1、分类号 编号烟 台 大 学毕 业 论 文（设 计）无轨胶轮车湿式制动器The wet brake of trackless tyred vehicle申请学位： 工学学士学位 院 系： 机电汽车工程学院 专 业： 车辆工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013 年 6 月 1 日烟台大学.烟台大学毕业论文（设计）无轨胶轮车湿式制动器设计全套图纸，加 153893706姓 名： 指导教师： 62013 年 6 月 1 日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）目 录摘要I第一章 绪论11.1 选题的依据11.2 国内外研究现状、发展过程及发展趋势（含文献综述）21.2.1 国外研究形式21.2.2
2、国内研究形式21.2.3 湿式制动器的应用情况31.2.4 湿式制动器的发展趋势及展望31.3 本课题研究内容31.4 本课题研究方案3第二章 湿式多盘制动器整体散热特性的研究32.1湿式多盘制动器的设计与计算42.1.1概述42.1.2制动缸活塞轴向推力42.1.3摩擦盘圆环面上单位面积的压力42.1.4摩擦盘上的摩擦力矩42.1.5制动力矩52.1.6整车制动力矩52.1.7整车制动力52.1.8制动加速度52.1.9制动距离62.2湿式多盘制动器的温升计算62.2.1制动器产生的热速率62.2.2每次制动温升的计算72.3湿式多盘制动器整体散热特性及其温升计算过程的研究72.3.1湿式多
3、盘制动器散热特性的研究72.3.1.1概述72.3.1.2湿式多盘制动器温升计算模型及其整体散热特性的定量分析7第三章 湿式多盘制动器振动噪声的研究93.1湿式多盘制动器设计过程中振动与噪声控制方法的研究9烟台大学毕业论文（设计）3.1.1湿式多盘制动器振动与噪声控制概述103.1.1.1湿式多盘制动器噪声控制的一般步骤和方法103.1.1.2湿式多盘制动器噪声控制与设计的程序113.1.2湿式多盘制动器在制动时产生薄板弯曲振动声辐射问题及其防治措施123.1.3湿式多盘制动器结构零部件在冲击振动时引起噪声问题的分析133.1.3.1湿式多盘制动器自鸣噪声机理的分析及其防治措施143.1.3.
4、2湿式多盘制动器噪声源的诊断143.1.4隔声降噪理论与技术在湿式多盘制动器设计中的应用153.1.5湿式多盘制动器壳体的设计原则153.2湿式多盘制动器制动噪音机理介绍16第四章 封闭多盘湿式制动器冷却系统的设计164.1冷却系统设计原理164.2冷却系统设计174.3冷却油路18第无章 制动器部分零件要求225.1 制动器摩擦盘225.2 制 动 器 压 盘 245.2.1 压 盘 的 结 构 245.2.2 压 盘 的 球 槽 255.3 制 动 器 花 键 25总 结 27致谢28参考文献29烟台大学毕业论文（设计）摘 要本文主要从几个方面来介绍湿式多盘制动器，首先是从整体散热特性入手
5、，大致了解湿式多盘制动器的一些设计中的主要参数以及在温升方面的一些特性，由此能看出湿式多盘制动器比其他类型制动器的优点。其次是噪声振动，在这节主要从噪声机理入手，浅析了一下湿式多盘制动器在噪声方面体现的主要问题，也介绍了几种降噪的方法。接着是冷却系统的分析，简单介绍了冷却系统如何设计与计算，也大致介绍了冷却油路的布置方法。本文最后也介绍了湿式多盘制动器内部部分零件的要求。关键词：湿式多盘制动器 降噪 冷却系统 内部零件要求烟台大学毕业论文（设计）AbstractThis article describes several ways to wet multi-disc brakes , firs
6、t start from the overall thermal characteristics , a general understanding of some wet multi- disc brake design parameters and the temperature rise of the main aspects of some of the features , which can be seen Wet multi- disc brake advantages over other types of brakes .Then the noise and vibratio
7、n , noise in this section focuses on the mechanism from the start, On a bit wet multi- disc brakes in the noise aspect reflects the main issues , but also introduces several methods of noise reduction . Followed by a cooling system analysis, a brief introduction to how to design and calculation of t
8、he cooling system , but also gave an overview of the cooling circuit layout method . Finally, it describes the inner part of wet multi -disc brake parts requirements.Key Words：wet multi-disc brakes,noise reduction,cooling,the inner part. 烟台大学毕业论文（设计）第一章 绪论1.1 选题的依据：当今，车辆的种类多种多样，按有无滑轨可分为无轨车与有轨车，显然，无轨
9、车应用范围更广。与此同时，一般车辆都要求要有一定的减震性能，这使得车辆对外的接触部件的选择显得更加重要，选用胶质轮胎，可以起到良好的减震效果，对操作人员以及车辆内部构件都可以起到非常好的保护作用，也可适当延长车辆的使用寿命。所有车辆对于制动性能都有着一定的要求，制动力矩、制动时间、通电持续率都是制动性能的指标。制动器的种类有很多，按制动部件可分为外抱瓦块制动器、内胀蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器以及磁粉制动器。这几种制动器的特点与应用范围各不相同。例如，外抱瓦块制动器的构造简单可靠，散热好，瓦块有充分和较均匀的退距，调整间隙方便，但包角和制动力矩小，减速性能不佳，杠杆系统复杂，外形尺寸大。
10、内胀蹄式制动器由两个内置的制动蹄在径向向外挤压制动蹄，产生制动力矩，属于鼓式制动器。鼓式制动器结构紧凑，散热性好，然而无论是在正常情况下还是前后桥回路失效的情况下，鼓式制动器的制动距离都要比盘式制动器要长。带式制动器包角大，制动力矩大，但散热差，适用于大型要求紧凑的制动。磁粉制动器中的磁粉会引起零件磨损。盘式制动器可制成封闭形式，不易受外界环境影响，但温度较高，适用于应用在紧凑性要求高的场合。依据上面所述，我们选择盘式制动器，他紧凑性好，又不受外界环境影响且制动距离小，对于散热性能差这一点，可采取增加摩擦片数目的方法来予以解决。盘式制动器也可分为干式与湿式两种，由于干式制动器对零件磨损比较严重
11、，故选用湿式制动器。湿式制动器亦可分为单盘式与多盘式制动器，由于增加摩擦片片数可以有效减低表米娜温度的最大值，所以选用湿式多盘制动器。因此，本次设计的题目定为无轨胶轮车的湿式多盘制动器的研究。烟台大学毕业论文（设计）图 1-11.2 国内外研究现状，发展过程及发展趋势（含文献综述）： 1.2.1 国外研究形式自从湿式多盘制动器技术成熟以来，国外就对其展开了很深入的研究，由于此类制动器在工程车辆上的应用前景很广，所以许多国外的大型企业都对是有着湿式多盘制动器的生产线，比如瑞典的 VOLVO 公司就已经在整机设计时考虑到采用湿式多盘制动器，还有一些公司也是如此，如美国的 CLARK、CATERPI
12、LLAR 等。而有的公司已经开始在其生产的产品中采用湿式多盘制动器，比如德国的 KESSLER 公司以及美国的 RONKWELL 公司皆是如此。如今，大多数工程车辆都是采用了湿式多盘制动器，而在采矿车辆上基本是全部采用的湿式多盘制动器，由此可见此类制动器的前景是很广泛的。1.2.2 国内研究形式国内的制动器技术相对于国外要显得落后一些，国内的胶轮车的制动器主要是蹄式的制动器，这类制动器是最先发明出来的，结构相对简单很多，制造也比较简单，经济性强。然后蹄式制动器的工作面积较小，这点很受限制，由于工作面积较小，直接导致的就是制动部件的磨损情况相当严重，由于摩擦片磨损严重，导致相对间隙过大，因此总是
13、要调整间隙来保证制动效果。并且蹄式的制动器属于开式，而不是笔试，这样就极容易受到外界环境的影响，由于外界环境复杂，所以制动鼓易受粉尘杂质玷污，从而影响了制动稳定性，由于没有冷却液，蹄式制动器的散热性能也相对较差。因此蹄式制动器逐渐的将被性能更好的湿式多盘制动器所取代，烟台大学毕业论文（设计）这是不可避免的一种趋势。二十世纪八十年代左右，国内开始着手对采矿用车辆进行研究与设计，九十年代中期便开始了对湿式多盘制动器的研究，现已经有着显著的研究成果。现在的湿式多盘制动器可大致分为两类：一类是弹簧制动液压复位制动器，一类是液压制动器。两者皆有各自的优点，在应用领域上也是有所不同，如今国内研发的湿式多盘
14、制动器已经开始在车辆上投入使用，效果不错，深受大众青睐。1.2.3 湿式制动器的应用情况我国国内的湿式多盘制动器应用的范围还是很广的，比如应用在井下装载机上。如南昌通用机械厂生产的 2m3井下装载机就是采用的湿式多盘制动器，还有一些井下装载机也是使用的闭式多盘制动器，如金川有色金属公司第二机械厂的 4m3、3m 3井下装载机、威海广泰航空设备有限公司生产的 20t 飞机牵引车等等。除了一些适用于井下的装载机，通用型号的装载机也是有很多都使用的湿式多盘制动器，如ZL50D、ZL30E 都是使用的湿式多盘制动器。煤科院太原分院生产的适用于货车的非驱动桥用湿式多盘制动器。1.2.4 湿式制动器的发展
15、趋势及展望由于湿式多盘制动器的优点很多并且应用范围也很广，而且其结构也是多种多样。介于以上几点，湿式多盘制动器也是吸引了国内外许多学者对其进行研究，那么综合考虑，湿式多盘制动器的研究方向大体是以下几个方向：(1)借助于热流体学和多相流理论技术,研究湿式多盘制动器超负荷工作的散热机理;借助热弹塑性理论及断裂力学理论,研究湿式多盘制动器摩擦副间热力耦合的摩擦机制及其破坏机理。(2)把计算机仿真技术、虚拟样机设计技术以及材料学等技术和理论应用于湿式多盘制动器的研究中。1.3 本课题研究内容 论文重点研究湿式多盘制动器对于无轨胶轮车的影响，说明湿式多盘制动器在无轨胶轮车上可以广泛应用的必然趋势。通过充
16、分的概念及理论知识，联系实际，说明湿式制动器在无轨胶轮车中应用的必要性。1.4 本课题研究方案本论文从普遍的湿式制动器着手研究，将所学知识应用其中，查阅文献，了解制动器对于汽车制动性能的影响，总结出湿式制动器优缺点，进而提出湿式制动器在无轨胶轮车上的应用，深入研究湿式制动器如何应用汽车技术当中，考虑到制动烟台大学毕业论文（设计）器与控制装置、功能装置、传动装置之间的协调性，制定出可行的方案。第二章 湿式多盘制动器整体散热特性的研究湿式多盘制动器有很多优点，例如其制动力矩大，摩擦性能非常稳定，散热性能好，使用寿命较长，也正因为这些优点，湿式多盘制动器在近年来也是应用到很多种工程车辆上，比如厦门的
17、工程机械股份有限公司通过引进美国卡特公司生产的ZL80装载机、天津工程机械厂通过引进北京安期生技术有限公司而生产的SDZ系列的闭式多盘制动器。而且散热特性是制动器的一个主要性能，因此研究散热特性是研究湿式多盘制动器的重中之重，介于上述理由，本章浅析了湿式多盘制动器的散热特性，也对其进行了简单的设计计算。2.1湿式多盘制动器的设计与计算2.1.1概述在计算之前，要先做好准备工作，首先我们尽量减少环境对车辆的影响，所以我们不计空气阻力，为了方便计算，我们也假定前后轮胎的阻力是一样的，这也就意味这忽略了前后车轮的影响系数不同。也就是说在制动时前轮制动器与后轮制动器起到相同的作用。通过产热与散热的热平
18、衡原理来计算温升，当然同时也要考虑到制动器材料本身所能承受的最大温升。湿式多盘制动器紧固螺钉所使用的胶合剂的使用温度不得超过200,矿物油的使用温度一般也不得超过200，矿物油的一般使用温度低于其闪点，车用齿轮油(GL-4)一般使用温度在120左右为宜，若纸基摩擦材料表面温度经常高于200，就会导致其迅速磨损，通常纸基摩擦材料表面温度在制动时最好保持在120左右为宜，因此设计与使用的湿式多盘制动器内部油液的温度不宜超过120。2.1.2制动缸活塞轴向推力一个制动缸活塞的轴向推力F(单位为N):（2-11/221/ ()4DaadFprpDd:1）式中 -液压系统总体压力， ；a MPa-制动缸
19、紧急停车制动活塞外径， ；1 m-制动缸紧急停车制动活塞内径， 。d2.1.3摩擦盘面上单位面积的压力烟台大学毕业论文（设计）计算公式如下 :(2-2)24()FpDd式中 P-单位为MPa；D-制动盘衬面外径；d-制动盘衬面内径。2.1.4摩擦盘上的摩擦力矩计算公式如下:(2-3)/231/ 1()2DdMrpffDd式中 M 1-单位为Nm；f-材料摩擦系数。2.1.5制动力矩计算公式如下:(2-4)1nK式中 M-单位为Nm；n-摩擦面数， ；1platenSm-摩擦盘数；plateSm-固定盘数；K-折解系数，n=4时，取K=0.98。2.1.6整车制动力矩计算公式如下:（2-4BM5
20、）(单位为Nm)也可用如下公式计算:（2-)BDaBAPRfn6）式中 -制动缸面积，m 2；-制动等效半径，m，其值为:B烟台大学毕业论文（设计）（2-32BDdR7）2.1.7整车制动力计算公式如下：（2-BrMFR8）式中 -单位为N；B-轮胎的静力半径，m 。r2.1.8制动加速度由于忽略了空阻，且将车轮的运动视为纯滚动，也就同时忽略了滚动摩擦，则取轮胎车旋转质量系数 =1.04，将路面假设为水平面，则坡度角为0，那么此时D的制动加速度J就是负值了（2-DBgjFW9）式中 W-装载机的质量,kg。2.1.9制动距离计算公式如下：(2-10)201VStj式中 -单位为m；-制动距离，
21、m；1-空走距离，m；2St-制动延迟时间，s；V0-制动前的车速，m/s。2.2湿式多盘制动器的温升计算按照以往的设计经验，一般将制动器的温升控制到80115 左右，并且考虑到C烟台大学毕业论文（设计）摩擦盘的磨损，则取每次制动过程中，制动器的温升不超过5 。一旦超过了此值，C不仅摩擦片的使用寿命会急剧缩短，也会因为摩擦盘的磨损使得杂质落在机油中，导致机油变质，而机油杂质太多，也是会影响到制动器的制动稳定性，从而产生噪声以及不必要的振动。2.2.1制动器产生的热速率计算公式如下:（2-1gHPAfV11）式中 -单位为J/s；gV-湿式多盘制动器摩擦盘圆周速度，m/s；A1-湿式多盘制动器摩
22、擦盘圆环面积，M 2；f-摩擦系数，P-比压，MPa。或， Hg式中 ,0230(),/r iCipfdfrVR式中 -车辆行驶速度，CV-车轮最大半径，R-压强，Mpa，p-制动力矩，M-车轮与制动器的角速度，-制动器摩擦盘外径，0r-制动器摩擦盘内径。i2.2.2 每次制动温升的计算温升按照下列公式计算：（2-1QTCW:12）式中 T-单位为；-湿式多盘制动器零件吸热百分率， ；0.5烟台大学毕业论文（设计）Q-一次制动产生的热量，其值为（2-CPQHg:13）式中 -制动平均作用时间，s；C-制动件的热容量，J/kg；-湿式多盘制动器质量，kg。1W2.3湿式多盘制动器整体散热特性及其
23、温升计算过程的研究湿式多盘制动器有很多优点，例如其制动力矩大，摩擦性能非常稳定，散热性能好，使用寿命较长，也正因为这些优点，湿式多盘制动器在近年来也是应用到很多种工程车辆上。可是如果产生的热量大于冷却系统排除的热量与制动器外壳散发的热量的话，那么将会导致制动器内部温度逐渐升高，如果温度过高将会导致各种各样的后果，比如摩擦盘磨损加剧，油液发生化学反映等等，油液成分发生变化，也是会影响到冷却的效果，温度就会进一步升高，这样就会产生恶心循环。对于这种状况我们是要竭力避免的，所以必须研究湿式多盘制动器的散热特性。2.3.1湿式多盘制动器散热特性的研究2.3.1.1概述湿式多盘制动器散热有两种途径，一种
24、是通过内部冷却液来降温，一种是通过外壳来向周围散发热量，前者会带走大部分热量，后者带走的热量相对较少。但是通过外壳带走的热量的过程并不是稳态过程，可是可以通过离散化的手段来将时间细化为小区间，然后就可以在小区间上近似将温度的变化看成是稳态过程。这样做的好处就是可以将制动器的散热过程通过稳态散热过程的特点来计算。计算过程中，应用到最多的原理，就是两种散热与制动过程产热的热平衡原理，围绕这个核心展开计算，会显得更加有目标性。2.3.1.2湿式多盘制动器温升计算模型的建立及其整体散热特性的定量分析装载机的基本作业由铲土、运土、卸土和空载回驶四个过程组成一个工作循环。如果制动器在一个循环过程中能达到产
25、热与散热的热平衡，则湿式多盘制动器内部的油温就能保持在某一温度范围内而不在升高所以，工作强度对于制动器来说有着很大的影响，工作强度越大，制动器内部冷却液温度上升的就越快，而冷却系统的冷却效果却是有着一定的限制，所以如果能够适当延长装载机的工作循环时间，那么制动器就会有充分的时间来进行散热，这样也不至于使得制动器内部油温过高。工作循环时间越长，湿式多盘制动器内部的油温就上升越慢，就一个工作循环来说，若湿式多盘制动器所能够散发的最大热量仍然小于产热量，那么如此循环下去，直烟台大学毕业论文（设计）接导致的结果就是制动器内部油液温度攀升。故可以总结出影响制动器内部冷却液温度的因素大体有这么几种：工作时
26、间、制动器外壳自发散热能力以及制动过程中的强度。如果闭式多盘制动器的内部油液温度过高，就会导致油液的成分发生变化，进而影响到冷却效果，产生恶心循环。所以，我们应该把精力放在研究制动器内部冷却液温度的变化规律。一般情况下，一次制动过程，会使的制动器内部温度上升18左右，但是一般不会超过此值。若摩擦材料选用纸基的话，那么其温度不应该超过200，若其总是处于温度在200以上的环境中，会加速材料的磨损。故闭式多盘制动器的冷却液温度一般不应超过120。首先假设环境的初始温度为t 0,冷却液在进入制动器之前的温度是t 1,冷却液在出制动器时的允许最大温度为t 2。则有制动器在制动过程中产生的热量大部分使得
27、冷却液从t 1上升至t 2，其余部分通过制动器外壳缓慢散发到周围的空气中。由于湿式多盘制动器在制动时刻所产生的制动热是否能立即传递到冷却液中，还是被摩擦盘直接吸收，因此制动产生的热量向冷却液中传递是需要一段时间的，这与冷却液的粘度与流动热性、动静摩擦盘的导热特性、对偶盘的热容量与传热特性是有着直接关系的，当然还与制动器所处的环境温度及其周边环境的流通状态有关，因此制动产热具有一定的瞬时性，而制动散热则具有一定的过程性。因此，工作时间、闭式多盘湿式制动器整体的散热性能以及制动强度对湿式多盘制动器冷却液温度的升高程度影响非常大。由于制动器中静摩擦片与动摩擦片之间的摩擦所消耗的功等于车辆总制动能量E
28、，而车辆总制动能量E等于车辆总动能E 1与总势能E 2之和，即:（2-212mvgh14）式中 E-车辆紧急或行车制动时产生的总能量，J；E1-车辆紧急或行车制动时产生的动能，J；E2-车辆紧急或行车制动时产生的势能，J；v-车辆紧急或行车制动前的初速度，m/s；g-重力加速度， m/s 2；h-路面斜坡高度，m；m-车辆的总质量(空车或重车的质量)，kg；假如车辆在一个工作循环内(高速重载运行、低速空载倒行、高速空载运行、低速重载倒行)运行的总周期为T(以秒计)，则在此周期内，一个工作循环车辆的总制烟台大学毕业论文（设计）动能为:（2-2111j ji innni jijijEmvgh15）
29、,.,2.ijinj每个制动器在每秒内产生的总热量为:(假定每个车辆前后轮总共装有四个湿式多盘制动器)（2-4aEQT16）式中 -总热量，J。a由各种摩擦材料的性能参数可知：表2-1 各摩擦材料性能参数参数 钢 烧结青铜 纸基弹性模量（MPa） 2.0105 3000 180热膨胀系数（K -1） 1.2710-5 1.310-5 1.010-5导热系数（W/m） 42 8.5 0.75导温系数（m 2S-1） 1.1510-5 2.8310-6 3.4710-7纸基摩擦材料导热系数和导温系数都较金属材料和粉末冶金材料的导热系数和导温系数低，可见其导热性能较差，制动时产生的热量不易及时散发到
30、油液中。第三章 湿式多盘制动器振动噪声的研究3.1湿式多盘制动器设计过程中振动与噪声控制方法的研究声音是由物体的振动而产生的，振动的物体是声音的声源。物体振动的幅度越大，发出的声音就越强，反之则弱。湿式多盘制动器在制动时产生的振动与噪声，不但影响其自身的使用寿命，而且还会影响周围人们的生活环境，因此对其可能产生的振动与噪声在设计过程中就应及早加以控制或对现有振动与噪声比较严重的湿式多盘制动器进行改进设计，从而防患于未然，就显得尤为重要。3.1.1湿式多盘制动器振动与噪声控制概述湿式多盘制动器在制动时产生的噪声能量最后完全转变为热能，进而影响湿式多盘制动器的制动性能与使用寿命。在相同声级的情况下
31、，冲击性噪声的影响要比烟台大学毕业论文（设计）连续性噪声大的多。湿式多盘制动器在制动时产生的噪声为冲击性噪声，因此它对人体的影响程度较大。湿式多盘制动器在制动时产生的噪声为中、低频噪声，如果司机长期工作在噪声环境下，则会影响司机的身心健康。若湿式多盘制动器在制动时产生噪声，则就会影响司机的工作效率。按常理来讲，噪声大的产品质量一定会有一定的问题，也很难在市场上占有一席之地。产品噪声太大直接影响到了产品生产环节和产品的销售形象，反之，设计要求高、质量高、噪声小的产品更容易受到欢迎。为了加大提高湿式多盘制动器推广与使用的力度，提高湿式多盘制动器的使用性能，控制与减弱湿式多盘制动器在制动时产生的噪声
32、就显得尤为重要。3.1.1.1湿式多盘制动器噪声控制的主要步骤以及方法想要真正的排除噪声的干扰，就必须从以下几个方面来实现降噪控制，要么从声源入手，从源头上消除噪声，要么从传播途径入手，削弱噪声的传播，或者说从接收点处入手，采取一定措施来降噪。1.从声源处消除噪声噪声的根源是产品的质量问题，从产品的质量问题入手，就能从根源上消除噪声，比如从改善加工工艺、增加加工质量或者提高装配精度入手。1) 选用低噪声材料用一般的金属材料做成的产品在振动的时候，表面肯定会有不同程度的噪声，这是因为这些材料的内阻尼和内摩擦小的原因。那么如果我们换了内阻尼和内摩擦大的材料的时候，内摩擦就起到了关键性作用，他能将振
33、动转化为热能损耗掉，而不是随之振动。所以，很显然在相同振动程度的情况下，内阻尼和内摩擦大的材料产生的噪音肯定要比一般材料小很多，而这种材料统称为低噪声材料。我们在设计湿式多盘制动器时，宜选用粉末冶金摩擦衬片或纸基、碳基摩擦衬片等高分子材料或高阻尼合金的低噪声材料作为摩擦盘。2)选用低噪声结构车辆的制动性能我们不能削弱，但是我们还想达到降噪的目的，那么我们还可以从选用低噪声的结构形式来入手。打个比方，旋转的车轴传递方式直接关系到其产生噪声的大小，提高摩擦衬盘与车轴的啮合性能，提高对偶钢盘与湿式多盘制动器壳体的啮合性能，则可减小其噪声强度。3)提高加工精度和装配精度噪声来源于摩擦与振动，如果我们把
34、机件间的摩擦与振动降到最小，那么就最大限度的达到降噪的目的了。这就需要我们从产品零件生产环节入手。在制造与装配时提高精度，调节好平衡位置，就能很好的缓解这种情况。这种方法也算是从根源上消除噪声的一种有效方法。4)调整机器，防止共振烟台大学毕业论文（设计）共振是一种强大振动增幅效果，所以在设计产品时有效的防止共振是对产品性能的一个重要保证。在设计湿式多盘制动器时，通过对其进行模态分析，确定其模态参数，应尽可能地使湿式多盘制动器的运转频率和组成零部件的固有频率不相同，防止结构件产生共振，引起噪声辐射，增加零件损害。第1章 从传播途径上降低湿式多盘制动器产生的噪声表3-1 几种降低制动器噪声的措施措
35、施 处理方法和降噪机理隔声 为了减少客体上的裂缝以及孔眼，多采用曲面造型外形壳体吸声 为达到此目的，一般在制动器内表面涂上吸声材料，使得一部分声能通过转化为热能的方式被吸收阻尼 此方法与吸声降噪类似，是在制动器外表面涂上高阻尼材料，以达到降噪目的隔振 大多采用减振装置或者减振材料来降低噪声辐射，也可通过减振装置以及减振材料来减少刚性接触3.1.1.2湿式多盘制动器噪声控制与设计的程序湿式多盘制动器噪声控制实际上包含两层含义，其一是对已有的湿式多盘制动器实施降噪;其二是对新设计的湿式多盘制动器进行低噪声设计。对已有的湿式多盘制动器来讲，其噪声控制的步骤如下:1.对噪声源进行测试、分析及诊断，确定
36、主要噪声源。2.根据设备噪声现状和噪声标准，确定所需降噪量及其降噪谱特性。3.据噪声要求及噪声源情况，初选降噪方案，并进行结构及参数的优化设计.4.实施降噪措施，并进行测试、分析。如果未达到预期效果，则应及时查找原因，并补加一些新的措施，直到达到降噪要求为止。如果 湿 式 多盘制动器还在设计阶段，式多盘制动器的噪声就不能直接做现场测量，此时降噪工作一方面可针对湿式多盘制动器的工作特点进行噪声源的分析与预测，另一方面，可参考现有同类湿式多盘制动器的噪声现状，在湿式多盘制动器的设计、制造及安装等方面统筹兼顾，全面考虑，以达到降低噪声的目的。降噪设计通常可按以下步骤进行:1) 调查同类湿式多盘制动器
37、的噪声现状，初步了解所设计湿式多盘制动器的噪声源类型、声源的分布及噪声源的强度等情况。2) 依据噪声的标准，提出设计相关要求，并做好相关指标。3) 从湿式多盘制动器结构、材料与装配精度等方面进行低噪声设计与优化。4) 湿式多盘制动器的试制、噪声试验。烟台大学毕业论文（设计）5) 湿式多盘制动器修改、完善并定型。噪声控制是一件很难很繁琐的事。只有找到噪声源，确立好正确合理科学的控制方案，才能得到有效理想的实际效果。在湿式多盘制动器的设计过程中，应选用降噪性能好的材料比如内阻尼大、内摩擦大的合金或高分子材料作为设计材料如纸基摩擦材料、碳基摩擦材料、铜基粉末冶金摩擦材料、铁基粉末冶金摩擦材料等，根据
38、总体降噪要求进行结构优化设计，直到达到降噪要求为止。3.1.2湿式多盘制动器在制动时产生薄板弯曲振动声辐射问题及其防治措施对于均匀等厚度薄板的横向弯曲振动，根据弹性力学的薄板横向弯曲振动理论可建立弹性薄板的自由振动微分方程式为：（3-44422()WWDmxzt1）式中，D为弯曲刚度， ，E为弹性模量；h为板厚；u为泊松比；m为单321()D位面积的质量；w为横向位移。其边界条件为(自由边):薄板在外边界上的弯矩、转矩及剪力为零，可证明这三个条件等效于:（3-2203()xWxz2）（3-3302()xxz3）就湿式多盘制动器制动活塞而言，它为圆形薄板构件，若其存在横向弯曲问题，则其薄板的自由
39、振动微分方程为:（3-240mWDt4）若取（3-(cosin)(,AtBtr烟台大学毕业论文（设计）5）可得（3-240mWD6）进而求的（3-1234()()()()cosnnnnCJxNCIxK7）其中， 分别为实宗量、虚宗量的n阶的第一种及第二种,nnI贝塞尔函数。假设薄板没有孔，则在薄板的中心 (x=r,r =0) ， 及 成为无限大。()nNx()nK为了使W不致成为无限大，须取 ，于是上式简化为240C（3-13()()cosnnCJxI8）利用薄板边的两个边界条件，可以得出 及 的一组两个齐次线性方程。命方13C程组的系数行列式等于零，也就得出计算自然频率的方程。（3-120.
40、()Dam9）它是半径为a的简支边圆板的最低自然频率，它小于圆环板简支边的最低自然频率。（3-321()EhD10）D为弯曲刚度，由材料本身的特性而定；h为板厚。当加在薄圆板的动力荷载的频率 趋于薄圆板本身的某一个自然频率 时，pm它将发生共振现象。当然，由于阻尼力的存在，此时的共振不会无限增大，但可能增大到一定的数值而使薄板破坏。因此，当设计湿式多盘制动器薄板构件时和设计其他种构件时一样，必须使湿式多盘制动器薄板的各阶自然频率不会接近动力荷载的频率，通常是使湿式多盘制动器薄板构件的最低自然频率 应大于该120.()Da构件所可能受到的动力荷载的频率，以避免共振的发生，因此，设计湿式多盘制动器
41、时，应提高摩擦偶件及其附属构件的刚度，提高这些材料的弹性模量，提高薄板的厚度，降低其重量，并缩小薄圆板的半径，这样可相应提高薄板构件的最低自然烟台大学毕业论文（设计）频率，可避免共振的发生。这就说明，在湿式多盘制动器薄板的振动问题中，最低自然频率的计算是个重要的问题。当然，在设计湿式多盘制动器时，应避免设计能产生横向弯曲薄板构件效应的零件以防止湿式多盘制动器薄板构件发生共振现象而使薄板构件遭到破坏。如将活塞、衬垫的形状进行合理设计进而可消除产生薄板构件效应的因素。3.1.3湿式多盘制动器结构零部件在冲击振动时引起噪声问题的分析振动声辐射理论是结构在稳态和随机下的声辐射理论，当物体受到冲击激励时
42、，其噪声辐射机理有所不同。我们可以把冲击噪声分为两部分，其一是加速度噪声，它是指物体在碰撞过程中，由于受到一个很大的瞬时撞击力的作用，使物体产生一个很大的加速度，由于物体的这一加速运动，从而在空气媒介中引起媒介的压力扰动而形成所谓的加速度噪声。加速度噪声与物体的振动无关，因而亦称为刚体辐射，并且只有在撞击力持续时间内即物体加速度变化的时间内，才有加速度噪声辐射出来，它在总噪声能量中所占比例一般较小，因此只有对噪声的峰值而不是功率兴趣时才有必要研究加速度噪声。其二是速度噪声，亦称为自鸣噪声，它是由湿式多盘制动器运行过程中零部件振动而引起的，其噪声大小与结构的几何形状、振速分布、结构阻尼等因素有关
43、。湿式多盘制动器各个零部件的振动基本属于自鸣噪声。3.1.3.1湿式多盘制动器自鸣噪声机理的分析及其防治措施当物体存在弯曲振动时，往往自鸣噪声要比加速度噪声高出 。例如，102dB:当把湿式多盘制动器的制动活塞设计为能产生弯曲振动的形状时，当对其进行轴向激励时，它产生的振动主要是弯曲振动。结构振动声辐射能量为（3-20rradWpcSu11）式中 与具体振动结构密切有关；radS为辐射体面积；为表面速度均方值。2u物体的声辐射面积与振动速度以及辐射的噪声是成正比例关系。能够控制自鸣噪声的方法主要有以下两种:(1)降低激励的高频部分，减少高幅频分量。使激励更加平稳，冲击更小。(2)通过加大阻尼来
44、促进振动的衰减，从而使结构振动声辐射能量尽可能减小。根据自鸣噪声的特点，为了减少湿式多盘制动器的制动噪声，在制动时应尽量使制动均匀平稳，减小冲击，选用纸基或碳基摩擦盘作为摩擦衬盘，这样可达到抑制制动噪声的目的。3.1.3.2湿式多盘制动器噪声源的诊断烟台大学毕业论文（设计）噪声源识别技术是目前机械行业内诊断产品常用的技术。通过找出噪声源来改善产品的质量，找到问题根源所在，不仅可以促进产品质量升级，还能促进开发降噪技术。空气噪声一般采用声强法。而结构噪声这种技术能够找出噪声源并诊断结构噪声通过研究结构中振动能力流程度以及传播途径。但是后者在实践中还是发现了明显的不足，因为噪声不仅仅取决于振动，而
45、且也受到产品弹性变化的影响。另外，结构能量流测量并不简单，要比声强法繁琐很多，它涉及到很多声强法涉及不到条件以及连接形式等要求。空气噪声和结构噪声都属于机械噪声范畴。在控噪的方法中，声源诊断是一个重要的工作，是因为控噪应针对声源来进行研究。声源诊断的目的就是要从杂乱的噪音中找出噪音源，然后根据先进科学技术，分辨噪声的性质以及来源频率和原因等重要资料。为控噪提供有说服力的科学依据。本文用主观判断法即可判断湿式多盘制动器在制动时产生的噪声是摩擦偶件相互挤压时而产生的。其噪声源属于瞬态机械声源的机械碰撞噪声，它是由机械结构、部件之间相互撞击或挤压而引起的.其自鸣噪声是机械部件在受冲击力作用下，结构自由振动所辐射的噪声，结构阻尼越大，噪声辐射就越小。3.1.4隔声降噪理论与技术在湿式多盘制动器设计中的应用湿式多盘制动器的制动部分是被隔置在由球墨铸铁或铸钢制造的壳体内，目的之一就是提高其隔声性能。影响湿式多盘制动器隔声性能的因素主要包括以下几个方面:(一)湿式多盘制动器隔声材料的品种、密度、弹性和阻尼等因素:一般来讲，材料的面密度越大，隔声量就越大，因此，由隔声质量定律 得知，若想提高湿S
