[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

说明书

本发明属于汽车鼓式制动领域，涉及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，通过建立有限元模型、求解固有频率及特征向量、修正固有频率及特征向量、求解制动力矩、修正制动力矩、计算摩擦力矩、绘制得到效能因数与摩擦系数关系曲线，便于更加直观的指导设计。本发明通过试验数据对其材料参数、边界条件进行修正，使其计算结果比经验公式计算出的结果更加准确，更准确的指导设计，缩短开发周期，降低成本。

技术领域

本发明属于汽车鼓式制动领域，涉及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。

背景技术

制动效能因数是鼓式制动器设计的关键参数通过效能因数可以根据制动器输入力、有效半径计算出可以产生的制动力矩，以往制动效能因数通常是根据经验公式大致计算，经验公式是基于2自由度平面简易受力模型，无法考虑初始摩擦衬片与制动鼓刹车面初始间隙、制动器各零部件受力变形，浮动式鼓式制动器在受力过程中各零部件位置会发生变化，以及结构受到随时间变化载荷的响应等因素对输出力矩的影响，计算误差较大，需要根据试验数据多次修正设计，直到满足设计要求，设计周期较长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供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。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

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，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；

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。

可选的，步骤S1中的零件包括底板、制动蹄筋、摩擦衬片、制动鼓、活塞。