汽车盘式制动器制动抖动机理与仿真分析研究

摘要

随着汽车工业不断发展进步，以及人们对汽车各项性能的要求不断提高，汽车各零部件NVH性能也越来越受到人们重视。制动系统作为汽车关键部位，不仅影响车辆运行安全，其制动过程的平稳性还影响车辆的舒适性，显得尤为重要。制动抖动是制动系统在低频阶段出现的一类常见故障，近年来越来越受到专家学者的重视，但由于抖动影响因素复杂，导致许多问题仍未得到解决。因此，研究制动抖动产生机理，并对其影响因素进行分析具有重要的工程实际意义。
　　本研究主要内容包括：①确定液压制动系统中制动力的传递路径，分析液压制动系统各部件对踏板制动力的影响，计算驾驶员对制动踏板施加大小恒定不变的力时，在制动盘处产生的制动力矩和减速度。②建立制动盘几何不均匀模型，包括制动盘薄厚差和端面跳动，将其几何不均匀转化为可用数学模型描述的制动片位移；根据拉格朗日方程建立制动器系统动力学模型，以制动片位移为系统输入，求解制动力矩波动；研究制动片位移输入和摩擦副材料参数对冷抖动的影响因素；分析制动盘几何不均匀、制动盘片之间接触刚度和摩擦系数对制动力矩的影响规律，并给出减小制动力矩波动的改进措施。③建立摩擦热流密度和热传导的理论方程，运用 ABAQUS有限元分析软件建立通风盘式制动盘热-机耦合模型，仿真制动盘的制动过程，分析制动盘温度场和应力场在制动过程中的分布情况以及制动盘在热变形下的几何尺寸变化规律及制动力矩变化趋势；确定热抖动是由制动盘厚度和盘、片摩擦系数的变化综合作用下产生的结果。④基于ABAQUS有限元仿真结果，运用Plackett Burman方法研究通风盘式制动盘关键部位尺寸参数影响制动热抖动的灵敏度，根据结果提出制动盘改进方案，并对改进前后制动盘的热-机耦合特性进行有限元对比分析，结果表明改进后的制动盘具有更好的温升特性和更小的力矩抖动，说明本文的灵敏度分析方法对制动盘的改进具有一定的效果，同时对制动盘设计改进具有一定参考价值。

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1绪 论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究目的和研究内容

2 制动抖动产生机理分析

2.1 制动抖动产生根源

2.2制动抖动的影响因素

2.3制动力矩的产生过程

2.4制动工况确定

2.5本章小结

3 盘式制动器冷抖动问题分析

3.1制动盘几何不均匀输入模型

3.2制动系统多体动力学分析

3.3制动力矩波动影响因素分析

3.4减少冷抖动的主要措施

3.5本章小结

4 盘式制动器热抖动问题分析

4.1制动盘热分析的理论模型

4.2制动盘有限元模型

4.3有限元仿真结果分析

4.4热引起制动力矩变化趋势

4.5本章小结

5盘式制动器尺寸灵敏度分析

5.1灵敏度分析

5.2对比改进前后制动盘特性

5.3本章小结

6总结与展望

6.1研究工作总结

6.2后续工作与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录