發(fā)布時(shí)間：2017-08-04 07:38

  本文關(guān)鍵詞：基于逆向工程技術(shù)的盤式制動(dòng)器NVH特性研究與優(yōu)化

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【摘要】：隨著人們對(duì)于汽車乘坐舒適性的要求越來越高,汽車NVH性能愈加受到消費(fèi)者的關(guān)注。盤式制動(dòng)器的NVH特性作為整車NVH性能的一部分,對(duì)其進(jìn)行研究及優(yōu)化具有重要的意義。盤式制動(dòng)器NVH特性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為汽車制動(dòng)噪聲,因此研究及優(yōu)化盤式制動(dòng)器NVH特性的目的就是研究汽車制動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理以及如何減小汽車制動(dòng)噪聲的產(chǎn)生。本文首先查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,介紹了常用的制動(dòng)器基本構(gòu)造及原理、制動(dòng)噪聲的國(guó)際分類及影響因素,并對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,根據(jù)前人研究基礎(chǔ)確定了本文重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容及研究方法。對(duì)制動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行研究與總結(jié),提出了三層結(jié)構(gòu)的新型剎車片設(shè)計(jì)方案,將傳統(tǒng)摩擦材料分為底料與摩擦料兩部分,在保證原有制動(dòng)強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上,通過底料層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提高剎車片阻尼特性。根據(jù)新設(shè)計(jì)的剎車片,建立十自由度動(dòng)力學(xué)模型并建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,具體分析了制動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因以及影響制動(dòng)噪聲的產(chǎn)生的各子結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。其次,對(duì)盤式制動(dòng)器進(jìn)行有限元分析。目前,國(guó)內(nèi)主機(jī)廠的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)多為逆向研發(fā)設(shè)計(jì),部分制動(dòng)器產(chǎn)品也是如此,因此為了使研究更加貼近實(shí)際工程應(yīng)用及提高模型的精度,本文基于逆向工程技術(shù),對(duì)制動(dòng)器中制動(dòng)鉗體及支架進(jìn)行逆向重構(gòu)建模,通過3D激光掃描儀獲取部件點(diǎn)云表面特征參數(shù)數(shù)據(jù)并在Catia中進(jìn)一步進(jìn)行降噪、曲面重構(gòu)等操作,完成制動(dòng)器鉗體及支架逆向建模;而對(duì)于制動(dòng)盤、剎車片等尺寸簡(jiǎn)單易獲得部件在Solidworks中快速建模。對(duì)制動(dòng)器系統(tǒng)的各零部件分別進(jìn)行實(shí)模態(tài)分析,研究得出各零部件互相接近的固有頻率及模態(tài)振型,而后對(duì)制動(dòng)器總成在workbench中進(jìn)行復(fù)模態(tài)分析(復(fù)特征值),通過提取模態(tài)分析中不穩(wěn)定的模態(tài)來預(yù)測(cè)制動(dòng)噪聲的發(fā)生。此外,還分別對(duì)摩擦系數(shù)、制動(dòng)壓力、簡(jiǎn)化的制動(dòng)盤制動(dòng)片模型、摩擦阻尼與材料阻尼等參數(shù)對(duì)不穩(wěn)定模態(tài)影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)是研究制動(dòng)噪聲必不可少的環(huán)節(jié),本文對(duì)新型剎車片分別進(jìn)行了密度及材料力學(xué)性能試驗(yàn),獲得準(zhǔn)確材料特性,并通過錘擊實(shí)驗(yàn)(F.R.F)及激光測(cè)振儀(Laser vibration detector)對(duì)剎車片固有頻率及模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,驗(yàn)證新設(shè)計(jì)剎車片有限元法模態(tài)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,最后在LINK 3900型多通道噪聲慣性試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行噪聲臺(tái)架試驗(yàn)研究,獲得該制動(dòng)器噪聲測(cè)試結(jié)果,將獲得的噪聲測(cè)試結(jié)果與仿真分析所得結(jié)果進(jìn)行比較分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,仿真分析預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果吻合。最后,根據(jù)噪聲臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該制動(dòng)器的NVH性能需進(jìn)一步優(yōu)化。本文首先對(duì)制動(dòng)器NVH特性優(yōu)化的方法進(jìn)行研究與總結(jié),確定選用改變剎車片底料結(jié)構(gòu)中粘彈性成分比例及改變剎車片形狀等兩種方案對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)優(yōu)化后的制動(dòng)總成再次進(jìn)行仿真分析與實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示,改進(jìn)后的制動(dòng)器NVH性能得到優(yōu)化,極大抑制汽車制動(dòng)噪聲的產(chǎn)生。本課題所進(jìn)行的仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究為汽車盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)理論及NVH優(yōu)化提供有力、準(zhǔn)確的理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：盤式制動(dòng)器 制動(dòng)噪聲 新型剎車片 逆向重構(gòu) 復(fù)模態(tài) 噪聲實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.512
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 汽車盤式制動(dòng)器構(gòu)造與制動(dòng)噪聲12-16
• 1.1.1 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理12-13
• 1.1.2 盤式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲分類及影響因素13-16
• 1.2 汽車盤式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 汽車盤式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲國(guó)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 汽車盤式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容和研究方法及意義18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 第二章 制動(dòng)噪聲基礎(chǔ)理論研究與新結(jié)構(gòu)剎車片的提出20-39
• 2.1 摩擦引起的振動(dòng)與噪聲20-24
• 2.1.1 摩擦噪音與聲壓級(jí)的關(guān)系20
• 2.1.2 摩擦引起噪聲的張弛理論20-21
• 2.1.3 摩擦噪聲負(fù)斜率機(jī)理21-22
• 2.1.4 摩擦噪聲的耦合機(jī)理22-24
• 2.2 新型剎車片結(jié)構(gòu)的提出24-26
• 2.3 盤式制動(dòng)器摩擦模型動(dòng)力學(xué)理論26-30
• 2.3.1 汽車盤式制動(dòng)器十自由度動(dòng)力學(xué)模型26-28
• 2.3.2 汽車盤式制動(dòng)器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程28-30
• 2.4 有限元分析法30-33
• 2.4.1 有限元方法概述30-31
• 2.4.2 有限元結(jié)構(gòu)分析過程31-33
• 2.5 模態(tài)分析法33-38
• 2.5.1 多自由度系統(tǒng)實(shí)模態(tài)分析理論33-35
• 2.5.2 多自由度系統(tǒng)復(fù)模態(tài)分析理論35-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 盤式制動(dòng)器有限元仿真分析39-71
• 3.1 ANSYS/workbench軟件的介紹39-40
• 3.2 Catia與Solidworks軟件介紹40
• 3.3 逆向重構(gòu)盤式制動(dòng)器模型40-46
• 3.3.1 基于Handyscan三維掃描技術(shù)與Catia三維逆向建模40-44
• 3.3.2 三坐標(biāo)儀實(shí)體尺寸數(shù)據(jù)的校核44-45
• 3.3.3 Solidworks實(shí)體模型的建立45-46
• 3.4 盤式制動(dòng)器有限元仿真分析46-61
• 3.4.1 有限元模態(tài)分析流程46-47
• 3.4.2 有限元分析模型的建立47-49
• 3.4.3 盤式制動(dòng)器子結(jié)構(gòu)實(shí)模態(tài)分析49-54
• 3.4.4 盤式制動(dòng)器總成復(fù)特征值耦合分析54-61
• 3.5 參數(shù)影響分析61-70
• 3.5.1 不穩(wěn)定模態(tài)與摩擦系數(shù)的關(guān)系62-64
• 3.5.2 不穩(wěn)定模態(tài)與制動(dòng)壓力關(guān)系64-66
• 3.5.3 不穩(wěn)定模態(tài)與簡(jiǎn)化模型的關(guān)系66-68
• 3.5.4 不穩(wěn)定模態(tài)與阻尼的關(guān)系68-70
• 3.6 本章小結(jié)70-71
• 第四章 盤式制動(dòng)器制動(dòng)噪聲聲振試驗(yàn)71-88
• 4.1 剎車片材料特性試驗(yàn)71-74
• 4.1.1 新型剎車片密度及力學(xué)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)71-73
• 4.1.2 剎車片壓縮率特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)73-74
• 4.2 共振頻率（F.R.F）測(cè)試與激光測(cè)振實(shí)驗(yàn)74-78
• 4.2.1 錘擊法（F.R.F）共振頻率測(cè)試74-76
• 4.2.2 激光測(cè)振儀實(shí)驗(yàn)76-78
• 4.3 制動(dòng)器NVH臺(tái)架測(cè)試實(shí)驗(yàn)78-85
• 4.3.1 NVH實(shí)驗(yàn)臺(tái)架78-80
• 4.3.2 NVH臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試流程與SAE J251實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)80-85
• 4.4 NVH臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果85-87
• 4.5 本章小結(jié)87-88
• 第五章 盤式制動(dòng)器NVH特性的優(yōu)化88-103
• 5.1 盤式制動(dòng)器NVH特性優(yōu)化方法研究88-94
• 5.1.1 剎車片形狀的改變優(yōu)化88-89
• 5.1.2 剎車片背板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法研究89-91
• 5.1.3 剎車片材料特性優(yōu)化91-94
• 5.1.4 制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化94
• 5.1.5 制動(dòng)卡鉗結(jié)構(gòu)優(yōu)化94
• 5.2 基于剎車片材料與形狀的制動(dòng)器NVH優(yōu)化方案的確定94-96
• 5.3 改進(jìn)后的盤式制動(dòng)器系統(tǒng)仿真與噪聲臺(tái)架試驗(yàn)96-100
• 5.4 整體降噪分析100-102
• 5.5 本章小結(jié)102-103
• 第六章 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 總結(jié)103-104
• 6.2 展望104-105
• 參考文獻(xiàn)105-110
• 附錄110-112
• 致謝112-113
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文113

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