[發(fā)明專利]一種考慮熱機耦合效應(yīng)的制動尖叫預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107704644B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟德建;張立軍;張狀;李文博;余卓平
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發(fā)明涉及一種考慮熱機耦合效應(yīng)的制動尖叫預(yù)測方法，包括以下步驟：A，建立關(guān)鍵零件自由模態(tài)分析有限元模型；B，關(guān)鍵零件自由模態(tài)試驗與對比；C，建立制動器復(fù)模態(tài)分析有限元模型；D，進行低溫工況下制動器模態(tài)工況尖叫試驗；E，基于低溫工況試驗數(shù)據(jù)的模型修正；F，熱機耦合建模與分析；G，邊界條件提取與分析；H，進行高溫工況下制動器模態(tài)工況尖叫試驗；I，基于高溫工況試驗數(shù)據(jù)的模型修正；J，不同溫度尖叫頻率預(yù)測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有助于提高制動尖叫預(yù)測的精度，尤其是可以預(yù)測高溫工況下汽車制動器的高頻噪聲，能夠體現(xiàn)熱機耦合效應(yīng)導(dǎo)致的制動尖叫傾向的時變特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車制動器的制動尖叫領(lǐng)域，尤其是涉及一種考慮熱機耦合效應(yīng)的制動尖叫預(yù)測方法。

背景技術(shù)

汽車制動器是制動系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車輛運動或運動趨勢的力的部件，它的性能與穩(wěn)定對行車安全有至關(guān)重要的影響。汽車制動時，不論是鼓式制動器，還是盤式制動器都會發(fā)生振動，并有可能引起嚴重的噪聲。制動噪聲嚴重影響乘員的舒適性，并降低有關(guān)零件的壽命，甚至可能造成零件的早期破損。再者，近年來低阻尼耐高溫新材料取代石棉成為摩擦襯片的主要材料，以及汽車結(jié)構(gòu)的輕量化趨勢，使得制動噪聲與振動特征發(fā)生變化，也使得制動噪聲問題更加突出。許多歐美國家汽車經(jīng)銷商都把制動器的制動噪聲列在汽車保修范圍之內(nèi)，有數(shù)據(jù)稱，北美很多汽車企業(yè)每年因制動噪聲引起的售后服務(wù)費用高達一億多美元。

經(jīng)過對制動器在制動過程中的熱機耦合效應(yīng)進行深入分析，發(fā)現(xiàn)制動過程中的熱機耦合效應(yīng)使得制動器發(fā)生熱變形，同時應(yīng)力分布以及制動盤和摩擦襯片之間的接觸壓力分布均發(fā)生改變。上述一系列變化將引起制動器的結(jié)構(gòu)特性因素和摩擦副特性因素發(fā)生變化，這可能會對制動尖叫產(chǎn)生影響。在以往制動尖叫試驗研究中，研究過溫度對制動尖叫的影響，但溫度對尖叫的影響非常復(fù)雜，并未找到溫度與尖叫之間的明確關(guān)系。為了更為全面的分析制動尖叫，必須分析熱機耦合效應(yīng)對制動尖叫的影響。

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考慮熱機耦合效應(yīng)的制動尖叫預(yù)測方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種考慮熱機耦合效應(yīng)的制動尖叫預(yù)測方法，包括以下步驟：

1)建立關(guān)鍵零件自由模態(tài)分析有限元模型：

采用三維建模軟件建立制動器各關(guān)鍵零件的三維模型，簡化細小結(jié)構(gòu)，對簡化后的模型劃分網(wǎng)格，并定義各零件的材料屬性，構(gòu)建關(guān)鍵零件自由模態(tài)分析有限元模型，進行有限元分析，獲取制動器關(guān)鍵零部件的自由模態(tài)；

2)進行關(guān)鍵零件自由模態(tài)試驗：

對關(guān)鍵零件，包括制動盤和制動塊，進行自由模態(tài)試驗，并獲取制動盤和制動塊的模態(tài)頻率和模態(tài)振型，將自由模態(tài)試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果進行對比，若兩者誤差小于3％則判斷該有限元模型有效，進行步驟3)，否則返回步驟1)；

3)建立制動器復(fù)模態(tài)分析有限元模型：

建立考慮通風(fēng)制動盤、制動背板、摩擦襯片、制動鉗與活塞的制動器復(fù)模態(tài)分析有限元模型，將真實制動盤初始端面跳動與制動盤初始厚薄差賦值到該有限元模型上，并考慮制動器系統(tǒng)各部件的連接關(guān)系以及制動器系統(tǒng)的運行狀態(tài)，建立力邊界條件；

4)進行低溫工況下制動器模態(tài)工況尖叫試驗：

將制動器安裝在制動器慣量試驗臺上，進行低溫工況下制動尖叫試驗，測量轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、制動壓力、制動鉗振動、噪聲、制動盤變形和溫度信號，獲取制動盤溫度和制動盤的變形及噪聲特征；

5)基于低溫工況試驗數(shù)據(jù)的模型修正：

根據(jù)低溫工況試驗的噪聲特征，對步驟3)中的復(fù)模態(tài)仿真模型進行修正，使復(fù)模態(tài)仿真模型的仿真結(jié)果與低溫工況的試驗結(jié)果相符合，精度達到85％以上；