[发明专利]一种用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法

权利要求书

1.一种用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1建立鼓式制动器零件的自由模态分析有限元模型：

列出各零件材料参数：杨氏模量、泊松比、密度；并分别构件各零件的自由模态分析有限元模型，建立无阻尼自由模态特征值方程，并求解得到各零部件的前10阶的固有频率及特征向量，

无阻尼自由模态特征值方程：

式中：[M]:结构质量矩阵；[K]:结构刚度矩阵；固有圆频率平方；φ_i：特征向量；

对制动器相关零件进行频响试验得到各零部件前10阶固有频率、模态振型，并与有限元模型计算出的模态参数进行对比，在确保每一阶模态振型与试验一致的前提下，修正有限元模型中的材料参数中杨氏模量、泊松比、密度值；

S2建立鼓式制动器瞬态动力学有限元分析模型，使用有限元软件对鼓式制动器3D模型进行网格划分，输入各零件材料参数，建立零件间接触关系；通过罚函数近似定义接触面之间产生的法向力和切向力与接触刚度和接触穿透量之间的关系：

式中：Fn:法向接触力；Kn:法向接触刚度；Un:接触穿透量；

式中：Ft:切向接触力；Kt:切向接触刚度；Ut:接触滑移距离；Un:接触穿透量；u:摩擦系数；

S3建立无阻尼结构动力学方程，求解该方程得到制动鼓受到的制动力矩；

式中：[M]:结构质量矩阵；[K]:结构总体刚度矩阵；节点加速度矢量；

节点速度矢量；{x}：节点位移矢量；{F}：载荷矢量；(t):时间；

S4进行制动器性能试验，得到制动器制动过程中产生的制动力矩，用试验结果修正步骤S3中的有限元分析模型；

S5通过有限元模型计算出同一结构制动器在摩擦衬片与制动鼓刹车面不同摩擦系数下(0.1、0.15、0.2、0.25、0.30、0.35、0.40、0.6、0.8)对应的摩擦力矩，根据：计算出效能因数绘制出效能因数与摩擦系数关系曲线；

式中：M：制动器产生的制动力矩N.m；r：制动器的有效制动半径m；

F：轮缸活塞对制动蹄的作用力N。

2.如权利要求1中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，步骤S1中的零件包括底板、制动蹄筋、摩擦衬片、制动鼓、活塞。

3.如权利要求2中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，步骤S2中的接触关系为：底板和制动蹄筋接触区域设置为摩擦接触，制动蹄筋和活塞设置为摩擦接触，摩擦衬片与制动鼓建立摩擦接触，摩擦衬片与制动蹄筋建立绑定接触。

4.如权利要求3中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，底板和制动蹄筋接触区域摩擦系数0.2，制动蹄筋和活塞摩擦系数0.15，摩擦衬片与制动鼓摩擦系数为0.4。

5.如权利要求1中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，步骤S3中，将穿透量控制在10e-05mm以下。

6.如权利要求1中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，步骤S4中，用试验结果修正步骤S3中的有限元分析模型至有限元分析结果与试验数据一致性在80％以上。

7.如权利要求1中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，步骤S5中，摩擦衬片与制动鼓刹车面之间的摩擦系数取0.1、0.15、0.2、0.25、0.30、0.35、0.40、0.6、0.8。

8.如权利要求1中所述的用于浮动式鼓式制动器行车制动效能因数的计算方法，其特征在于，修正有限元模型中的材料参数中杨氏模量、泊松比、密度值使有限元计算的固有频率与试验数据差异在2％以内。