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内容简介：

设计计算设计计算!# $%&工 程 机 械上 海 理 工 大 学 杨 旭 霞 陈 道 炯 宫 赤 坤 韦 光 辉湿 式 盘 式 制 动 器 是 近 年 来 被 广 泛 应 用 的 一 种 制动 器 。 与 传 统 的 蹄 式 制 动 器 相 比 ， 湿 式 盘 式 制 动 器 具有 制 动 力 矩 大 ， 制 动 安 全 可 靠 ， 耐 高 温 ， 结 构 紧 凑 ， 维修 方 便 等 优 点 ， 因 而 越 来 越 广 泛 地 被 工 程 车 辆 所 采用 。 轿 车 、 微 型 汽 车 和 部 分 轻 型 汽 车 的 前 轮 制 动 器 的负 荷 很 大 ， 为 了 使 其 高 速 制 动 时 不 容 易 衰 退 ， 前 轮 几乎 都 采 用 盘 式 制 动 器 。对 盘 式 制 动 器 的 设 计 ， 国 内 外 的 学 者 都 做 了 不少 研 究 ， 进 行 了 很 多 改 进 ， 提 出 了 许 多 设 计 计 算 方法 ， 但 对 摩 擦 因 数 、 制 动 力 等 因 素 都 是 用 一 个 恒 定 的值 表 示 ， 实 际 制 动 过 程 中 有 很 多 影 响 因 素 ， 它 们 的 值并 不 是 恒 定 不 变 的 ， 而 是 随 着 制 动 过 程 而 变 化 ， 用 传统 的 数 学 模 型 难 以 对 其 进 行 精 确 的 描 述 。 本 文 探 索用 人 工 神 经 网 络 建 模 方 法 对 摩 擦 因 数 等 因 素 进 行 分析 ， 然 后 应 用 于 制 动 器 的 设 计 中 ， 得 出 符 合 客 观 实 际的 结 果 。! 设 计 分 析盘 式 制 动 器 采 用 液 压 驱 动 ， 摩 擦 因 数 是 制 动 过程 中 一 个 重 要 的 参 数 ， 并 直 接 影 响 制 动 力 的 大 小 。 由于 盘 式 制 动 器 是 利 用 轴 向 压 紧 力 使 摩 擦 衬 片 与 转 动圆 盘 产 生 摩 擦 力 而 实 现 的 ， 因 此 在 制 动 过 程 中 ， 从 摩擦 衬 片 与 圆 盘 开 始 接 触 时 起 ， 摩 擦 因 数 ! 会 逐 渐 增大 ， 到 机 构 完 全 被 制 动 时 达 到 最 大 ， 即 摩 擦 因 数 !在 制 动 过 程 中 是 一 个 变 量 。 事 实 上 ， 摩 擦 材 料 确 定后 ， 摩 擦 因 数 ! 的 值 与 摩 擦 体 的 温 度 、 湿 度 、 摩 滑 速度 有 关 。 图 ! 为 铜 基 粉 末 冶 金 材 料 #$%& 对 (#)钢 在 油 中 工 作 时 ， 不 同 比 压 ! 下 ， 摩 擦 因 数 和 摩 擦 速度 的 关 系*!+； 图 , 为 铜 基 粉 末 冶 金 材 料 #$%& 对(#) 钢 在 油 中 工 作 时 ， 不 同 比 压 ! 下 ， 摩 擦 因 数 和温 度 的 关 系*!+。同 时 ， 摩 擦 因 数 与 正 压 力 大 小 及 作 用 时 间 有关 ， 并 受 油 膜 、 表 面 氧 化 膜 污 染 情 况 及 零 件 硬 度 等 复杂 因 素 影 响 。 现 有 的 试 验 及 设 计 中 一 般 都 是 考 虑 摩擦 因 数 ! 随 其 中 某 一 因 素 的 变 化 进 行 描 述 ， 或 是 用某 一 常 值 代 替 变 化 的 摩 擦 因 数 。 而 实 际 过 程 中 ， 摩 擦因 数 ! 是 随 着 湿 度 、 摩 滑 速 度 、 比 压 等 众 多 因 素 一起 变 化 的 ， 而 这 些 因 素 之 间 又 是 相 互 影 响 的 ， 要 用 一般 的 数 学 方 法 建 立 模 型 比 较 困 难 。 在 此 情 况 下 ， 用 神经 网 络 模 拟 摩 擦 因 数 的 动 态 过 程 变 得 非 常 现 实 。 神经 网 络 具 有 结 构 简 单 ， 计 算 速 度 快 ， 适 应 性 强 等 特点 ； 更 重 要 的 是 具 有 自 学 习 的 能 力 ， 因 而 能 正 确 的 应! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !摘 要 ： 采 用 人 工 神 经 网 络 -.（ -/01)） 算 法 ， 将 相 对 摩 滑 速 度 、 比 压 等 影 响 因 素 作 为 神 经 网 络 的 输入 ， 摩 擦 因 数 作 为 输 出 ， 建 立 了 神 经 网 络 关 系 模 型 ， 并 用 来 计 算 制 动 力 的 动 态 变 化 过 程 。 这 种 人 工 神 经 网 络 模 型 对 盘式 制 动 器 的 设 计 有 较 好 的 参 考 价 值 ， 最 后 还 给 出 了 制 动 力 的 变 化 曲 线 。关 键 词 ： 制 动 器 人 工 神 经 网 络 摩 擦 因 数 动 态 仿 真8&9&:!& 轮 胎 。验 算 已 架 混 凝 土 梁 的 承 载 力 ， 如 不 能 满 足 ， 可 增加 轴 线 数 以 减 少 每 轴 线 的 荷 载 。 当 然 ， 这 仅 是 针 对 中铁 大 桥 局 的 ;(6 架 桥 机 。8结 论京 沪 高 速 铁 路 筹 备 期 间 ， 出 现 了 本 文 述 及 和 未述 及 的 多 种 架 梁 设 备 ， 其 方 案 设 计 和 技 术 设 计 均 可行 ， 反 映 了 各 单 位 蕴 藏 着 极 大 的 建 设 积 极 性 。 对 于 运梁 车 ， 如 何 多 用 模 块 化 组 合 的 通 用 运 梁 车 ， 少 用 整 体式 中 置 主 梁 的 专 用 运 梁 车 ， 以 提 高 设 备 的 多 用 性 、 运输 方 便 性 和 使 用 率 ， 应 为 各 参 研 单 位 着 重 考 虑 的 课题 。通 信 地 址 ： 四 川 成 都 西 南 交 通 大 学 北 园 !#$%（ &#$#）（ 收 稿 日 期 ： ,(?。)(+)(/$($(+%0&0*(&(+#2（ )(） 0!& 不 同 比 压 下 摩 擦 因 数 随 摩 滑 速 度 变 化 的 曲线 图 进 行 样 本 的 学 习 和 训 练 。 采 用 最 速 下 降 法 获 得与 神 经 网 络 模 型 的 各 层 权 值 。 图 ? 为 比 压 、 摩 擦 速 度与 摩 擦 因 数 的 神 经 网 络 仿 真 输 出 。 图 为 误 差 函 数1 的 收 敛 曲 线 。 从 图 中 可 见 ， 该 误 差 收 敛 速 度 很 快 ，误 差 值 为 %=! 。? 仿 真 实 例某 装 载 机 的 行 车 制 动 采 用 气 顶 油 四 轮 盘图 # 比 压 、 摩 擦 速 度 作 用 下 摩 擦 因 数 的 神 经 网 络 仿 真 输 出图 $ 误 差 函 数 ! 的 收 敛 曲 线!A 设计计算设计计算!# $%&工 程 机 械图 ! 液 压 缸 压 力 变 化 曲 线 （ 充 油 过 程 ）图 制 动 力 实 际 变 化 曲 线图 # 神 经 网 络 仿 真 的 制 动 力 的 变 化 过 程式 制 动 器 ， 盘 式 制 动 器 为 双 缸 对 置 固 定 夹 钳 式 。 每个 制 动 器 有 ! 个 活 塞 ， 液 压 缸 活 塞 外 径 !#$%&(， 内 径 #)&(， 摩 擦 衬 片 外 径 !#!&(， 摩擦 衬 片 内 径 #*+,(， 轮 胎 半 径 #-#.,/(。制 动 器 固 定 时 ， 液 压 缸 充 放 油 的 过 程 是 一 个 渐进 的 过 程 。 液 压 缸 压 紧 力 的 建 立 过 程 与 液 压 缸 内 静压 力 的 增 长 速 度 有 关 。 固 定 液 压 缸 充 油 过 程 可 分 为! 个 阶 段 ： 充 油 阶 段 、 建 压 阶 段 、 预 压 阶 段 、 增 压 阶段 ， 图 0 所 示 。湿 式 盘 式 制 动 器 制 动 力 矩 的 计 算 ， 参 见 参 考 文献 $。 分 别 计 算 出 ：（ %） 一 个 制 动 器 液 压 缸 活 塞 轴 向 推 力 ；（ $） 摩 擦 盘 圆 环 面 上 单 位 面 积 压 力 ；（ /） 一 对 摩 擦 片 摩 擦 力 矩 ；（ !） 一 个 制 动 器 产 生 的 制 动 力 矩 ；（ 0） 整 车 的 制 动 力 矩 ；（ ,） 整 车 制 动 力 ；为 避 免 制 动 器 温 升 过 高 导 致 各 摩 擦 面 磨 损 过快 甚 至 烧 毁 ， 必 须 使 制 动 温 度 控 制 在 一 定 的 水 平上 ， 每 次 升 温 不 超 过 0!。摩 擦 因 数 ! 会 随 着 比 压 与 动 静 片 相 对 滑 动 速度 而 变 化 ， 动 态 设 计 时 ， 用 建 立 神 经 网 络 模 型 来 描述 。 输 入 油 压 的 变 化 及 神 经 网 络 所 输 出 的 摩 擦 因 数变 化 即 可 得 到 盘 式 制 动 器 制 动 力 随 着 时 间 的 动 态变 化 曲 线 ， 如 图 , 所 示 。图 , 曲 线 与 实 验 所 得 制 动 力 的 实 际 变 化 曲 线（ 图 .） /相 比 ， 可 知 此 仿 真 系 统 更 能 体 现 制 动 力 的实 际 变 化 过 程 。 （ 实 际 制 动 过 程 中 由 于 机 器 参 数 及路 面 的 状 况 等 有 所 不 同 ， 制 动 力 数 值 变 化 的 范 围 也会 不 同 ， 但 其 变 化 趋 势 是 一 致 的 ）一 般 的 设 计 中 ， 制 动 力 都 是 作 为 一 个 定 值 。 这里 ， 我 们 根 据 制 动 力 的 动 态 变 化 过 程 就 可 以 修 正 制动 器 设 计 中 的 参 数 ， 调 整 制 动 盘 的 直 径 ， 得 出 更 符合 实 际 的 解 。! 结 论（ %） 借 助 神 经 网 络 系 统 ， 对 摩 擦 因 数 这 一 受 多种 复 杂 因 素 影 响 而 变 化 的 变 量 进 行 建 模 ， 建 立 了 摩滑 速 度 、 压 力 等 与 摩 擦 因 数 之 间 的 关 系 。（ $） 用 123425 对 制 动 复 杂 系 统 进 行 仿 真 ， 精 确描 述 了 这 一 过 程 ， 为 制 动 器 的 动 态 设 计 提 供 了 更 为可 靠 的 依 据 。（ /） 提 供 了 一 种 用 神 经 网 络 对 制 动 系 统 的 复 杂模 型 进 行 动 态 设 计 的 方 法 。参 考 文 献朱 经 昌 67 车 辆 液 压 传 动 8 北 京 ： 国 防 工 业 出 版 社 ，%+)*高 梦 熊 8地 下 装 载 机 结 构 设 计 与 使 用 8北 京 ： 冶金 工 业 出 版 社 ， *&*/余 志 生 8汽 车 理 论 8北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， %+,通 信 地 址 ： 上 海 理 工 大 学 $% 号 信 箱 （ &%$）（ 收 稿 日 期 ： *&!&!%/）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