基于制动器多点接触模型的初始SRO和DTV对制动抖动的影响分析

关键词 ：制动抖动 ； 多点接触 ； 制动盘厚薄差 ； 制动盘端 面跳动 ； 制动力矩 波动 ； 制动压力波动
中 图分 类号 ：Ｕ４ ３ ５ ６ ． １ 文献 标 识 码 ：Ａ
自２ ０世纪 ８ ０年 代 ， 动 抖 动 问题 受 到 国 内外 学 制
者 的广泛关 注 。研 究 已经 发 现 ， 式 制 动 器 的 制 动 抖 盘 动 主要是 制动 力 矩 波 动 （ Ｔ Ｂ ａ ｅＴ ｒｕ ａｉ ｉ ） Ｂ Ｖ， ｒｋ ｏｑ ｅＶ ｒ ｔ ｎ ａｏ
和 制动压 力 波 动 （ Ｐ Ｂ Ｖ，Ｂａ ｅＰｅｓｒ Ｖ ｒ ｔ ｎ 造 成 ｒｋ ｒｓ ｅ ａｉ ｉ ） ｕ ａｏ
用 制动 盘与制 动块 单 点 接触 模 型
可 能影 响分 析结果 的有 效性 。
、 设 摩擦 系数 假
为常数¨ 驯 。这些假设都会 导致模 型的局限性 ， 并
制动 盘表 面初 始 几 何 特 征 不 仅 直 接 影 响 Ｂ Ｖ和 Ｂ Ｖ Ｔ Ｐ
以盘式 制动器 系统 为 建模 对 象 ， 动力 矩 波 动 、 制 制
动 压 力波动 作 为 系统 的输 出 ， 立 制 动器 多 点接 触 模 建
型 ， 设条 件如 下 ： 假
的产 生 ， 而与 制动 副摩擦 特性 、 损 及 热效 应 存 在重 要 磨
的耦合效 应 ， 为影 响 Ｂ Ｖ 和 Ｂ Ｖ关 键 因素 之 一 。 因 成 Ｔ Ｐ
（ ）多 自由度 离散 系统 。制动 抖动频 率在 １０Ｈ １ ０ ｚ
以下 ， 般 为 １ 一 ０Ｈ ， 一 ０Ｈｚ ５ ｚ为低 频 振 动 。而 盘式 制动 器 部件 的 固有 频 率 均 大 于 ７０Ｈ ， ０ ｚ 即制 动 抖 动不 是 因 为制 动器 各 零 部 件 的 固有 频 率 重 合 导 致 共 振 而 引 起
振
第２ ９卷第 ７期
动
与
冲 击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴ ＯＮ Ｂ Ｉ ＡＮＤ ＨＯ型 的初始 Ｓ Ｏ 和 ＤＴ Ｒ Ｖ对 制动 抖 动 的影 响分 析
孟德建 ，张立军 ，余卓平
（ 同济大学 汽车学 院， 上海 ２ １０ ） ０ ８４
摘 要 ：针对盘式制动器系统， 假设制动盘与制动块存在多点接触， 利用制动副摩擦系数一相对速度半经验理论
模型， 建立了制动器多点 接触 动力学模 型 ， 并通过台架试验 验证 了该模 型的有效性 。基 于此模 型 ， 假设初始制动盘厚薄差 和制动 盘端 面跳动具有正弦 曲线特征 ， 以制 动力矩波 动、 制动压力波动的时频 特性 及均方根为评价指标 ， 详细讨论 了制动 盘厚薄差和制动盘端面跳动的阶次 、 大值及相位对制动抖动 的影 响。研究结果表 明， 最 制动 盘 Ｄ Ｖ在圆周 内的阶次特征 Ｔ 决定了制动压力波动和制动力矩波动频率与转速的阶次关系 ； 制动压力波动对制动盘 Ｓ Ｏ敏感性较强 ， Ｒ 制动力矩 波动对 制动盘 Ｄ Ｖ敏感性 较强 ， Ｔ 制动压力波动均方根和制动力 矩均方根与制 动盘 Ｓ Ｏ和 Ｄ Ｖ最大 值具有线性递 增 的关 系 ； Ｒ Ｔ 制 动盘端 面跳 动的相位差通过改变制动盘厚薄差的最大值对制动压力波动和制动力矩波动产生影响。
有根 本作用 ， 该领 域成 为近 来研 究 的重 点 ， 取 得 重要 并
１ 盘 式 制 动 器 多 点 接触 力 学模 型
１ １ 建模对 象与 假设 条件 ．
进展 。虽然 制动工 况 、 制动 衬 片摩 擦 材料 特 性 、 动副 制 的磨损 作用 、 动 副 动态 变 化 的摩 擦 特 性 以及 摩 擦 生 制 热效 应 都 对 Ｂ Ｖ和 Ｂ Ｖ 具有 一 定 的影 响¨ ， 是 Ｔ Ｐ 卜 但
簧 系统 ， 包括 制 动 钳 、 动 盘 、 持 架 、 动 块 、 塞 和 制 保 制 活
轮缸 制动 油路 。
（ ） 多点接 触 。考虑 制动器 结 构 复杂 以及 制动 过 ２ 程 中制动块 接触 表 面压力 分 布不 均 匀 和制 动 盘 与制 动
此， 应该 系统 地 分 析制 动 盘 初 始 表 面 几 何 特 征 对 制 动
抖动的影响。通过对前期成果 的综合分析来看 ， 主要 通过 试 验 方 法 研 究 制 动 盘 初 始 表 面 几 何 特 征 的影 响 ’＇， “ ” ， 是 该 方 法 不 易 将 制 动 盘 厚 薄 差 但
（ Ｔ Ｄｓ ｈ ｋ ｅｓ ａ ａｉ ） Ｄ Ｖ， ｉ Ｔ ｉ ｎ ｓ Ｖ ｒ ｔ ｎ 和端 面跳 动 （ Ｒ Ｓ ｒ ｃ ｃ ｉ ｏ Ｓ Ｏ， ｕ． ｆ ｅｒｎ—ｏｔ 分离 ， ａ ｃ ｕ ｕ） 故不 能 系统地分 析 Ｄ Ｖ或 Ｓ Ｏ分 Ｔ Ｒ
的。因此 ， 可将 盘式制动器简化成多 自由度 的质点弹
本文 假设 制 动 块 与 制 动 盘 存 在 多 点 接 触 ， 用 制 利 动 副摩擦 系 数一 相 对 速 度半 经 验 理 论 模 型 ， 立 了制 建 动器 多点 接 触动 力 学 模 型 ， 通 过 台架 试 验 验 证 了该 并 模型 的有 效性 。 以 Ｂ Ｖ、Ｐ Ｔ Ｂ Ｖ时频 特 性为 评 价指 标 ， 系 统分 析 了制动 盘初始 Ｄ Ｖ、Ｒ Ｔ Ｓ Ｏ对制 动 抖动 的影 响 ， 为 探索 制 动 抖 动 的 产 生 机 理 和 控 制 方 法 提 供 可 能 的
途径 。
的¨ 。因此 ， 制 动抖 动 影 响 因素 的研 究 主要 集 中 对 在两 大领 域 。一 是传 递 路 径 的分 析 与控 制 ， 即从 转 向
系统 、 悬架 、 车轮及 其连 接 件 等部 件 分析 制 动 抖动 可 能 的传 递途径 和放 大环节 。二是 振 源机 理 分析 与抑 制 ， 以制 动器 系统 为研究 对 象 ， 发 生机 理 与关 键 因 即 从 素 的角度探 索制 动抖动 产生根 源 。 由于振 源机 理分析 与控 制 对 于制 动 抖 动 的控 制具