制动器有限元分析

车辆工程专业毕业论文，论文编号:JX897  论文字数:13361.页数:31

摘     要

 随着我国汽车保有量不断增长，人们在购买汽车时不仅仅关注汽车的价格、安全性，同时对汽车振动噪声等与舒适性相关的要求也越来越高。随着汽车技术的不断进步，车内振动与噪声明显降低，而一些子系统和零部件的振动噪声问题如制动器等变得越来越突出，因此对制动器进行振动噪声方面的研究显得非常重要。这对制动器的结构设计具有很强的实用价值。
 本文采用有限元和模态分析方法，研究汽车盘式制动器的制动尖叫倾向性问题和基于尖叫倾向性的结构设计改进。以某制动器为例，建立了基于面接触的有限元模型。在非线性分析的基础上利用复特征值分析方法对制动器的不稳定模态进行预测，从而得到制动器的制动尖叫倾向性。并进一步分析了系统参数因素如摩擦系数、摩擦阻尼、制动力和转速等对制动尖叫倾向性的影响。最后探讨了如何对关键部件进行设计改进来降低制动尖叫倾向性。上述方法为今后的盘式制动器噪声分析及结构优化设计提供了一种可以借鉴的方法。

关键词：尖叫倾向性  面接触  非线性    结构优化

Abstract
 With the increasing vehicle population in our country,people not only pay attention to the price and safety of automobiles,but also pay more and more attention to the automobile comfort such as vibration and noise when buying automobiles.With the advancement of science and technology,the interior vibration and noise levels have been lowered obviously.However the vibration and noise of certain subsystems and components such as brake systems become much noticeable.So,study of the vibration and noise of brake systems becomes very important,which has high practical value for brake system design.
 In this article,the finite element method combined with mode analysis was introduced to study the brake squeal propensity and the optimization of brake system structure design based on brake squeal propensity. A new finite element model of brake system based on surface contact was established. Complex eigenvalue analysis was then used to predict the instable modes and their brake squeal propensity. Parameter study was performed on the system design parameters such as friction-induced damping, friction coefficient,brake force and rotor rotational velocity. Finally, optimization of key parts of the brake system was conducted to reduce the brake squeal propensity. The method will prove to be useful for future disk brake noise analysis and structural optimization design.
 Keywords：brake squeal propensity    surface contact    nonlinearity
 structure optimization
目  录
摘要 i
Abstract ii
第一章     绪论 1
 1.1  研究动机与目的 1
 1.2  研究背景 1
 1.3  研究方法与系统描述 1
 1.4  论文內容概述 2
第二章    制动噪声产生的机理 3
 2.1   制动器的结构和工作原理 3
2.1.1  制动器的结构 3
2.1.2  制动器的工作原理 3
 2.2  制动噪声产生机理 5
 2.2.1  制动器激振力的影响 5
 2.2.2  制动噪声的分类 5
 2.2.3  制动噪声产生的原因 6
第三章     制动器的有限元建模 7
 3.1   模型的建立及各部件材料的选择 7
3.1.1  制动钳体的建模 7
3.1.2  活塞的建模 7
3.1.3  制动片的建模 7
 3.2   单元的选择及网格划分 9
     3.2.1  划分网格 9
     3.2.2  需要注意的问题 11
 3.3  选择边界条件 11
第四章     有限元分析 12
     4.1   有限元法的应用及特点 12
         4.1.1  有限元法的应用 12
         4.1.2  有限元法的特点 12
 4.2   各零件的模态分析 13
         4.2.1  建立闭环耦合模型 15
         4.2.2  摩擦耦合的简化 17
         4.2.3  各零件联接面的弹性耦合的简化 19
     4.3   整体模型的有限元分析 21
         4.3.1  耦合模型的模态分析 21
         4.3.2  联接面处联接刚度对系统的影响 22
         4.3.3  不稳定模态及其子模态构成 23
第五章     全文总结展望 25
     5.1   全文总结 25
     5.2   展望 25
致谢 26
参考文献 27