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湿式制动器制动噪声产生机理与关键技术研究

作　者: 李德山
导　师: 罗天洪
学　校: 重庆交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 工程机械湿式制动器复特征值固液耦合噪声
分类号: U463.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

湿式多片盘式制动器具有磨损小、寿命长、抗污染能力强、制动力矩容易调整、散热性好、维修成本低等优点，在工程机械的制动系统中被大量使用。但是制动器在使用过程中，会产生制动振动噪声，这将严重影响汽车的使用性能，恶化汽车制动平稳性，降低有关零部件的寿命以及影响乘员的舒适性。本课题来源于重庆市大江信达车辆股份有限公司的科技攻关项目：“湿式桥关键技术研究”，本文以湿式多片盘式制动器为研究对象，根据复特征值理论，分别采用数值分析和有限元分析对制动系统进行复特征值分析，以复特征值的实部是否为正负为依据，判断湿式制动系统是否处于稳定状态，并研究各个关键参数的影响规律。本文的主要研究工作有以下几点：（1）为了研究湿式多片盘式制动器制动过程非线性接触的动态特性，根据湿式多片盘式制动器的基本结构和工作原理以及制动过程特点，建立了制动系统湿振噪声数学模型。基于复特征值理论，采用数值分析方法研究湿式制动系统的稳定性，根据数学模型建立状态方程，得到矩阵的特征值，对系统的稳定性进行了定量的分析，为研究制动系统参数变化对系统稳定性的影响以及制动系统的改进设计提供了理论依据。（2）建立了湿式多片盘式制动器制动系统的有限元模型，为了更加接近实际情况，考虑了油液介质对湿式制动系统稳定性的影响，对制动器有限元模型进行模态分析，比较了制动器处于空气介质和油液介质两种不同环境下的模态特性，得到了制动系统在油液介质环境中的模态频率低于在空气中的模态频率的结果，为后续得到比较真实的模拟结果做好了铺垫。（3）对湿式多片盘式制动器的有限元模型进行了湿模态分析，通过有限元计算得到了湿式制动器系统的复模态，根据其实部值是否为正作为判断制动系统是否处于不稳定状态的依据，根据复特征根的虚部来判断制动系统的模态频率。然后重点讨论了摩擦系数对制动系统复特征根的影响以及其他重要参数对系统稳定性的影响规律。（4）在上述研究工作的基础上，提出了湿式制动系统振动噪声的控制技术。根据制动系统关键参数对制动振动噪声的影响规律设定优化控制参数，优化后的结果比优化前减少了4阶不稳定模态，效果明显。随后提出了防治振动噪声的具体措施建议。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-19
  1.1 汽车制动振动与噪声  9-10
  1.2 制动器振动噪声国内外研究现状  10-17
    1.2.1 国外研究现状  11-14
    1.2.2 国内研究现状  14-15
    1.2.3 发展动态  15-17
  1.3 本文所要解决的问题及研究方法  17-18
  1.4 小结  18-19
第二章制动器制动噪声研究基础理论  19-29
  2.1 摩擦引起的制动振动  19-20
  2.2 黏滑模型引起的制动噪声  20-21
  2.3 负阻尼引起的制动噪声  21-23
  2.4 模态耦合引起的制动噪声  23-24
  2.5 模态分析理论  24-28
    2.5.1 模态概述  24-26
    2.5.2 实模态分析  26-27
    2.5.3 复模态理论  27-28
  2.6 小结  28-29
第三章湿式多片盘式制动器制动噪声数值分析  29-53
  3.1 湿式多片盘式制动器  29-34
    3.1.1 湿式多片盘式制动器工作原理  29
    3.1.2 湿式多片盘式制动器制动过程分析  29-30
    3.1.3 湿式多片盘式制动器特点  30-31
    3.1.4 湿式多片盘式制动器的摩擦材料  31-32
    3.1.5 摩擦系数的变化  32-34
  3.2 湿式多片盘式制动器湿振噪声分析  34-36
    3.2.1 湿式多片盘式制动器数学模型  34-35
    3.2.2 制动油液压力变化  35-36
  3.3 湿式制动器系统稳定性数值分析  36-40
    3.3.1 数值计算  36-40
    3.3.2 结果讨论  40
  3.4 湿式制动器制动噪声有限元模型建立  40-44
    3.4.1 湿式多片盘式制动器实体模型  40-41
    3.4.2 湿式制动器三维模型建立  41-42
    3.4.3 湿式制动器有限元模型的建立  42-44
  3.5 湿式制动器干湿模态对比分析  44-51
    3.5.1 湿模态分析理论  44-46
    3.5.2 边界条件  46-47
    3.5.3 湿式制动器制动过程接触状态分析  47-51
    3.5.4 干湿模态结果对比  51
  3.6 湿式制动器湿模态有限元分析结果  51-52
  3.7 小结  52-53
第四章湿式制动器制动噪声参数分析  53-66
  4.1 摩擦系数对制动噪声的影响  53-60
    4.1.1 摩擦系数的设置  53-54
    4.1.2 结果与讨论  54-55
    4.1.3 模态频率随摩擦系数的变化  55-57
    4.1.4 摩擦系数对特征值实部的影响  57-60
  4.2 制动转速对制动噪声的影响  60-61
    4.2.1 制动转速的设置  60-61
    4.2.2 结果与讨论  61
  4.3 制动压力对制动噪声的影响  61-62
    4.3.1 制动压力的设置  61-62
    4.3.2 结果与讨论  62
  4.4 摩擦衬片刚度对制动噪声的影响  62-64
    4.4.1 摩擦衬片刚度的设置  63
    4.4.2 结果与讨论  63-64
  4.5 对偶钢盘刚度对制动噪声的影响  64-65
    4.5.1 对偶钢盘刚度的设置  64
    4.5.2 结果与讨论  64-65
  4.6 小结  65-66
第五章湿式多片盘式制动器制动噪声控制技术及措施  66-70
  5.1 参数优化控制  66-67
    5.1.1 优化参数设置  66
    5.1.2 湿式制动器模态优化分析结果  66-67
  5.2 制动噪声控制措施  67-69
    5.2.1 从材料上降低噪声  67-68
    5.2.2 从结构上降低噪声  68-69
  5.3 小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
学术成果  77

湿式制动器制动噪声产生机理与关键技术研究

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