[发明专利]基于摩擦振动和热机耦合联合仿真的制动抖动建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种，尤其是涉及一种基于摩擦振动和热机耦合联合仿真的制动抖动建模方法。 

背景技术

汽车盘式制动器制动抖动是汽车制动过程中经常发生的工程问题。制动器制动抖动会导致整车、制动踏板、方向盘、仪表板以及座椅下底板的剧烈振动，有时会伴随发生低频噪声，不仅会严重影响乘坐舒适性，而且会增加驾驶员误操作的几率，影响行车安全性。同时，制动抖动也会加速制动器和悬架等底盘部件的老化和疲劳破坏，进一步影响汽车的行驶安全性。因此，制动抖动已成为世界汽车工业迫切需要解决的重大技术难题之一。近年来，随着我国汽车保有量和使用量的剧增以及国内轿车应用盘式制动器的增加，制动振动和噪声问题频发，倍受关注。因此，研究盘式制动器的制动抖动的发生机理、内在规律与关键因素，寻求振动控制的新方法和新途径，是汽车制动器发展与应用过程中必须解决的重要课题。 

系统开展资料搜集与进行综合分析发现，尽管国外研究者针对制动抖动问题开展了大量研究，但是迄今为止尚未从根本上彻底弄清制动器制动抖动振源的发生全部机理与内在规律。通过大量的试验发现，制动过程中存在摩擦效应、摩擦生热效应、摩擦振动效应，而且摩擦、热、振动三种物理现象彼此交叉、相互耦合，形成典型的多物理耦合动力学效应。但是，国内外对此耦合动力学效应尚未进行系统研究，即使是有所涉及也仅仅限于考虑单一效应，或者两个效应的耦合而忽略另一物理效应。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于摩擦振动和热机耦合联合仿真的制动抖动建模方法，该方法可以完全再现制动抖动时盘式 制动器耦合动力学行为，为解决制动抖动问题提供了新方法。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种基于摩擦振动和热机耦合联合仿真的制动抖动建模方法，包括以下步骤： 

A，计算制动压力变化所产生的制动盘厚度变化： 

在初始转速、初始制动压力条件下，利用制动器摩擦特性半经验模型和多点接触摩擦振动模型，得到制动盘初始端面跳动和厚薄差产生的制动压力波动特性；再结合制动盘初始温度、端面跳动和厚薄差条件，利用制动器热-机耦合动力学模型，分析制动压力波动对制动器热-机耦合特性的影响，进而获得该条件下由制动压力变化所产生的制动盘厚度变化，记作DTV_{T_BPV}，并构建其数学模型； 

B，计算热-机耦合作用产生的制动盘厚度变化： 

在初始转速、初始制动压力、制动盘初始温度、端面跳动和厚薄差条件下，利用制动器摩擦特性半经验模型和制动器热-机耦合动力学模型，获得热-机耦合作用产生的制动盘厚度变化，记作DTV_T，并构建其数学模型； 

C，建立盘式制动器摩擦-热-振动耦合动力学模型： 

在多点接触摩擦振动模型的基础上，将初始厚薄差DTV₀、DTV_{T_BPV}和DTV_T之和作为制动抖动激励，建立盘式制动器摩擦-热-振动耦合动力学模型。 

在进行制动器半经验摩擦特性建模时，根据轮胎魔术公式拟合摩擦特性曲线，该制动器半经验摩擦特性建模包含制动副相对速度和制动压力两个状态量。 

所述的多点接触摩擦振动模型为多点接触8自由度模型，其中，制动块与制动盘为均匀3点接触，内侧制动块与活塞均匀两点接触，外侧制动块与制动钳均匀两点接触。 

在步骤B)中利用C语言编程将初始端面跳动和厚薄差添加到制动器有限元模型表面，建立具有表面形貌的制动器瞬态热-机耦合动力学模型。 

所述的制动器瞬态热-机耦合动力学模型考虑了制动块背板结构、制动盘初始端面跳动和厚薄差的影响。 

步骤C)中制动抖动激励为： 

其中，x_{RI1_T}、x_{RI2_T}、x_{RI3_T}系统耦合模型内侧激励，x_{RO1_T}、x_{RO2_T}、x_{RO3_T} 系统耦合模型外侧激励，x_RI1、x_RI2、x_RI3是制动盘初始厚度变化产生的激励。