隨著現(xiàn)代交通工具的快速發(fā)展,人類對(duì)于其各方面舒適性的標(biāo)準(zhǔn)和要求也在不斷提高。車輛在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的摩擦振動(dòng)甚至尖叫噪聲會(huì)大大降低乘坐人員的舒適度,影響其身心健康,并可能降低制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。因此關(guān)于如何抑制制動(dòng)過程中產(chǎn)生的摩擦振動(dòng)是制造商和研究人員致力于解決的問題。目前,阻尼墊片已在部分常見交通工具的盤式制動(dòng)器上存在應(yīng)用,但關(guān)于阻尼墊片的結(jié)構(gòu)改進(jìn)如何影響系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為及界面摩擦學(xué)行為尚無統(tǒng)一認(rèn)識(shí),其作用機(jī)理也尚不明確。因此,通過在阻尼墊片表面設(shè)計(jì)加工出不同排布形式的溝槽,并研究具有不同結(jié)構(gòu)的阻尼墊片在抑制摩擦振動(dòng)以及改善界面摩擦磨損特性的效果及作用機(jī)理,具有良好的創(chuàng)新性及工程應(yīng)用價(jià)值,對(duì)探尋抑制盤式制動(dòng)器不穩(wěn)定摩擦自激振動(dòng)的方法具有重要意義。本研究針對(duì)盤式制動(dòng)器摩擦制動(dòng)工況研制了盤式制動(dòng)器摩擦振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),并在該試驗(yàn)臺(tái)上開展了不同制動(dòng)壓力和制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速條件下的摩擦學(xué)試驗(yàn)研究,結(jié)合有限元分析手段分析了不同試驗(yàn)參數(shù)對(duì)制動(dòng)摩擦振動(dòng)特性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)加工出具有不同角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片并將其加入摩擦系統(tǒng)中進(jìn)行摩擦學(xué)試驗(yàn),探究不同結(jié)構(gòu)的阻尼墊片在相對(duì)高轉(zhuǎn)速條件下對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為以及界面摩擦學(xué)特性的影響,并利用錘擊實(shí)驗(yàn)和有限元方法分析了不同結(jié)構(gòu)的阻尼墊片抑制摩擦振動(dòng)以及改善界面摩擦磨損特性的作用機(jī)理。此外,研究了不同角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片對(duì)低轉(zhuǎn)速條件下摩擦系統(tǒng)可能出現(xiàn)的stick-slip現(xiàn)象的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下:1.不同制動(dòng)壓力和制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速條件下的摩擦學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明,制動(dòng)壓力和制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速均對(duì)摩擦系統(tǒng)的振動(dòng)特性具有影響,振動(dòng)幅值隨著制動(dòng)壓力和制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的增大而增大,其中制動(dòng)壓力對(duì)摩擦系統(tǒng)振動(dòng)幅值的影響更為明顯。利用有限元軟件ABAQUS對(duì)摩擦系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)特征值分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)有限元仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果無論在時(shí)域還是頻域上均具有很好的一致性,由此驗(yàn)證了模型的有效性和可靠性。2.在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速相對(duì)較高的條件下對(duì)引入不同角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片的制動(dòng)摩擦系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明在摩擦系統(tǒng)中引入阻尼墊片能有效地降低摩擦振動(dòng)的幅值,且特定角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片相比于未開溝阻尼墊片展現(xiàn)出了更好的減振性能。此外,對(duì)于未加入阻尼墊片的原始系統(tǒng)以及加入未開溝阻尼墊片的摩擦系統(tǒng),制動(dòng)片表面展現(xiàn)出不同程度的局部接觸現(xiàn)象,而加入特定角度溝槽結(jié)構(gòu)阻尼墊片后的摩擦系統(tǒng),其摩擦界面的接觸狀態(tài)得到明顯改善。3.對(duì)原始系統(tǒng)和加入不同角度溝槽結(jié)構(gòu)阻尼墊片的摩擦系統(tǒng)進(jìn)行錘擊試驗(yàn),結(jié)果表明原始系統(tǒng)在122 Hz的固有頻率處能量最高,加入未開溝阻尼墊片的摩擦系統(tǒng)在該固有頻率處的能量有所降低。而加入不同角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片后,摩擦系統(tǒng)在該固有頻率處的能量均有不同程度的進(jìn)一步降低,其中加入溝槽角度為45°的阻尼墊片的系統(tǒng)的降低幅度最大。根據(jù)分析結(jié)果推斷摩擦振動(dòng)的降低主要是由于振動(dòng)能量被阻尼墊片所吸收,但不同結(jié)構(gòu)的阻尼墊片吸收系統(tǒng)振動(dòng)能量的效果不同,其中溝槽角度為45°的阻尼墊片吸收系統(tǒng)振動(dòng)能量效果最好。4.利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)不同阻尼墊片的變形情況,以及將不同阻尼墊片加入摩擦系統(tǒng)后制動(dòng)片表面的應(yīng)力分布情況進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果表明阻尼墊片的彈性變形行為能緩解接觸界面的應(yīng)力分布集中現(xiàn)象,使得接觸應(yīng)力分布均勻,有效改善了界面接觸和摩擦磨損特性。溝槽角度為45°的阻尼墊片的彈性變形最大,因此對(duì)界面摩擦學(xué)特性的改善效果最好。5.進(jìn)一步在制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速較低的條件下,對(duì)加入不同角度溝槽結(jié)構(gòu)的阻尼墊片的摩擦系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn),研究不同結(jié)構(gòu)阻尼墊片對(duì)摩擦系統(tǒng)的stick-slip現(xiàn)象的影響規(guī)律。結(jié)果表明原始系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)表現(xiàn)出明顯的stick-slip現(xiàn)象,但在引入不同角度溝槽阻尼墊片后,stick-slip現(xiàn)象得到了很好的改善。靜-動(dòng)摩擦系數(shù)之差(△μ)以及振動(dòng)極限環(huán)的計(jì)算結(jié)果表明,原始系統(tǒng)的如值和振動(dòng)極限環(huán)均為最大,而加入阻尼墊片后系統(tǒng)的△μ值和振動(dòng)極限環(huán)均有不同程度的減小,尤其是加入溝槽角度為45°的阻尼墊片后系統(tǒng)的△μ值和振動(dòng)極限環(huán)最小。因此,溝槽橡膠阻尼墊片在調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面具有很好的效果。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.5;U461.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 摩擦自激振動(dòng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 摩擦自激振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理
        1.2.2 摩擦自激振動(dòng)的研究手段
        1.2.3 摩擦自激振動(dòng)的影響因素
    1.3 摩擦自激振動(dòng)的抑制方法
        1.3.1 改變摩擦副
        1.3.2 添加阻尼墊片
    1.4 阻尼墊片的結(jié)構(gòu)對(duì)其減振性能的影響
    1.5 選題意義及主要研究內(nèi)容
        1.5.1 選題意義
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
第2章 摩擦振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)研制及結(jié)果分析方法
    2.1 盤式制動(dòng)器摩擦振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的研制
        2.1.1 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)
        2.1.2 試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)
        2.1.3 試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)
        2.1.4 試驗(yàn)臺(tái)安裝及調(diào)試
        2.1.5 試驗(yàn)步驟
    2.2 試驗(yàn)材料的選擇及試樣制備
        2.2.1 制動(dòng)盤、片試樣
        2.2.2 阻尼墊片
    2.3 試驗(yàn)參數(shù)的確定
    2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析方法
    2.5 有限元分析
        2.5.1 有限元分析軟件
        2.5.2 有限元模型
第3章 關(guān)鍵制動(dòng)參數(shù)對(duì)盤式制動(dòng)器振動(dòng)特性的影響
    3.1 壓力和轉(zhuǎn)速對(duì)盤式制動(dòng)器振動(dòng)特性的影響
    3.2 壓力對(duì)盤式制動(dòng)器振動(dòng)特性的影響
        3.2.1 不同壓力下振動(dòng)加速度時(shí)域分析結(jié)果
        3.2.2 不同壓力下振動(dòng)加速度頻域分析結(jié)果
        3.2.3 摩擦力和振動(dòng)加速度在頻域內(nèi)的相關(guān)性分析結(jié)果
    3.3 制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速對(duì)盤式制動(dòng)器振動(dòng)特性的影響
    3.4 摩擦接觸界面形貌分析
    3.5 有限元數(shù)值模擬驗(yàn)證分析
        3.5.1 復(fù)特征值分析結(jié)果
        3.5.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第4章 相對(duì)高轉(zhuǎn)速下不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)摩擦振動(dòng)特性及摩擦磨損特性影響
    4.1 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)摩擦振動(dòng)特性的影響
        4.1.1 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)時(shí)域振動(dòng)特性的影響
        4.1.2 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)頻域振動(dòng)特性的影響
    4.2 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)接觸狀態(tài)及磨損形貌影響
        4.2.1 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)接觸狀態(tài)影響
        4.2.2 不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)界面摩擦系數(shù)影響
    4.3 不同結(jié)構(gòu)阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)摩擦振動(dòng)及摩擦接觸特性的影響機(jī)理
        4.3.1 不同結(jié)構(gòu)阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)摩擦振動(dòng)特性的影響機(jī)理
        4.3.2 不同結(jié)構(gòu)阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)摩擦接觸特性的影響機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
第5章 低轉(zhuǎn)速下不同角度溝槽阻尼墊片對(duì)摩擦振動(dòng)特性影響
    5.1 原始系統(tǒng)的振動(dòng)特性
    5.2 不同角度溝槽橡膠阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響
        5.2.1 摩擦力時(shí)域信號(hào)分析
        5.2.2 振動(dòng)加速度信號(hào)分析
    5.3 不同角度溝槽橡膠阻尼墊片對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的機(jī)理
        5.3.1 不同摩擦系統(tǒng)的靜-動(dòng)摩擦系數(shù)的差值
        5.3.2 不同摩擦系統(tǒng)的振動(dòng)極限環(huán)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的成果
    論文成果
    專利成果
    攻讀碩士期間參與的科研項(xiàng)目
    攻讀碩士期間參加學(xué)術(shù)會(huì)議并作報(bào)告

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本文編號(hào)：2852513