基于ADAMS的盘式制动器多柔体仿真分析

论文摘要

随着社会经济的发展,汽车已经成为人们日常生活中重要交通工具之一,而制动器对汽车的安全性与舒适性着重要影响,如何降低汽车制动振动噪声已经成为当今社会研究的一个重要课题。论文首先介绍了制动器的发展史、制动器振动噪声的国内外研究现状,接着介绍了建立多柔体动力学模型的理论基础、盘式制动器自激振动的理论基础,这为制动器的研究提供了理论依据；紧接着探讨了利用有限元软件ANSYS和动力学软件ADAMS建立盘式制动器多柔体动力学模型的方法步骤,即如何利用有限元软件ANSYS建立制动盘与制动块的模态中性文件(MNF),并在此过程中对制动盘和制动块进行了自由模态分析；得到模态中性文件后,制动器多柔体动力学模型在ADAMS中的建模过程包括：导入柔性体,通过编写宏命令对柔性体制动盘和制动块施加哑物体以减少计算量；对导入的刚性体构件则需要赋于一定的材料属性,接着进行装配、添加各部件之间的约束,最后进行模型的校验。对于制动盘与制动块之间正压力和摩擦力采用编写接触力宏命令的方式实现。通过对盘式制动器多柔体动力学模型的仿真,得到制动盘角速度、角减速度、摩擦力等变化曲线。对比制动盘在不同摩擦系数下的这些仿真曲线可知：制动盘与制动块间的摩擦力随摩擦系数的增大而增大,但是摩擦系数越大,越容易使制动器出现振动噪声,这将影响汽车的舒适性和稳定性；降低摩擦系数,虽然可以有效的降低制动振动噪声,但同时也降低汽车的制动效能。所以在选择制动器的摩擦材料时既要满足汽车制动制动性能的要求,也要满足汽车舒适性与稳定性的要求。在汽车制动器出现安装误差,即制动盘旋转轴线与自身轴线不重合的情况下,也会引起汽车的制动振动噪声。建模过程中不仅考虑了制动盘和制动块变形对制动性能的影响,同时也考虑了整车旋转及平移质量对汽车制动性能的影响,从而使盘式制动器的仿真更加符合实际情况。该建模方法具有通用性,为各类制动器的建模、制动器振动噪声分析及结构优化设计提供了一种有效的借鉴方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 制动器的发展史及其分类
• 1.2 制动振动噪声的研究状况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.2.3 制动振动噪声的研究总结
• 1.3 制动振动噪声的分类及影响因素
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义
• 1.5 本章小结
• 第2章 多体系统动力学理论基础
• 2.1 多体系统动力
• 2.2 多柔体系统动力学建模
• 2.2.1 柔性体上点的位置向量、速度和加速度
• 2.2.2 多柔体系统动力学方程的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 制动器多柔体模型的建立
• 3.1 浮钳盘式制动器的工作原理
• 3.2 盘式制动器非线性振动的数学模型
• 3.3 制动器动力学模型中各部件间的约束关系
• 3.3.1 三维几何模型的建立
• 3.3.2 转向节、制动钳支架与导向销之间的约束关系
• 3.3.3 制动钳体与导向销之间的约束关系
• 3.3.4 制动块与制动钳体之间的约束关系
• 3.3.5 制动盘模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 制动盘及制动块中性文件的建立
• 4.1 模态分析的概述
• 4.2 制动盘制动块的自由模态分析
• 4.2.1 制动盘的自由模态分析
• 4.2.2 制动块的模态分析
• 4.3 模态中性的建立
• 4.3.1 生成模态中性文件（MNF）的步骤
• 4.3.2 在生成中性文件的过程中需注意的问题
• 4.4 本章总结
• 第5章 动力学模型的建立
• 5.1 在模型中引入刚形体
• 5.2 在模型中引入柔性体
• 5.2.1 导入的柔性体校验
• 5.2.2 制动盘制动块施加哑物体
• 5.2.3 制动盘和制动块摩擦副的实现
• 5.3 本章小结
• 第6章 制动器多柔体模型的仿真与分析
• 6.1 汽车制动过程的分析
• 6.2 制动过程的仿真与分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文