论文摘要
高速旋转的圆盘类零件普遍存在于各种机械结构,作用在旋转结合面上的摩擦力会产生振动和噪声现象。不良的振动会使接触状态恶化,小则影响机械的精度或降低寿命,大则使机械结构失效造成事故。对旋转结合面振动摩擦动力学特性的研究,不仅能对振动摩擦产生的本质原因有更进一步的了解,而且对提高旋转类零件的可靠性和寿命提供一定的理论基础。本文以制动盘与摩擦片构成的制动系统为研究对象,采用数值仿真、有限元分析和试验相结合的方法,研究了制动过程中的振动摩擦对稳定性和动力学特性的影响情况；重点研究了制动系统结合面参数对制动稳定性的影响和制动系统热-结构耦合作用对制动盘的振动影响,为制动器的设计、优化和选材提供了理论依据。本文主要研究内容如下：（1）查阅相关文献,总结国内外对旋转圆盘振动摩擦和制动器热-结构耦合的研究现状和现存的问题,在此基础上提出将振动摩擦和热振动结合的研究目的和意义。（2）建立了制动系统振动摩擦的动力学模型和动力学方程,并用MATLAB/Simulink软件分别研究了制动系统各个参数对系统稳定性的影响,提出了提高系统稳定性的方法。（3）采用ABAQUS软件建立了制动系统的有限元分析模型,分析了制动过程中温度场、应力场和制动盘的热振动情况。得到了制动器在制动过程中的温度场、应力场分布以及变化特征；分析热-结构耦合对制动盘振动的影响及制动过程中出现两次振动不稳定的原因,得到制动盘在制动过程中出现共振的频率和速度范围以及不稳定振动的时间和速度范围。（4）对制动盘进行考虑旋转预应力的模态分析,并在此基础上对制动盘进行模态测试,确定各阶共振频率和振型。本文研究表明：制动系统在低速时会出现粘滑振动现象,可以通过提高系统的阻尼、降低系统刚度和降低制动压力来减小振动；在制动过程中系统的应力场和温度场分布都不均匀,两者的耦合作用使制动盘和摩擦片出现翘曲现象,产生热振动；在制动初期产生共振现象,结合模态分析可知共振频率为5500Hz。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题研究的目的和意义1.2 国内外对制动系统振动摩擦现象的研究概况1.3 制动器热-结构耦合研究现状1.4 摩擦制动系统的发展及分类1.4.1 盘式制动的发展1.4.2 盘式制动器的结构和分类1.5 制动摩擦热的研究意义1.6 本文研究的主要内容第2章 制动系统动力学分析理论基础2.1 常见的结合部摩擦模型2.1.1 准静态摩擦模型（Stribeck模型）2.1.2 动态摩擦模型（LuGre模型）2.1.3 滞后摩擦模型（B-W模型）2.2 振动摩擦产生的机理2.3 热-结构耦合制动过程的理论基础2.3.1 接触分析理论2.3.2 摩擦生热理论2.3.3 热传导理论2.4 本章小结第3章 制动系统振动摩擦的数值仿真3.1 制动系统的动力学模型及动力学方程3.2 不同参数对制动稳定性的影响3.2.1 制动初速度对制动稳定性的影响3.2.2 制动压力对制动稳定性的影响3.2.3 系统阻尼对制动稳定性的影响3.2.4 系统刚度对制动稳定性的影响3.3 本章小结第4章 制动系统热-结构耦合仿真4.1 制动系统参数计算4.1.1 制动器基本物理参数选取4.1.2 制动减速度计算4.1.3 对流换热系数计算4.1.4 摩擦面热传导系数及热流分配系数4.1.5 边界条件的确定4.2 制动器有限元模型建立4.2.1 模型简化4.2.2 有限元分析的基本假设4.2.3 有限元模型建立4.3 制动系统温度场分析4.3.1 制动盘温度分布趋势4.3.2 摩擦片的温度分布趋势4.3.3 制动盘沿径向的温度分布4.3.4 制动盘沿轴向的温度分布4.3.5 制动盘沿周向的温度分布4.4 制动系统应力场分析4.4.1 不考虑温度影响的应力场分析4.4.2 考虑温度影响的应力分析4.5 制动系统在温度场作用下的振动情况分析4.5.1 制动盘的热变形4.5.2 制动盘和摩擦片厚度的变化4.5.3 制动盘和摩擦片速度分析4.6 本章小结第5章 制动盘动态特性分析与模态试验5.1 制动盘有限元模态分析5.1.1 有限元模型的建立5.1.2 确定网格尺寸5.1.3 自由模态下有限元模态分析结果5.1.4 考虑旋转预应力的有限元模态分析结果5.2 制动盘模态试验5.2.1 试验设备5.2.2 测点分布5.2.3 支撑方式选择5.2.4 试验原理图5.3 试验结果5.3.1 相干函数5.3.2 模态分析5.4 对比分析5.5 本章小结第6章 总结与展望6.1 总结6.2 展望参考文献致谢附录：发表论文与参与项目情况
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标签：制动系统论文; 振动摩擦论文; 温度场论文; 应力场论文; 热结构耦合论文; 模态分析论文;
