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鼓式制动系统的噪声和振动分析

研究产品: 鼓式制动系统

分析目的：评估鼓式制动系统的振动特性并改进其设计

鼓式制动器广泛应用于卡车、公共汽车和一些乘用车，利用连接到车轴或悬架的半圆形制动蹄与安装在车轮上的圆柱形鼓内侧的摩擦使车辆减速。蹄与鼓之间的摩擦系数是一个可调特性，它影响制动性能和制动器的振动特性。较高的摩擦系数降低了作用在制动蹄上所需的力，但它也增加了振动并降低了制动系统的稳定性。为优化制动设计，采用多柔体动力学软件RecurDyn，对鼓式制动系统运行过程中的摩擦和振动进行复现，并评估其振动和制动性能。创建制动系统数字孪生模型，并评估两种不同制动系统的设计。

◆仿真过程

①创建鼓式制动系统的 MBD 模型，包括车轴、制动蹄和鼓，以复现其动态行为

②创建柔性体来预测鼓和蹄的变形和应力

③分析不同摩擦系数下鼓与蹄之间的振动特性 ④评估具有相同摩擦系数的两种不同设计的制动性能

◆ 关键仿真技术

• 多体动力学技术用于预测鼓式制动器的行为

• 非线性接触算法，用于计算包括摩擦在内的刚体和柔性体之间接触力

• 多体动力学(MFBD)技术，可准确再现鼓和蹄的变形和应力以及制动系 统的运动

◆ 工具包

• RecurDyn/Professional

• RecurDyn/GTire

• RecurDyn/ProcessNet

◆ 工程问题

• 需要确定鼓式制动器的噪声和振动来源并加以改善

• 需要早期验证新设计是否满足所需的制动性能规范

• 难以分析鼓式制动系统各部分的变形和应力

◆ 解决方法

• 非线性接触算法，成功复现鼓与蹄接触产生的振动

• 定量评估摩擦系数变化引起的振动特性变化 • 使用瞬态 MFBD 技术准确预测鼓随时间的变形和应力 • 使用虚拟样机预测两种不同设计之间的制动性能差异

◆ 结论

• 可以使用虚拟样机在早期阶段验证新设计

• 仿真结果与试验结果吻合

• 在RecurDyn中创建了制动系统的数字孪生模型后，该模型可以在 未来用于制动系统的进一步开发和分析

◆ 其他应用场景

• 制动仿真

• 使用柔性体进行制动仿真