非线性接触状态下的盘式制动器制动噪声分析

针对盘式制动器的制动噪声问题,建立盘式制动器的动力学仿真模型。首先对盘式制动器制动时的瞬态结构进行分析,然后根据制动盘与摩擦片在制动过程中的接触状态,将制动盘与摩擦片之间的接触面划为4个具有各自特征的接触区域,每个接触区域对应不同的接触应力。仿真过程中,分别将各接触区域相应的接触应力作为输入载荷进行加载,通过复特征值法的有限元仿真分析,得到制动器不稳定模态的分布及其振型,进而得到可能产生制动噪声的频率。最后通过制动试验,验证仿真结果的正确性。结果表明,盘式制动器的制动过程是一种非线性的接触过程,过大的非均匀分布的接触应力及其非线性变化将导致制动噪声,噪声频率主要分布在1500 Hz~2100 Hz之间。

热结构耦合状态下盘式制动器材料参数对耦合场的影响

对不同材料参数下盘式制动器热应力与结构应力的耦合场进行仿真分析,得出了各组不同材料参数对应的制动器制动过程的温度场云图和耦合应力云图。对比发现:增大制动盘的弹性模量会导致制动温升减小、应力集中现象加重、制动盘的刚度变大、制动器各阶固有频率升高、低频稳定性增强;增大导热系数,能让制动温升减小、应力集中现象减弱,对制动器的稳定性起到改善作用;而热膨胀系数的增大会导致制动温升与应力集中现象更加严重,对制动器的稳定性产生不利影响。

基于热-结构耦合的盘式制动器磨损状态下制动噪声研究

为了研究在工作状态下制动器摩擦片发生磨损后的制动噪音问题,建立了均匀磨损和不均匀磨损两种有限元模型。通过热-结构耦合模块的仿真分析,得到均匀磨损和不均匀磨损两种状态在不同磨损量时的模态分布与振型,求出了各阶固有频率。采用复特征值法求出了系统不稳定模态下的不稳定系数。研究结果表明,两种磨损状态均对制动器系统的稳定性有一定影响,随着磨损量的增大,制动器的固有频率呈下降趋势,均匀磨损状态下不稳定模态的数值略有增加,不均匀磨损状态下不稳定模态的数值上升趋势明显,发生制动噪声的倾向显著增加。通过分析不均匀磨损产生的原因,提出了相应的改进方法,为制动器系统的进一步优化提供了理论依据。