盘形制动系统中非线性动力学的分析及数值模拟

1、盘形制动系统中非线性动力学的分析及数值模拟摘 要本文通过建立三自由度高速列车盘形 制动系统的力学模型，选择合适的摩擦力模型，在 Matlab 中编程进行数值模拟研究，分析了制动速度对 制动系统颤振的影响，并得出影响制动系统颤振的结 论。关键词盘形制动 ;制动速度;颤振中图分类号：TD353.5文献标识码：A文章编号:1009-914X（2016）22-0016-01引言盘形制动系统主要由制动闸片、盘、缸和夹钳组 成。为使列车的动能减小，制动缸通过气缸的充气放 气，使制动缸中的活塞做功产生力，又通过杠杆原理 将力放大，这个力作用在夹具上，使闸片压紧盘产生 制动作用。1 建立三自由度运动力学方程模

2、型 本文研究三自由度的盘形制动系统，通过建立相 应的力学模型进行模拟分析。若制动盘和制动闸片处 于相对运动时，将受到垂直方向的制动压力 N ，将受 到水平方向的摩擦力F。当制动闸片压紧制动盘时， 制动盘会产生一个反向的压力给制动闸片导致闸片变 形，设其法向接触变形的刚度为，系统在水平方向的 摩擦力 F 的作用下，制动盘和制动闸片也会产生变形， 相应的刚度制动闸片为，制动盘为，分别为制动闸片 和制动盘的质量。在垂直方向，制动闸片通过阻尼系 数和刚度系数为的弹簧连接到固定端 ;制动闸片在水 平方向通过刚度系数为的弹簧和阻尼系数为的阻尼器 连接到固定端，水平方向上，制动盘通过刚度系数的 弹簧和阻尼系

3、数为的阻尼器连接在固定端处。系统满足的运动方程表达式为：（1.1）2 非线性振动系统的数值模拟研究和结果报告2.1 制动时的速度对系统颤振的仿真模拟 机车车辆在运行过程中，每个时刻对应的速度并 不是相同的，所以在列车需要制动的情况下，开始制 动时的那一刻列车的制动初速度是各不相同的。利用 控制变量原则，除制动初速度改变外，其它所有参数 不变，模拟研究速度对系统颤振的影响，本文取一些 合理的参数进行试验，可以定性的分析盘形制动系统 颤振的影响因素。选取参数：3 结论 本文模拟研究分析一个三自由度盘形制动系统的 非线性动力学模型，由于制动闸片和制动盘在制动压 力的作用下，考虑到此力产生了闸片和制动

4、盘的形变， 嵌入刚度系数的影响。而且在不同的制动初速度和制 动压力对系统的影响，有相应的图像分析了制动闸片 水平和垂直方向的运动特点和制动盘的运动特点。得 出结论速度越小闸片越易发生颤振，压力越大闸片越 易发生颤振，由于闸片和制动盘的位置关系，导致了 相互作用和彼此影响的特点，在闸片发生颤振时，将 引起制动盘一系列复杂的非线性动力学特征。4 研究展望 由于在制动过程中，闸片对制动盘力的作用，导 致制动盘产生一系列复杂的非线性力学行为和颤振产 生的机理以及预防措施需进一步研究，更加接近实际 情况的模型的建立，运动方程的处理和摩擦力学的探 讨等很多理论需更加完善，通过分析颤振产生的主要 因素来研究具体的抑制措施，颤振产生的同时还带来 了噪声，所以将声学和力学结合来研究振动和噪声的 关系是很有必要的。参考文献1 杨成美高速列车制动方式的比较研究J上 海铁