盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)合面的制動(dòng)穩(wěn)定性及噪聲特性研究.pdf

1、振動(dòng)與摩擦及噪聲現(xiàn)象廣泛存在于人們的日常生活中，其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一類的振動(dòng)和摩擦現(xiàn)象更是與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。飛機(jī)、火車和汽車的制動(dòng)系統(tǒng)、工件的切削加工、鉆孔加工、打磨加工、隧道旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)、電腦硬盤(pán)的文件讀取等，無(wú)一不是包含著振動(dòng)摩擦現(xiàn)象的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)結(jié)合面的摩擦往往會(huì)引起結(jié)合面的振動(dòng)甚至噪聲，振動(dòng)與摩擦是一種相互耦合的關(guān)系。針對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)合面的振動(dòng)摩擦現(xiàn)象及噪聲特性的研究，將有助于加深對(duì)振動(dòng)摩擦及噪聲特性本質(zhì)的了解與認(rèn)識(shí)，同時(shí)

2、還能夠?yàn)榻鉀Q振動(dòng)及噪聲問(wèn)題提供一定的理論依據(jù)。
　　為研究旋轉(zhuǎn)結(jié)合面的振動(dòng)摩擦及噪聲特性，本文以日常生活中較為常見(jiàn)的汽車盤(pán)式制動(dòng)器為研究對(duì)象，通過(guò)動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)值仿真、有限元復(fù)模態(tài)分析和振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，探索了汽車在制動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)摩擦與噪聲的動(dòng)力學(xué)特性。重點(diǎn)研究了系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)尖叫噪聲的影響。本文的研究將從一定程度上為制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選材和優(yōu)化提供依據(jù)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)

3、在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外關(guān)于振動(dòng)摩擦和制動(dòng)噪聲現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，同時(shí)闡述了制動(dòng)系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)，并進(jìn)一步提出了本文的研究目的、背景及意義。
　　(2)建立了盤(pán)式制動(dòng)器的六種不同自由度的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)比選擇其中考慮旋轉(zhuǎn)的五自由度動(dòng)力學(xué)模型為研究對(duì)象。采用數(shù)值仿真方法，重點(diǎn)探索了系統(tǒng)各參數(shù)如剛度、阻尼、制動(dòng)轉(zhuǎn)速、制動(dòng)壓力對(duì)制動(dòng)穩(wěn)定性的影響。得到了制動(dòng)盤(pán)和摩擦片在不同參數(shù)下的時(shí)間歷程及相軌跡，并分析了其中的制

4、動(dòng)粘滑與振動(dòng)現(xiàn)象。
　　(3)通過(guò)有限元復(fù)模態(tài)分析，得到了盤(pán)式制動(dòng)器在不同系統(tǒng)參數(shù)下產(chǎn)生制動(dòng)尖叫的不穩(wěn)定模態(tài)與固有頻率。通過(guò)制動(dòng)工況分析，得到了制動(dòng)壓力、減速度和制動(dòng)時(shí)間，并以此為基礎(chǔ)，采用控制變量法分析了系統(tǒng)各參數(shù)如彈性模量、摩擦系數(shù)、轉(zhuǎn)速、制動(dòng)壓力等因素對(duì)制動(dòng)尖叫噪聲的影響情況，并提出了抑制制動(dòng)尖叫噪聲的方法。
　　(4)在課題組老師和同學(xué)的共同努力下，搭建了制動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并通過(guò)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)與B&K測(cè)試系統(tǒng)，研

5、究了制動(dòng)系統(tǒng)在多種工況下的噪聲與振動(dòng)情況，并著重分析了制動(dòng)系統(tǒng)在X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的振動(dòng)幅值與制動(dòng)工況的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明:在低速時(shí)，制動(dòng)盤(pán)和摩擦片將產(chǎn)生較為明顯的粘滑現(xiàn)象，反映到位移與速度曲線中為存在明顯的顫振現(xiàn)象。減小系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間，可以通過(guò)增大系統(tǒng)的阻尼和制動(dòng)壓力以及減小剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)振幅的減小，可通過(guò)增大阻尼和減小制動(dòng)壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。可通過(guò)增大摩擦片的剛度、減小制動(dòng)盤(pán)的剛度，來(lái)降低制動(dòng)尖叫噪聲發(fā)生的可