汽车盘式制动器的制动结构优化设计

基金 项 目：湖 南大学 汽车车身先进 设计制造 国家重点实验 室 自主课 题（７１３７５００４）；湖南省研究生科研创新 项 目（ＣＸ２０１３Ｂ１４３） 收稿 日期 ：２０１５—１０—１９ 修 回 日期 ：２０１５—１１—０８
Ｓｔａｎｄａｒｄ建立 了盘式制动器 系统 的耦 合有 限元模 型 ，并求解 其复模 态 ，分析 了各参 数对 盘式制 动器 系统稳 定性 的影响 。 文献 ［５］提 出破 坏结 构 的对称性 有利 于抑 制结 构 的 自激 振 动 ，并在此理论 的基础 上研究 了制动 盘的对称结构 优化。文
Ｂｒａｋｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｏ ｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｉｓｃ Ｂｒａｋｅｓ
ＰＥＮＧ Ｌｏｎｇ，ＹＵ Ｄｅ—ｊｉｅ，ＬＶ Ｈｕｉ，ＨＵＡＮＧ Ｙａ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂｏｄｙ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕｎａｎ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）
严重影响汽 车 的乘坐 舒适 性 ，降低 汽 车 产品 的竞争 力 。因 分析 了可能产生制动 尖叫 的不稳 定模 态 以及各零 件 的振动
此 ，有必要在设计 阶段对 制动器振 动稳定 性予 以考虑 ，并 提 模态对产生制动尖 叫不稳定模态的贡献 大小 ，讨论 了摩擦 因
出相应的抑制方案 ，以提高汽车产品的 ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ 数 、摩擦片结构及 其背板 阻尼对 制动尖 叫 的影响 ，为控 制制
ａｎｄ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性 能 。
动尖叫提供 了途径 。文献 ［３］在建立盘式制动器系统有限元
针对汽车制动噪声问题 ，不少学者对其 产生机理 以及 抑 模 型的基础上进行复模态分析 ，分析 了相 关参数 以及磨 损对
盘式制动 器 动 态稳 定 性 的影 响。文 献 ［４］基 于 ＡＢＡＱＵＳ／
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ：Ｔｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｂｒａｋｅ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ，ａｎ ｉｎｔｅｒｖａｌ—ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｉｎｇ ｉｎ ｕｓｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｅｒｒｏｒ． Ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ａ ｆｉｘｅｄ — ｃａｌｌｉｐｅｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ，ａｎｄ ｄｅｓｃｒ ｉｂｅｓ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎ— ｔｅｒｖａｌ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｍ ｏｄｅ１．Ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍ ｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ，ｙｏｕｎｇ ｍ ｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｐｌａｔｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｖａｒｉａｂｌｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
第３３卷 第０８期
文 章编 号 ：１００６—９３４８（２ｏ１６）０８—０１４６—０７
计 算 机 仿 真
２０１６年８月
汽 车盘式 制动 器 的制动 结 构 优化 设 计
彭 龙 ，于德 介 ，吕 辉 ，黄 亚
（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室 ，湖南 长沙 ４１００８２） 摘要 ：为 了抑制汽车盘式制动器制动过程中的噪声 ，由于模型不能准确描述盘式制动器系统在制造过 程中的误差和在使用 过程 中的磨损 ，无法建立 降低噪声的模型。为此提出以盘式制动器系统为研究对象 ，采用 区间概率混合模 型描述相关参数 的不确定性 ，建立了盘式制动器 系统的 区间概率混合不确定模型 ，并以支撑背板 的密度 、弹性模量和厚度为不确 定性设计变 量 ，以盘式 制动器 系统不稳定系数的稳健性 函数值最大为 目标进行稳健优化设计 。对某盘式制动器系统 的稳健优化设计 的 结 果 表 明 ，改进 方 法 有 效 提 高 了 盘式 制 动 器 系 统 的 稳 定 性 ，还 提 高 了设 计 结 果 的稳 健 性 ，为 进 行 盘 式 制动 器 系 统 的 结构 优 化 设 计 提 供 了 有 效方 法 。 关键词 ：制动稳定性 ；不确定性 ；稳健性 ；优化设计 中图 分 类 号 ：ＴＰ３９１．９ 文献 标 识 码 ：Ｂ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｒｏｂｕｓｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ａ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏ—
ｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅ ａｎ ｅｆ－ ｆｅｅｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｂｒａｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅｓ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｂｒａｋｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；Ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ
源自文库
１ 引 言
制方法进行 了研究。文献 ［１］基于馈 人能量 的分析 ，研究 了 结构参数对制动器噪声的影响 ，为抑制噪声 的结构修改方案
盘式 制动器凭 借其优异 的使用性能 ，在汽 车上得到 了广 提供 了指导 。文献［２］构建了制动器总成 的接触摩擦耦合有
泛的应用。但 是其 在制动时引起的尖 叫（一般在 １～１６ｋＨｚ） 限元模 型 ，计 算了制动 器振动 系统 的复特征 值分 布和模 态 ，