[發(fā)明專利]基于摩擦振動和熱機耦合聯(lián)合仿真的制動抖動建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310542589.3
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104615798A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張立軍;孟德建;刁坤;李文博;余卓平
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種，尤其是涉及一種基于摩擦振動和熱機耦合聯(lián)合仿真的制動抖動建模方法。?

背景技術(shù)

汽車盤式制動器制動抖動是汽車制動過程中經(jīng)常發(fā)生的工程問題。制動器制動抖動會導(dǎo)致整車、制動踏板、方向盤、儀表板以及座椅下底板的劇烈振動，有時會伴隨發(fā)生低頻噪聲，不僅會嚴重影響乘坐舒適性，而且會增加駕駛員誤操作的幾率，影響行車安全性。同時，制動抖動也會加速制動器和懸架等底盤部件的老化和疲勞破壞，進一步影響汽車的行駛安全性。因此，制動抖動已成為世界汽車工業(yè)迫切需要解決的重大技術(shù)難題之一。近年來，隨著我國汽車保有量和使用量的劇增以及國內(nèi)轎車應(yīng)用盤式制動器的增加，制動振動和噪聲問題頻發(fā)，倍受關(guān)注。因此，研究盤式制動器的制動抖動的發(fā)生機理、內(nèi)在規(guī)律與關(guān)鍵因素，尋求振動控制的新方法和新途徑，是汽車制動器發(fā)展與應(yīng)用過程中必須解決的重要課題。?

系統(tǒng)開展資料搜集與進行綜合分析發(fā)現(xiàn)，盡管國外研究者針對制動抖動問題開展了大量研究，但是迄今為止尚未從根本上徹底弄清制動器制動抖動振源的發(fā)生全部機理與內(nèi)在規(guī)律。通過大量的試驗發(fā)現(xiàn)，制動過程中存在摩擦效應(yīng)、摩擦生熱效應(yīng)、摩擦振動效應(yīng)，而且摩擦、熱、振動三種物理現(xiàn)象彼此交叉、相互耦合，形成典型的多物理耦合動力學(xué)效應(yīng)。但是，國內(nèi)外對此耦合動力學(xué)效應(yīng)尚未進行系統(tǒng)研究，即使是有所涉及也僅僅限于考慮單一效應(yīng)，或者兩個效應(yīng)的耦合而忽略另一物理效應(yīng)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于摩擦振動和熱機耦合聯(lián)合仿真的制動抖動建模方法，該方法可以完全再現(xiàn)制動抖動時盤式?制動器耦合動力學(xué)行為，為解決制動抖動問題提供了新方法。?

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：?

一種基于摩擦振動和熱機耦合聯(lián)合仿真的制動抖動建模方法，包括以下步驟：?

A，計算制動壓力變化所產(chǎn)生的制動盤厚度變化：?

在初始轉(zhuǎn)速、初始制動壓力條件下，利用制動器摩擦特性半經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃投帱c接觸摩擦振動模型，得到制動盤初始端面跳動和厚薄差產(chǎn)生的制動壓力波動特性；再結(jié)合制動盤初始溫度、端面跳動和厚薄差條件，利用制動器熱-機耦合動力學(xué)模型，分析制動壓力波動對制動器熱-機耦合特性的影響，進而獲得該條件下由制動壓力變化所產(chǎn)生的制動盤厚度變化，記作DTV_{T_BPV}，并構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型；?

B，計算熱-機耦合作用產(chǎn)生的制動盤厚度變化：?

在初始轉(zhuǎn)速、初始制動壓力、制動盤初始溫度、端面跳動和厚薄差條件下，利用制動器摩擦特性半經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃椭苿悠鳠?機耦合動力學(xué)模型，獲得熱-機耦合作用產(chǎn)生的制動盤厚度變化，記作DTV_T，并構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型；?

C，建立盤式制動器摩擦-熱-振動耦合動力學(xué)模型：?

在多點接觸摩擦振動模型的基礎(chǔ)上，將初始厚薄差DTV₀、DTV_{T_BPV}和DTV_T之和作為制動抖動激勵，建立盤式制動器摩擦-熱-振動耦合動力學(xué)模型。?

在進行制動器半經(jīng)驗?zāi)Σ撂匦越r，根據(jù)輪胎魔術(shù)公式擬合摩擦特性曲線，該制動器半經(jīng)驗?zāi)Σ撂匦越０苿痈毕鄬λ俣群椭苿訅毫蓚€狀態(tài)量。?

所述的多點接觸摩擦振動模型為多點接觸8自由度模型，其中，制動塊與制動盤為均勻3點接觸，內(nèi)側(cè)制動塊與活塞均勻兩點接觸，外側(cè)制動塊與制動鉗均勻兩點接觸。?

在步驟B)中利用C語言編程將初始端面跳動和厚薄差添加到制動器有限元模型表面，建立具有表面形貌的制動器瞬態(tài)熱-機耦合動力學(xué)模型。?

所述的制動器瞬態(tài)熱-機耦合動力學(xué)模型考慮了制動塊背板結(jié)構(gòu)、制動盤初始端面跳動和厚薄差的影響。?

步驟C)中制動抖動激勵為：?

其中，x_{RI1_T}、x_{RI2_T}、x_{RI3_T}系統(tǒng)耦合模型內(nèi)側(cè)激勵，x_{RO1_T}、x_{RO2_T}、x_{RO3_T}?系統(tǒng)耦合模型外側(cè)激勵，x_RI1、x_RI2、x_RI3是制動盤初始厚度變化產(chǎn)生的激勵。?