倒角结构摩擦片中,对称结构的倒角优于不对称结构,不对称结构的倒角解决频率较为集中的单处噪声效果较好,其中,对称直倒角结构降噪效果最好,但易诱发新的噪声;消音片阻尼层厚度逐渐增大时尖叫噪声发生的倾向性呈现先减小后增大的趋势;摩擦片与消音片的合理匹配能有效改善尖叫噪声,对称倒角和不对称倒角结构的摩擦片分别匹配消音片时的降噪趋势相反,其中对称斜倒角结构的摩擦片与阻尼层厚度为0.28 mm的消音片匹配时降噪效果最好,噪声发生度比原方案降低了97.98%。

基于SSA-BP近似模型的湿式制动器带排转矩参数CSO智能优化

针对湿式制动器在非制动工况下功率损失的工程问题,考虑摩擦副间隙内部的润滑油对摩擦副带排转矩的影响,运用麻雀搜索算法-反向传播(Sparrow Search Algorithm-Back Propagation,SSABP)神经网络的强大非线性拟合能力,以制动器空载工况为输入量、带排转矩为输出量,建立了湿式制动器近似模型;与传统的BP模型对比,该模型预测精度明显提高,更能满足实际工程的需要;同时,为获取最小带排转矩,采用鸡群优化(Chicken Swarm Optimization,CSO)智能算法对工况参数进行搜索寻优,得到湿式制动器的最佳工况。经试验测试验证,与优化前相比,优化后摩擦副间的带排转矩和功率损失有着明显降低。研究为湿式制动器结构的进一步优化提供了理论基础和工程实践经验。

多盘连续可变工作间隙磁流变制动器仿真与验证

为提高磁流变制动器制动能效,提出一种多盘连续可变磁流变液工作间隙结构的磁流变制动器。在ANSYS workbench环境下完成不同电流、间隙状态下的三维静态磁场仿真,对磁场沿工作间隙分布状况进行分析,通过试验台架对制动器性能进行测试。结果表明,磁流变液工作区域磁矢量分布相对均匀,无明显积聚现象,磁路设计合理。理论与实验结果变化趋势基本吻合,但在电流较大时,两者之间误差呈逐渐增大趋势。制动力矩在0~2.5 A电流变化区间增速较快,而在2.5~4.0 A区间明显放缓,最大力矩达到146.4 N·m,较间隙未改变状态增加25.80%。设计的制动器TVR值达到48.81 kN·m/m^(3),较传统磁流变制动器结构更紧凑,力矩调节范围更广,设计思路及实验结论对磁流变制动器结构的进一步研究具有借鉴意义。

商用车电控机械制动器结构设计与制动性能验证

提出了商用车电控机械制动器(electro-mechanicalbrake,EMB)结构方案,对其进行了结构设计与参数匹配,并建立了EMB三维模型。为验证EMB制动性能,建立了机电耦合动力学模型,制定了制动夹紧力控制策略,并在输入为阶跃信号、斜坡信号和正弦信号时对EMB的动态响应特性进行了仿真分析。结果表明:在典型工况下,EMB响应过程中各项参数变化趋势与预期相符。

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。

区间参数鼓式制动器制动稳定性分析

针对鼓式制动器在制动过程中出现的噪声抑制问题,引入区间理论,提出了含区间参数的鼓式制动器稳定性分析方法.该方法采用区间参数描述鼓式制动系统的制动不确定性,将摩擦片、制动鼓和制动蹄的杨氏模量作为设计变量.通过修正后的加权不稳定系数衡量系统的稳定性,结合响应面法与复特征值技术,构造了含区间参数的鼓式制动系统加权不稳定系数响应面代理模型,实现了鼓式制动系统有限元模型的参数化.结合区间可靠性理论,对某型轿车鼓式制动系统制动稳定性进行研究,分析了基于各部件杨氏模量不确定条件下鼓式制动系统稳定性的变化规律.结果表明,在参数不确定条件下,考虑且加大控制制动蹄和摩擦片的杨氏模量,能够有效改善制动系统的稳定性,该方法对噪声抑制具有一定的工程指导意义.

盘式制动器接触压力与热机耦合特性仿真分析

针对通风盘式制动器,根据形状、尺寸设置刚性面模拟活塞侧和钳指侧制动块的法向作用力,建立了三维瞬态热机耦合有限单元模型,进行了紧急制动工况下盘-块接触压力和制动块热机耦合特性的计算与分析.分析表明,摩擦力引起的载荷转移效应会促使盘-块接触压力总体上向进摩擦区方向偏移,时变的活塞侧和钳指侧盘-块接触压力分布完全不同,会受到制动器结构、法向力和摩擦力的动态变化以及制动盘热翘曲变形的联合影响;摩擦生热量的动态变化、制动盘的周向温度梯度以及衬片的径向接触压力梯度导致制动块复杂的温度分布特征;摩擦衬片主要产生由法向力引起的压应力,且应力分布与接触压力分布极为相似;制动盘的热翘曲情况会显著影响摩擦衬片的热变形模式以及变化趋势.

摩擦引起的振动和噪声的研究现状与展望

以典型的制动尖叫为例,针对摩擦引起的振动和噪声问题从试验研究与分析、发生机理与理论、建模方法与仿真3个方面对国内外的研究进展进行了综述.在分析讨论主要研究困难和前期工作缺陷的基础上提出考虑系统参数的随机性、开展摩擦噪声不确定性研究的建议.

设计参数对鼓式磁流变液制动器传动性能的影响

针对传统圆筒式磁流变液制动器制动转矩小的缺点,提出了一种鼓形间隙磁流变液制动的方法。鼓式磁流变液制动器的磁流变液工作体积比圆筒式的更大,从而制动性能显著提升。通过有限元法对装置进行磁场分析,得到了两种间隙形状和鼓形张角对磁场的影响以及不同电流下磁感应强度与轴向距离的关系;建立了鼓式磁流变液制动器转矩与磁感应强度、半径、角速度等参数的关系。结果表明,鼓形的张角对磁流变液的工作体积影响显著;制动器转矩随电流增大而增大,在3 A时输出转矩为10.56 N·m,比圆筒式磁流变液制动器提高了23.6%。

挤压-剪切混合模式磁流变制动器设计及仿真

【目的】提升变位机的制动响应速度与精度,同时增加断电保护功能,以确保在断电或紧急停机情况下能够快速有效地锁定设备位置,避免潜在的安全风险。【方法】本研究开发了一款集成断电自锁特性的新型挤压-剪切混合模式的磁流变制动器。励磁线圈通电时,磁流变液在挤压-剪切混合工作模式下产生制动力;断电后,通过调节杆的自由末端封闭对应的相邻两滑动腔之间的流体通道,使得滑动腔内的磁流变液无法向相邻的滑动腔流动,通过制动活塞与制动盘的配合实现对制动轴的旋转锁定,实现断电自锁。利用ANSYS Workbench进行三维静态磁场分析,验证磁路可行性及材料定义准确性,分析制动器整体及不同位置磁流变液磁场分布状态。【结果】当励磁电流从0.5 A增加到4.0 A时,制动器有效磁流变液工作区域的平均磁场强度从0.1352 T增加至0.6562 T,增幅达到385.36%。【结论】与传统变位机中装载的磁粉制动器相比,该磁流变制动器能够实现高效的制动力控制和优异的安全保障功能,弥补了以往磁流变制动器缺乏断电保护的局限性,为变位机等高精度设备的制动系统设计提供一种新的方案。

盘式制动器15次循环制动温度计算

本文针对盘式制动器,提出了15次循环制动的温升热力学模型,并利用有限差分法进行了实车计算,结果表明方法是可行的,可为制动器与整车的匹配设计提供参考。

通风盘式制动器热机耦合理论建模与分析

针对制动盘内外侧壁厚不等的通风盘式制动器,基于实测制动副摩擦系数—相对速度试验数据,建立了3维瞬态热-机耦合理论模型及有限元模型,分析了紧急制动工况下制动盘瞬态温度场和法向应力场在径向、周向和法向的分布特征,以及制动盘侧面热弹性变形和厚薄差变化规律.在台架试验中利用热电偶和非接触式位移计测量了制动盘表面温度和热弹性变形,仿真计算结果与试验结果具有良好的一致性.研究结果表明:制动盘瞬态温度、法向应力、热弹性变形之间存在复杂的耦合关系,这主要是由于制动盘通风槽和内、外侧壁厚不等的结构特点以及摩擦、热、机械的相互作用所致.

汽车电子机械制动器失效容错控制方法研究

汽车电子机械制动器失效会产生多个方面的信号,在传输过程中易丢失,造成汽车电子制动可靠性降低,影响汽车行驶安全,为此提出了汽车电子机械制动器失效容错控制方法。从汽车电子机械制动器控制原理出发,利用支持向量机(SVM)构建失效行为检测模型,通过失效预测与失效辨识2部分,有效检测汽车电子机械制动器失效行为;设计自适应制动器失效容错控制模型,通过阻断、隔离导致制动器失效的传感器信号,以估计信号代替导致制动器失效传感器信号,完成汽车电子制动器失效容错控制。实验结果表明,该方法可实现汽车电子机械制动器失效容错控制,并且控制效果较好,可有效提升汽车制动可靠性。

摩擦引起的制动器热点问题综述

基于国内外近20年来关于制动器摩擦热点的大量文献,系统评述了试验研究和理论分析方面的研究进展,深入分析了既有理论的缺陷,提出了制动器热点研究存在的悬疑问题,进而对未来制动器热点研究的重点方向提出了建议.

鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机

提出了鼓式制动器刚柔耦合虚拟样机的建立方法。将制动器中的凸轮和滚轮视为刚性体,将制动鼓、制动蹄和摩擦片视为柔性体,联合运用多刚体动力学分析和有限元方法,构建了刚柔耦合虚拟样机。以初速度为30、50和65 km/h的满载制动过程为典型工况进行了分析,将分析结果与台架实验值进行了对比。结果表明,仿真值与实验值的制动效能曲线变化趋势一致,最大制动力矩相对差值百分比小于10%。

四轮独立驱动电动汽车再生制动控制策略

为了提高四轮轮毂电机驱动的电动汽车续航里程,提出了综合考虑理想制动力分配和电机工作特性的再生制动控制策略。通过分析传统汽车理想制动力分配策略,综合考虑电机发电工作特性,在保证整车制动性能的基础上,通过减少机械制动的参与使整车前后轴电机均处于更好的发电状态,从而在保证整车制动效能的同时,回收更多的制动能量。通过CarSim和Matlab/Simulink商用软件联合仿真对提出的控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明:该控制策略能够通过有效地分配前后轴电机制动力和机械制动力,从而获得较好的制动能量回收效果。

汽车制动器摩擦颤振综述

制动器摩擦颤振是由制动器的自激振动引起的低频结构振动和空气传播噪声现象,具有明显的间歇性和冲击性特征.论文从试验研究与分析、发生机理与理论、建模与仿真分析等方面进行文献综述,建议从底盘角和制动器两个层次的多维多尺度空间运动切入,深入研究制动器摩擦颤振的发生机理及其控制方法.

盘式制动器的全性能优化设计

基于广义优化理论,通过对盘式制动器的深入分析,以制动减速度、热衰退率、热恢复率差、材料成本、加工成本为优化目标,全面考虑技术性、经济性和社会性,建立了盘式制动器设计方案全性能优化模型。以实际制动器的设计参数作为初始方案,采用改进的差分进化算法进行优化设计,在保持热衰退率和热恢复率性能不劣化的情况下,制动器的制动性能和经济性能得到显著提高。