现代汽车盘式制动器的优化设计分析论述.docx

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1、现代汽车盘式制动器的优化设计分析摘要盘式制动器具有热稳定性好、浸水性能减小少等多方面的优点，且其 应用广，所以在汽车中得到推广。文章对盘式制动器的效能进行了分析，并有针 对性地对其进行了优化设计，以期能够促进盘式制动器的更优开展。关键词汽车；盘式制动器；设计；优化1盘式制动器基本特性分析1.1 盘式制动器制动力矩的分析与计算盘式制动器制动力矩对于整个制动器的稳定性能具有重要作用，所以在制动 器的性能优化过程中，常常优先对其制动力矩进行分析。根据现有公式：首先， 制动器在制动过程中产生的制动力矩为：Mp=2pPR,其中p表示盘式制动器的 摩擦系数，一般p=0.35,在理想条件下p可取03使计算结

2、果符合实际情况。 P表示单项制动力对制动盘的压紧力：P=l/4兀d2p。R表示受力半径，对于一些 常见的摩擦片的外表，根据实际情况的反复检验，证明如果其具有相对较小的径 向宽度，那么取R等于有效半径Rel。平均半径:Rm=Rl+R2/2。其中R1和R2分别为摩擦衬片的内半径和外半径。 有效半径：Re=Mp/2pPo T=2pp，d2 (R23-R13) /6 (R22-R12)。1.2 制动器摩擦片所受的压力制动器摩擦片所受的压力，是研究盘式制动器性能的重要参数。计算其所受 的压力，我们首先要知道摩擦片上的点与制动盘轴线的距离，假设这一段的距离 为r,那么在这段距离范围内，摩擦片上的任意一点所

3、受的压力我们都可以通过 公式进行计算。压力用P表示，那么：P=pR/r-7rd2p/4Ao这个公式中，A代表摩 擦片的摩擦面积，其单位一般选定mm2,。的值通过公式计算邛=4R1R2/(R1+R2) R+2R1R2, 0一般表示比例函数。其中在R1和R2处，P分别到达最大值和最小 值。摩擦片的最大的单位压力为：Pmax=pR/Rl-7id2p/4Ao2盘式制动器优化设计模型建立首先，对于盘式制动器的优化，是为了防止制动器的设计不合理、摩擦材料 老化等原因引起的制动器的热能损耗，或者引起制动时的强烈震动等。不仅会磨 损汽车的承载部件，还会发出噪音，降低汽车舒适感2。2.1 目标函数的建立其优化设

4、计过程中，目标函数的建立，是为了计算出的结果与实际结果进行 比对，有针对性的找出缺乏。首先，目标函数为：fx=0.01 t+0.24a0=5.516J L/x32x5J2+0.24x,其中式中：J1是一个积分函数，J1 =2x 1 +x22x 1 -x22arccosx 12+p2- (x2/2) 2/2xlp-dpJ2=2x 1 +x22x1-x22pxarccosx 12+p2- (x2/2) 2/2xlp-dp2.2 制动器优化设计时的约束条件(1)盘式制动器的性能优化，首先就是制动减速度必须符合国家标准，保 证其减速度必须大于国家规定的最低标准，才能保证其基本的制动性能，即减速 度 a

5、amino其次，摩擦片和制动盘间的空间约束，是制动器性能的决定因素之一，其空 间大小必须严格遵循设计规那么，不大于所要求的最大空间间隙，即：0Dzp0/2-Dmp0A。为保证制动器的性能，一般选择制动液压力不大于制动系统的极限值，即：pp,其中p应根据实际的制动情况设定值。3汽车盘式制动器优化设计过程中的算法对盘式制动器的优化设计，一般都选择遗传学算法来模拟最优算法。其原理 是模拟自然选择的遗传学机理计算生物进化过程，找出最优方案。3.1 离散变量的处理假设对于盘式制动器的离散变量，一般选用对应原那么关系进行表示，因为一般的 同样编码方式无法准确地描述这些离散变量的值，所以在优化设计过程中，一

6、般 讲离散变量的取值固定在1-10之间，二进制数的位数为那么可以推算出1=4,并 且其中有5个多余码。在处理这些多余码的过程中，只能采用在多余的二进制编 码中重复填写可取值的方法。3.3 建立适度函数模型适度函数模型，可以针对性的对汽车盘式制动器进行优化设计，根据模型可 以得出一些优化设计的算法结果。在盘式制动器中一般选用遗传学算法，这种算 法适用于求函数的极值，例如极大值或极小值。因此，需将原来的约束问题转化为无约束问题，设rl为惩罚因子，那么惩罚函数为：minP(x) =F(X) +r 14i= 1 max0, gi (x) o建立这样一个函数模型,我们可以将极小值问题转化为极大值问题，设

7、Dmax 是进化过程P (x)的极大值，那么建立的适度函数为：f (x)=Dmax-P (x)o3.4 优化设计的最终求解结果遗传学算法编辑程序对以上问题进行求解：X*=0.080, 0.060, 0.040, 0.062, 0.020, 3.243x107f (X*) =0.00873优化设计之后的求解结果得出结论，优化后的目标函数值，相较于优化之前 的函数值，下降了 80%,因此，有效增加了汽车盘式制动器的制动力矩，同时显 著缩短制动时间，实现了对制动器在工作过程中由于制动盘半径增大导致制动温 度升高的情况，各方面的性能得到稳定提升，实现了对盘式制动器的优化设计。4结束语综上所述，盘式制动

8、器基于其各方面的优势在实际应用中越来越广泛的得到 推广，因此对盘式制动器各方面进行优化设计，可以逵到扬长避短的效果，使得 汽车的舒适度更高，制动时的噪音更小，汽车寿命更长。所以，针对盘式制动器 的一些缺点，例如制动力矩缺乏，制动温升缺乏等缺点，我们一般有针对性的采 取措施，以降低这些缺点带来的盘式制动器的性能降低，例如采取缩短制动时间 和降低制动温升等措施。在汽车盘式制动器中，对其各方面性能进行优化设计， 可以到达完善汽车盘式制动器的目的。参考文献1彭龙，于德介，吕辉，等.汽车盘式制动器的制动结构优化设计J.计算 机仿真,2016, (08)： 146-152.2吕辉.基于区间分析的汽车盘式制动器的稳定性分析与改进J.汽车工 程，2016, (03)： 317-322.