摘要：针对盘式制动器存在的制动摩擦振动现象和问题,设计出了3种具有仿生非光滑表面的摩擦衬片,即圆坑摩擦衬片、方坑摩擦衬片和混合坑摩擦衬片。对3种摩擦衬片进行了制动摩擦振动模拟分析,并与具有光滑摩擦衬片的制动器摩擦振动特性进行了对比,进行了复特征值分析。结果表明:当对摩擦衬片表面进行仿生形貌处理后,制动器产生模态耦合的频率和耦合数量发生变化,制动器出现部分振动频率缺失和新增的现象。这是由于表面处理使得摩擦衬片组件的整体刚度降低,使得模态频率减小,改变了其与制动器其他部件发生耦合的阶次。在3种非光滑仿生摩擦衬片中,具有混合坑的摩擦衬片在改善制动性能稳定性上效果最佳,其对应的制动器产生的不稳定振动频率的数量明显减少,振动倾向指数值最小。相比之下,圆坑摩擦衬片在三者之中抑制制动摩擦振动的效果最弱。对摩擦衬片表面进行仿生处理,有利于降低制动界面应力集中,使摩擦接触界面的应力分布更均匀,从而削弱界面能量堆积现象,这在一定程度上避免了能量以振动噪声的形式对外呈现,从而改善了制动性能稳定性。分析结果为改善制动稳定性的摩擦衬片表面仿生设计提供依据。

摘要：摩擦学行为研究对认识界面摩擦磨损特征,揭示摩擦自激振动产生机理及演变规律,保证摩擦系统的可靠运行具有重要意义.目前的摩擦学行为模拟试验装置由于刚性连接方式对界面摩擦振动响应的干扰,难以精确开展摩擦学行为研究和材料磨损性能评估,亟需隔离摩擦界面与机械连接部件之间的耦合振动.为此,基于气浮轴承设计了1种可实现振动解耦的摩擦学行为模拟试验台,通过锤击试验以及与非振动解耦摩擦试验机的对比试验,测定并验证了试验台振动解耦功能的有效性.锤击试验表明,未充气状态下在气浮轴承轴套处检测到多个频率,而充气状态下仅有较低的单一频率存在.摩擦学对比试验发现,随着法向载荷或往复滑移频率的增加,振动解耦试验台测得的振动加速度均方根变化率线性增加,而非振动解耦试验机的振动加速度均方根变化率呈先增后减的趋势,存在明显差异.因此,该摩擦学行为模拟试验台成功实现了摩擦界面与机械连接部件之间的振动解耦,为进一步精确探究界面摩擦学行为的影响因素和演变规律、揭示摩擦自激振动产生机理以及在对比评估不同材料摩擦磨损性能时排除摩擦学设备的影响方面提供了新的思路及有效的手段.

摘要：本研究建立起门式起重机小车—轨道耦合模型,采用隐式动力学分析算法,研究了起重小车在轨道上滚动过程中产生的摩擦振动现象。结果表明,起重机的低阶结构模态主要表现为主梁的弯曲运动,随着阶次增大,起重机的自然模态逐渐演变为主梁—轨道—车轮三者耦合运动的形式。在摩擦力作用下,车轮与轨道之间将会产生某特定频率和特定振型的摩擦振动现象。隐式动力学分析结果表明,在小车与轨道摩擦过程中,起重小车与轨道均出现了明显的振动现象,且系统的切向振动强度大于法向振动强度,这也导致所提升物体的切向偏摆现象更加剧烈,造成更加严重的安全隐患。小车—轨道的摩擦振动具有多频复合的特征,轨道的振动主要表现为高频振动,而小车的振动是高频和低频的结合。起重小车在轨道上滚动的过程中,由于摩擦振动的存在,车轮与轨道的接触状态发生实时改变,从而使得最大应力位置发生变形。本研究结果对认识起重机的稳定性具有一定的意义,并能为改善起重机摩擦振动问题的结构设计提供参考。

摘要：以某车型盘式制动器为研究对象,探索在不同侧摩擦片发生偏磨时,制动器可能出现的摩擦振动现象。研究结果表明,制动器存在多频振动耦合的现象,当制动器发生较大强度的摩擦振动时,由于部件之间的相互变形,导致接触界面存在局部接触或局部脱离的现象,最终导致摩擦片产生偏磨。复特征值分析结果表明,随着活塞侧摩擦片的偏磨量逐渐增大,制动器的尖叫频率逐渐向高频处聚集,且制动器的振动倾向愈发明显,振动强度明显增大。相比之下,当钳指侧的摩擦片发生偏磨时,制动器振动频率的数量明显减少,但是也集中在高频区域。另外,由于钳指侧摩擦片偏磨导致部分模态耦合现象消失,因此制动器的振动强度变化不大。进一步地,对两侧摩擦片出现偏磨的情况进行模拟,结果表明,制动器产生的振动噪声频率向较高频处移动,且随着偏磨量的增大,出现的噪声频率数量逐渐增多,且产生噪声的振动倾向愈发明显,振动强度明显增大。因此,虽然不同侧摩擦片的偏磨对制动器稳定性的影响不同,但是最终均导致制动系统严重失稳,产生更加强烈的振动噪声。显式动态分析结果进一步证明,摩擦片的两侧偏磨导致制动器的振动强度明显增大,且振动噪声的频率向高频处转移。本研究结果为摩擦片切向偏磨的研究提供全新的思路,也为后续的制动器的设计和优化提供一定依据。

摘要：为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系,本研究建立起某盘式制动器有限元模型,编写VFRIC_COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中,从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明,指数型摩擦因数比定值摩擦因数,更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时,采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μk对制动系统动力学行为影响显著,随着μk逐渐增大,活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象,且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μk的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面,静摩擦因数μs也将影响制动系统的动力学行为,且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μs逐渐增大时,活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失,且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象,同时该侧的振动强度随μs的增大而逐渐增强。综合以上,由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同,因此两侧表现出的振动行为各不相同,两侧受到摩擦因数的影响状态也不同,因此在对制动系统进行动力学分析时,应该对制动器两侧的振动进行讨论,否者相关结果对认识制动器的运动行为具有一定的局限性。

摘要：针对机械系统中普遍存在的摩擦振动现象,结合试验分析和数值模拟的方法,提出采用压电材料进行摩擦振动能量收集的新思路。本研究搭建了一种既能产生摩擦振动,同时又能利用压电材料将振动能量转化为电能的试验装置,摩擦学试验结果验证了利用压电材料实现摩擦振动能量收集的可行性。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行模拟,首先采用复特征值分析法对压电式能量收集器的响应特性进行分析,结果表明摩擦系统在法向和切向上出现的不稳定振动模态是实现摩擦振动能量收集的重要因素。采用瞬时动态分析法对摩擦系统的动力学响应进行模拟,结果表明瞬态分析能够从时域上很好地模拟试验过程,较大的法向载荷导致系统产生较强的摩擦振动,从而导致压电材料变形位移增大,进而输出较高的电压;摩擦系统存在一定的临界速度,使得系统能够产生最强的摩擦振动能量,并对外输出最大电压信号;进一步地,本研究建立起摩擦与压电相互耦合的二自由度数学模型,验证了摩擦振动能量收集的可行性,并定性分析了法向载荷和运动速度对系统响应的影响。以上研究结果能为实现摩擦振动的能量收集提供理论依据。

摘要：本文采用二次回归正交组合设计的原理，在Ｍ２摩擦试验机上，对消除低速滑动时的摩擦振动所需要的激振力与试验机系统参数之间的关系，进行了多因素优化试验回归，得到了二者之间的非线性回归方程．利用方程能对试验机在各种系统参数组合下需要的激振力作出比较准确的预报，使激振消除摩擦振动这一新技术，在摩擦试验机上得到了更为有效的应用．

摘要：本研究建立起门式起重机车轮—轨道耦合动力学模型,基于ABAQUS/Implicit隐式动力学分析算法,探讨起重机轮—轨摩擦系统的振动特性。结果表明,系统低频模态表现为起重机主梁/轨道的弯曲变形,中频模态表现为起重机主梁/轨道的弯曲加扭转变形,而高频模态表现为主梁—轨道—车轮三者的耦合运动。在车轮与轨道摩擦过程中,车轮侧向产生持续的摩擦自激振动,轮—轨之间可能产生"啃轨"现象。相比之下,车轮的切向振动和法向振动强度相对较弱,主要产生在车轮运动的初始阶段,且切向振动强度明显大于法向振动,这可能导致所提升物体的切向偏摆更加剧烈。频域分析结果表明,车轮与轨道均能产生频率约为566 Hz的振动,起重机轮—轨之间的摩擦振动具有多频复合特征,是一种部件耦合与独立振动并存的非线性动力学行为。进一步地,本研究对车轮载荷不对称状态下的系统动力学响应进行分析,结果表明车轮载重较大一侧的侧向振动增强,而车轮载重较小一侧的切向振动和法向振动在初始阶段波动更为剧烈。由于载重不同,两侧轨道接触应力变化差异明显,载重更小的一侧可能出现短暂的轮轨分离与重新接触现象,这导致起重机轮轨系统的最大应力位置随着时间不断发生变化,导致运输不稳定的现象严重并带来严重的安全隐患。本研究结果对认识起重机的稳定性具有一定的意义,并能为改善起重机摩擦振动问题的结构设计提供参考。

摘要：针对某型制动盘系统在制动刹车过程中出现断裂失效的情况,本文对制动盘系统的动特性进行了较为详细的研究。首先建立了该型轮装制动盘系统的有限元模型,依据模态试验结果对计算模型进行修正;接着采用复特征值法计算了该型轮装制动盘系统的尖叫模态频率;然后采用时域响应分析法计算了制动盘系统的敏感频率及螺栓动响应,对比两种方法计算得出的频率,最大误差为1.83%,有效验证了模型的准确性。另外通过分析可知在特定运行环境下,制动盘系统在摩擦力作用下发生尖叫,即制动盘系统自身模态发生耦合。最后采用复特征值法研究了摩擦系数及闸片刚度与轮装制动盘系统尖叫模态频率的关系,研究表明,闸片刚度处于160GPa^180GPa、摩擦系数大于0.34时,制动盘系统产生尖叫,对该型制动盘系统设计改进具有一定的工程指导意义。

摘要：为探究三体颗粒对轮胎材料-硬质路面制动摩擦力时变特性的影响,设计了具有弹簧-金属滑块-橡胶传送带结构的三体摩擦试验机,分析不同载荷与速度下滑块-传送带之间摩擦力的时域与频域特征。结果表明:摩擦力在传送带速度较大时稳定性更好。低速低载荷时,三体颗粒介入会导致摩擦力信号频域分布在低频区,受颗粒影响的滑块在摩擦行为后,表面粗糙度明显增大。该研究可为三体颗粒影响下的轮胎-路面制动力预测提供参考。