【摘要】： 鼓式制動器是汽車上常用的制動裝置,它利用摩擦力實現(xiàn)駐車或使行駛中的汽車減速、停車,是汽車上重要的安全部件之一。人們在追求制動器大的剎車力的過程中,也發(fā)現(xiàn)了制動過程中的一些問題,如摩擦磨損、發(fā)熱、制動尖叫、制動振動等。這些問題伴隨制動器而產(chǎn)生,日益成為人們關注的重要問題。制動過程中的低頻振動,不僅影響汽車的舒適性,而且會損害汽車零部件,甚至導致災難。國內(nèi)外很早就開始了對制動器相關問題的研究,但關于制動器低頻制動振動,特別是鼓式制動器低頻振動研究的成果卻少見公開報道。 本學位論文圍繞鼓式制動器的低頻振動展開研究,并將研究成果用于指導優(yōu)化鼓式制動器設計。其主要工作如下: 通過分析鼓式制動器工作原理和低頻制動振動特性,提出了一個模擬鼓式制動器低頻制動振動產(chǎn)生機理的兩自由度非線性模型。通過分析說明了鼓式制動器制動過程中的低頻振動主要是由于內(nèi)部結構參數(shù)耦合而產(chǎn)生的,結構參數(shù)對其振動特性有重要的影響。 論文以領從蹄式鼓式制動器為原型提出了模擬鼓式制動器制動振動的五自由度非線性模型,并對其進行了穩(wěn)定性分析,研究了參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,得到了各種參數(shù)組合情況下系統(tǒng)在參數(shù)平面上的穩(wěn)定性區(qū)域,為改進鼓式制動器的設計提供了依據(jù)。 運用中心流形理論對五自由度非線性模型在分叉點附近進行約化,通過計算規(guī)范形等方法研究了系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)極限環(huán)顫振振幅的影響,得到了系統(tǒng)參數(shù)對振幅的影響規(guī)律。 在剛體模型研究的基礎上,論文通過建立有限元模型,研究了鼓式制動器的低頻制動振動特性,與剛體模型的研究結果相比較,其結果相近。 論文研究了運用遺傳算法對鼓式制動器結構進行優(yōu)化的方法,并將前面制動低頻振動研究的成果運用于優(yōu)化過程中,用Matlab編寫程序實現(xiàn)了鼓式制動器的結構優(yōu)化,優(yōu)化后制動效能有明顯的提高。 在理論研究的基礎上,論文通過臺架試驗研究,分析了鼓式制動器低頻振動的試驗特征,同時也驗證了理論分析的結果。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：U463.511;TB533
【圖文】：

Murakami[16]等人也使用DPHI技術研究了盤式制動器的振動，除了的結論外，還指出當制動盤等部件的自然頻率相近時制動尖叫更容易hta[23]等人不僅測量了盤式制動器的振動幅值，而且給出了各個自動響應過程。Nishiwaki[24]等人使用DPHI技術測量了盤式制動器各個部下的模態(tài)響應，發(fā)現(xiàn)各個部件的模態(tài)頻率非常接近，認為制動尖叫盤而消除。后來全息干涉技術被Fieldhouse和Newcomb[25,26]用來測量的振動,他們不僅得到了與Felske，Nishiwaki等人相近的結論，還。進入九十年代后，Dunlap[27],Matsuzake[28],Izumihara[28],Chen[29,30]了in-plane模態(tài)和out-of-plane模態(tài)的頻率對制動尖叫的影響，普制動尖叫的主要因素。el[31]認為通過測量制動系統(tǒng)的聲輻射可以預測制動尖叫的相關信息， 1.1 Spurr 的解釋 Sprag－Slip 模型的示意圖。其中 P 點為支撐點，θ 為 P點到接觸面中心連線與接觸面的夾角[14]。

air[47]在 1995 年對于其它類型的制動器也得到了相類似結論與研究小提琴上琴弦與琴弓間“Stick-and slip]得到的結論也是一致的。以圖 1.2 中的模型為例，設數(shù)sμ 大于滑動摩擦系數(shù)kμ 。質(zhì)量塊m 在開始時是粘在增加，當彈簧力超過靜態(tài)摩擦力時，m 開始加速運動，即m 的運動速度 x&以變加速度方式上升。直到 x&達到重復這個過程，就構成了自激振動。這個過程在文獻[ls 等人的結論一樣，Kajdanowsky[50]，Morgan[51]等人也件是摩擦系數(shù)隨相對滑動速度的增加而減小。是由于 0k sd μ dν < 的理論在最近很多年一直不怎么被 Smales[52]在研究盤式制動器 100HZ 以下低頻噪聲的時，Eriksson 和 Jacobson[53]進行了這方面的相關研究。

當1tan (1/ )kθ μ → 時fF → ∞ ，元件都由一定的柔性，在很大的法向力會使桿在摩擦面上發(fā)生滑動，從而從“立，進入一個循環(huán)，從而產(chǎn)生 sprag-slip 式制動器的穩(wěn)定性分析，他對盤式制動式制動器的制動盤和摩擦材料間的接觸況，通過試驗研究了盤式制動器的制動生系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。他的這些觀點r[19], North[59]等人的響應和贊同。在文獻 模型的不穩(wěn)定原因提出了“幾何原因”文獻[16]中則將前面的兩種理論結合起來和 sprag-slip 理論都存在。

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