一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法

专利名称：一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法
技术领域：
本发明属于制动器摩擦性能测量与确定技术领域，尤其是涉及一种制动器摩擦性 能虚拟台架测试方法。
背景技术：
目前，对于制动器摩擦副摩擦系数的测量与确定，主要通过以下三种方式来测定， 即小样摩擦试验、实样摩擦试验和惯性台架试验方法，上述三种试验方法的共同特点是均 依赖相关设备，但根据应用目的不同，又具有不同的特点。其中，小样摩擦试验就是通过定速摩擦试验机进行定速摩擦试验，主要用于基于 相关标准的衬片(块)产品质量控制、摩阻材料配方的筛选与调整、摩阻材料摩擦性能研究 等方面，实现对材料摩擦磨损性能评价。当前国内的定速摩擦试验机主要有两种一种是 D-MS试验机，为国家标准指定用机，数量最多；另一种是MD-240试验机，这是80年代初国 内研制，其原理与前者一致。此外，还有一些从美国引进的Chase摩擦试验机、MM-1000摩擦 试验机等测试设备。虽然在小样摩擦试验中，试验条件选择范围较宽，影响因素容易控制， 短时间内可以进行较多参数和较多次数的试验，试验数据重复性好，对比性较强，易于发现 其规律性，且成本低、速度快，但是小样试验不能完全反映摩擦片的实际性能，而且在试验 程序上，试验机没有完全模拟汽车实际的操作，试验步骤以及试验条件尽管在温度、速度、 减速度等采取相应的模拟，但是与车辆实际制动工况相比明显相对简单化。而实样摩擦试验目前普遍应用Krauss摩擦试验机完成。Krauss机诞生于1965 年，由德国Alfred Teves公司首先研发并由Krauss公司首先制造成功。当前Krauss机世 界保有量仅次于惯性台架。实样摩擦试验的特点是采用原尺寸刹车副(即1 1试件，对 鼓式制动器可采用缩比试样)，且主要使用拖动方式。从技术角度，当前的Krauss试验机已 逐步发展成为可附加飞轮系统的综合性摩擦试验机，可以较准确反映制动器摩擦副在制动 过程中的能量关系，试验结果一定程度上体现了摩擦副摩擦磨损特性及其变化规律。但是 其缺陷也很明显，试验没有考虑实际制动过程中的驱动条件、制动系统特征、汽车动态特性 等因素，在进行制动器摩擦性能评价中仍具有一定局限性，另外引进的Krauss机价格也较 昂贵，每台约30万美元左右(不包括惯性飞轮系统)。惯性台架试验就是将汽车制动器总成安装到惯性台架试验机上，按照一定的试验 程序模拟汽车实际制动过程而得到制动器各种性能数据。惯性台架试验机加载方式是利用 飞轮动能等量模拟汽车动能实现对制动器的加载。惯性台架试验能够真实反映制动器总成 性能(包括摩擦副摩擦性能)，试验的模拟性最好，最接近实际使用条件，但是试验中所使 用惯性台架试验机，其价格非常昂贵(如一台美国LINK公司的某型号制动器惯性试验台售 价近千万人民币)，同时试验方法复杂，试验周期长，且成本高。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其设计合理、投资成本低、模拟效果好且使用操作简便，能有效 解决现有制动器摩擦副摩擦系数测量系统及方法所存在的试验投资成本高、模拟性较差、 试验方法复杂、试验周期长等多种缺陷和不足。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种制动器摩擦性能虚拟台架 测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、确定被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ = f (T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，且采用CAD软件建立被 测试制动器的三维几何模型；102、建立三维热-机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述 三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、 摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册所查询出的或者通过常规材料性能测试试验所测 得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定摩擦系 数_温度模型，最终建立三维热_机耦合有限元模型，所述摩擦系数_温度模型为被测试制 动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ =f(T)，式中μ为被测试制动器制 动摩擦副的摩擦系数，τ为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料物性参 数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、热膨胀 系数和泊松比；103、对所建立的三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试 制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热_机耦合有限元模型在各测 试点上的温度场仿真结果与采用常规制动器温升试验方法对各测试点上所测试的温度测 试结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ = f(T)进行验证，实现对函数关系μ =f(T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间 的函数关系μ =f(T)；步骤二、利用运算处理器且采用热衰退试验方法对被测试制动器的摩擦性能进行 虚拟台架测试，其测试过程包括以下步骤201、第一次热衰退试验，其试验过程包括以下步骤2011、参数初始化根据热衰退试验方法规定的第一次热衰退试验的试验工况，确 定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始车速％、 汽车制动减速度a和被测试制动器的初始温度Ttl ；调用参数设置单元输入所述试验参数和 汽车及制动器的结构参数；此时，V0 = VijB = BijT0 = T1，且将所设定的参数V1A和T1相 应转存为K、B1和Ttl后存入存储单元内；2012、初始参数设定与存储根据第一次热衰退试验中被测试制动器的循环制动 次数及制动周期对总循环次数m和循环周期t进行设定，同时根据测试精度及效率需求设 定时间步长Δ t，并计算出每一次循环制动过程的时间总步数k = t/ Δ t ；此时m = Hi1, t = t1; Ic1 =、/ Δ t，且将所设定的参数Hi1、、和Ic1相应转存为m、t和k后存入存储单元内；计算调用参数计算单元且根据公式呌=^和" = ^T分别
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计算出被测试制动器中旋转部件的初始角速度Qci和所述旋转部件的旋转角减速度ε，并 将初始角速度%转存为ω后同步存入存储单元内；并根据常规计算方法且调用参数计算 单元，计算出被测试制动器所承受的转动惯量I和惯性载荷Mb ；所述旋转部件为所述鼓式 制动器的制动鼓或盘式制动器的制动盘；2014、按照步骤2011、步骤2012和步骤2013中所设定与计算得出的参数，分m次 对所述制动器的摩擦性能热衰退过程进行循环虚拟测试，其中每一次热衰退试验的虚拟测 试过程均包括制动试验过程和散热试验过程，每一次热衰退试验的虚拟测试过程均相同且 所需的时间步数均为k，每一个时间步对应的时间步长为At ；对于任一次热衰退试验的虚 拟测试过程而言，先进行制动试验，其测试过程如下20141、调用循环测试模块进行制动试验过程中第一个时间步长At内的试验，其 试验过程如下20141a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb = Mb ω计算出被测试制动器的吸 收制动功率Pb;20141b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程Pb · dt_h · A[T (t) _TE] dt = m*c ^dTa),求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存 入所述存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新；式中，h为被测试制动 器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c为被测试制动器旋转部件所采用 材料的比热，Te为环境温度；20141c、调用所述参数计算单元，根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且结 合步骤20141b中计算出来的瞬时动态温度T (t)，计算出被测试制动器在此时间步长At内 的热态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；20141d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计 算方法且结合步骤20141c中计算出来的热态摩擦系数μ，计算得出制动器的效能因数BF 和制动管路压力P，并存入存储单元内；20141e、调用角速度计算模块且根据公式(Oi = ω - ε X At对此时间步长At结 束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度Qi转存为ω后 同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新；20142、调用循环测试模块进行制动测试过程中下一时间步长At内的测试，其测 试过程如下20142a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb = Mb ω计算出被测试制动器的吸 收制动功率Pb，此时ω为当前所述存储单元内更新后的角速度参数；20142b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程PbXdt-hXA[T(t)_TE] dt = mXcXdT(t)，求解出此时间步长At内制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述 存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；20142c、调用所述参数计算单元，且根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且 结合步骤20142b中计算出来的瞬时动态温度T (t)，计算出制动器在此时间步长Δ t内的热 态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；
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20142d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计 算方法且结合步骤20142c中计算得出的热态摩擦系数μ，计算得出被测试制动器的效能 因数BF和制动管路压力ρ，并存入存储单元内；20142e、调用角速度计算模块且根据公式ω i = ω - ε X Δ t对此时间步长Δ t结 束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度Qi转存为ω后 同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新；20142f、本时间步长Δ t结束时，对当前所述存储单元内更新后的角速度ω进行 判断当ω > O时，返回步骤20142a，继续进行制动试验过程中的下一时间步长At内的 试验测试，如此不断循环；当ω <0时，说明已经完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的制 动试验过程，则进入步骤20143，此时本次热衰退试验中制动试验过程所用时间步数为Ii1 ；20143、散热试验，其试验过程如下20143a、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中第一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述存储单元内， 且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；公式-hXA[T(t)-TE] dt = mX c X dT (t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质 量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；20143b、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述存储单元内， 且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；20143c、重复步骤20143b，直至对所述被测试制动器相应进行k-叫次散热子循环 试验，至此则完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的散热试验，本次热衰退试验虚拟测试 过程中的散热试验所用时间步数为k_ni ；20144、重复步骤20141-步骤20143，直至完成m次循环虚拟测试过程，从而完成第
一次热衰退试验；202、中间冷却试验，其试验过程包括以下步骤202a、调用中间冷却模块进行第一个时间步长Δ t内的中间冷却试验由中间 冷却模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)，求解出此 时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所 述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c 为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；202b、调用中间冷却模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式_hX A[T (t)-TJ dt = mX c X dT (t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并存入所述存储单元内，且对 所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；202c、重复步骤202b，直至完成对所述被测试制动器相应进行L次冷却子循环试 验，则完成中间冷却试验且中间冷却试验过程中所用时间步数为L =、/ Δ t，、为中间冷却时间；203、恢复试验中间冷却过程结束后，对所述制动器进行恢复试验且恢复试验过 程与步骤201-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同，参照 步骤2011，按照恢复试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤2011中被测试制动 器所处车辆的初始车速Vtl = V2, T0 = T2, k2 = t2/ Δ t且将所设定的参数V2、a2和T2相应转 存为\、B1和Ttl后存入存储单元内，T2为步骤202c中中间冷却试验过程结束时所述存储 单元内实时更新的温度参数，即中间冷却试验过程结束时被测试制动器的温度；参照步骤 2012，按照恢复试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m = m2，t = t2，k2 = t2/ Δ t且将所设定的参数m2、t2和k2相应转存为m、t和k后存入存储单元内；恢 复试验时，分m次对所述制动器进行循环虚拟恢复试验，此时m = m2，每一次循环虚拟恢复 试验过程均相同且均包括k个时间步长At的制动过程；且对于任一次循环虚拟恢复试验 过程而言，其试验过程与步骤20141-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验 的试验过程相同；204、第二次热衰退恢复试验结束后，对所述制动器进行第二次热衰退且第二次 热衰退过程与步骤201-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程 相同，参照步骤2011，按照第二次热衰退试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤 2011中被测试制动器所处车辆的初始车速Vtl = V3, T0 = T3, k3 = t3/At且将所设定的参 数V3、a3和T3相应转存为Vc^a1和Ttl后存入存储单元内；参照步骤2012，按照第二次热衰退 试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m = %，t = t3，k3 = t3/ Δ t 且将所设定的参数m3、t3和k3相应转存为m、t和k后存入存储单元内；第二次热衰退试验 时，分m次对所述制动器进行循环热衰退试验，此时m = m3，每一次循环热衰退试验过程均 相同且均包括k个时间步长At的制动过程；且对于任一次热衰退试验过程而言，其试验过 程与步骤20141-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同；205、输出所述存储单元所存储的所有计算数据，测试过程结束。上述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征是步骤201中进行第一 次热衰退试验之前、步骤203中所述的恢复试验结束后和步骤204中所述的第二次热衰退 结束后需分别进行冷态效能试验、第一次热态效能试验和第二热态效能试验，其中冷态效 能试验的试验过程如下I、调用参数设置模块输入制动器的初始温度Ttli，并调用所述参数计算单元根据制 动器效能因数的常规计算方法且结合当前温度状态下的摩擦系数μ和初始温度Ttli，计算 得出制动器的效能因数BF，所述初始温度Ttli = 80°C 士5°C，当前温度状态下的摩擦系数μ 根据步骤1023中所验证的函数关系μ = f (T)计算得出；II、调用参数设置模块，输入制动器的制动管路压力Pi ；调用参数计算模块且结合 步骤I中计算出来的效能因数BF、制动管路压力Pi和步骤2011中输入的制动器结构参数， 根据常规制动器输出力矩Mb的计算方法，计算得出制动器的输出力矩Mb ；进行第一次热态效能试验时，其试验过程与步骤I-步骤III中的试验步骤相同， 且此时步骤I中的初始温度Ttli为步骤203中所述的恢复试验之后制动器的温度；进行第二次热态效能试验时，其试验过程与步骤I-步骤III中的试验步骤相同， 且此时步骤I中的初始温度Ttli为步骤204中所述的第二次热衰退结束后制动器的温度。
上述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征是步骤1021中所述的多 场耦合分析软件为ADINA软件。上述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征是步骤103中所述的常 规制动器温升试验方法为采用底盘综合试验台对制动器后桥总成进行的定速温升试验方 法或者采用制动器试验台上对所述制动器总成进行定速温升试验方法。本发明与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、操作简便且实现方便，明显简化了惯性台架试验过程，大大缩短试验 周期，大幅减小试验成本。例如对于根据标准QC/T564-1999试验规范进行制动器总成台架 试验一般需要12-14小时，而采用所发明测试方法步骤，至少缩短一半以上时间。2、计算精度较高。3、实用价值高，能简便投入工业生产应用中，可以在制动器生产过程中很方便地 用于进行制动性能的评估与监控，可经济、高效地对制动器的设计、生产、鉴定、销售等环节 进行实时跟踪测试，不仅保证产品质量，还可及时调整产品各项性能指标，增强产品生产的 柔性。4、推广应用前景广泛，符合当前我国汽车制动器摩擦性能测试行业对测试方法所 要求的最有效、最精准、最节约的目标要求。5、适用面广，可方便地用于对制动器摩擦性能热衰退的单因素或多因素分析、极 限工况分析等方面的虚拟试验检测研究。综上所述，本发明设计合理、试验投资成本低、模拟效果好且使用操作简便，能有 效解决现有制动器摩擦副摩擦系数测量系统及方法所存在的投资成本高、模拟性较差、试 验方法复杂、试验周期长等多种缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明的试验方法流程图。
具体实施例方式如图1所示的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，包括以下步骤步骤一、确定被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ = f (T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，且采用CAD软件建立被 测试制动器的三维几何模型；102、建立三维热_机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；本实施例中，所述 多场耦合分析软件为ADINA软件；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述 三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、 摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册(具体为由马之庚和任陵柏主编的《现代工程材料手册》一书，也可参考常规使用的相关材料手册)所查询出的或者通过常规材料性能测试试 验所测得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定 摩擦系数_温度模型，最终建立三维热_机耦合有限元模型，所述摩擦系数_温度模型为被 测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的函数关系μ =f(T)，式中μ为被测试制 动器制动摩擦副的摩擦系数，T为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料 物性参数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、 热膨胀系数和泊松比；103、对所建立的三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试 制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热_机耦合有限元模型在各测 试点上的温度场仿真结果与采用常规制动温升试验方法对各测试点上所测试的温度测试 结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ = f(T)进行验证，实现对函数关系μ = f (T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数-温度之间的 函数关系μ =f(T)。本实施例中，常规制动温升试验方法为采用底盘综合试验台或制动器 试验台上对所述制动器的后桥总成或制动器总成进行的定速温升试验方法。步骤二、利用运算处理器且采用热衰退试验方法对被测试制动器的摩擦性能进行 虚拟台架测试，其测试过程包括以下步骤201、第一次热衰退试验，其试验过程包括以下步骤2011、参数初始化根据热衰退试验方法规定的第一次热衰退试验的试验工况，确 定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始车速％、 汽车制动减速度a和被测试制动器的初始温度Ttl ；调用参数设置单元输入所述试验参数和 汽车及制动器的结构参数；此时，V0 = VijB = BijT0 = T1，且将所设定的参数V1A和T1相 应转存为K、B1和Ttl后存入存储单元内。本实施例中，V1= 65km/h(TL 类车)或 50km/h(TM、Tk 类车)，B1 = 0. 45g, T1 = 80°c 士5°C。实际使用过程中，还可以根据实际需要对参数Vpa1和T1进行相应调整。2012、初始参数设定与存储根据第一次热衰退试验中被测试制动器的循环制动 次数及制动周期对总循环次数m和循环周期t进行设定，同时根据测试精度及效率需求设 定时间步长Δ t，并计算出每一次循环制动过程的时间总步数k = t/ Δ t ；此时m = Hi1, t = t1; Ic1 =、/ Δ t，且将所设定的参数Hi1、、和Ic1相应转存为m、t和k后存入存储单元内。本实施例中，Hi1 = 15，、= 60s，实际使用过程中，还可以根据实际需要对参数Hi1 和、进行相应调整。
νa2013、初始固定参数计算调用参数计算单元且根据公式饵和& 分别
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计算出被测试制动器中旋转部件的初始角速度Qci和所述旋转部件的旋转角减速度ε，并 将初始角速度%转存为ω后同步存入存储单元内；并根据常规计算方法且调用参数计算 单元，计算出被测试制动器所承受的转动惯量I和惯性载荷Mb ；所述旋转部件为所述鼓式 制动器的制动鼓或盘式制动器的制动盘。转动惯量I计算时，对于两轴车(含双后轴的三轴车)，其前轴制动器和驱动轴制 动器所承受的转动惯量I分别为
13 若为双后轴的三轴车，其后制动器应承受的转动惯量I为 式中If、Ir, Idr-分别为前、后制动器和双后轴的三轴车后制动器应承受的转动惯 量，kg · m · S2 ；β-前后轴制动力比，对于双后轴的三轴车，两后轴制动力之和作为后轴制动力；G0, Ga、r、g-分别为汽车空车总质量(kg)、汽车满载总质量(kg)、车轮滚动半径 (m)、重力加速度(m/s2)。对于三轴铰接式客车，其转动惯量I的计算过程如下 式中Iffl-中轴制动器应承受的转动惯量，kg · m · S2 ；-前、中轴制动力比；β 2-前、后轴制动力比。计算惯性载荷Mb时，根据公式Mb = I ε进行计算得出制动器所承担的惯性载荷 Mb(N. m)，式中，转动惯量I根据所研究问题不同，可以是If、Im或仁。2014、按照步骤2011、步骤2012和步骤2013中所设定与计算得出的参数，分m次 对所述制动器的摩擦性能热衰退过程进行循环虚拟测试，其中每一次热衰退试验的虚拟测 试过程均包括制动试验过程和散热试验过程，每一次热衰退试验的虚拟测试过程均相同且 所需的时间步数均为k，每一个时间步对应的时间步长为At ；对于任一次热衰退试验的虚 拟测试过程而言，先进行制动试验，其测试过程如下20141、调用循环测试模块进行制动试验过程中第一个时间步长At内的试验，其 试验过程如下20141a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb = Mb ω计算出被测试制动器的吸 收制动功率Pb;20141b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程Pb · dt_h · A[T (t) _TE] dt = m*c ^dTa),求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存 入所述存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新；式中，h为被测试制动 器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热，Te为环境温度；20141c、调用所述参数计算单元，根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且结 合步骤20141b中计算出来的瞬时动态温度T (t)，计算出被测试制动器在此时间步长At内 的热态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；20141d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计 算方法且结合步骤20141c中计算出来的热态摩擦系数μ，计算得出制动器的效能因数BF 和制动管路压力P，并存入存储单元内；具体而言根据制动器结构参数和摩擦系数μ，可求得制动器的效能因数BF 不 同型式的制动器，计算公式也不同。对于常见典型的钳盘式制动器，制动器效能因数BF为BF = 2 μ，式中μ——盘与制动衬块间的摩擦系数。支点固定的领从蹄鼓式制动器，领蹄、从蹄的效能因数BF分别为 若两蹄张开力Fp F2相同，则其制动器效能因数BF为BF = BFfBF2α —最大压力线与包角平分线夹角； I0—压力中心圆直径Λ =没+ sin没及.y——摩擦角，Y = arctan μ , μ为摩擦副摩擦系数；
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制动管路压力P的计算过程如下对于气压制动系统，可利用制动器输出力矩表 达式Mb = (P-P0) -Ac- Ilm-BF-P τ'(即管路压力P，由Mb、BF和ρ间关系表达式)来 计算得到，式中ρ, ρ0——管路压力、推出压耗；p、A。、nm、r'、BF——制动气室至制动器杠杆比、制动气室面积、制动气室至制动 器驱动机构机械效率、制动鼓或制动盘的作用半径、制动器效能因数；对于液压制动系统，根据管路压力p，由Mb、BF和ρ间关系表达式，即其制动器输出 力矩为Mb = (p-p。)· Awc · na · BF · r'式中Awc, na——制动轮缸工作面积、制动驱动机构中制动主缸之后机械效率，r'为被 测试制动器的制动鼓或制动盘的作用半径。
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20141e、调用角速度计算模块且根据公式(Oi = ω - ε X At对此时间步长At结 束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度Qi转存为ω后 同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新。20142、调用循环测试模块进行制动测试过程中下一时间步长At内的测试，其测 试过程如下20142a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb = Mb ω计算出被测试制动器的吸 收制动功率Pb，此时ω为当前所述存储单元内更新后的角速度参数；20142b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程PbXdt-hXA[T(t)_TE] dt = mXcXdT(t)，求解出此时间步长At内制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述 存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；20142c、调用所述参数计算单元，且根据步骤103中验证的函数关系μ = f (T)且 结合步骤20142b中计算出来的瞬时动态温度T (t)，计算出制动器在此时间步长Δ t内的热 态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；20142d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计 算方法且结合步骤20142c中计算得出的热态摩擦系数μ，计算得出被测试制动器的效能 因数BF和制动管路压力ρ，并存入存储单元内；20142e、调用角速度计算模块且根据公式(Oi = ω - ε X At对此时间步长At结 束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度Qi转存为ω后 同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新；20142f、本时间步长Δ t结束时，对当前所述存储单元内更新后的角速度ω进行 判断当ω > O时，返回步骤20142a，继续进行制动试验过程中的下一时间步长At内的 试验测试，如此不断循环；当ω <0时，说明已经完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的制 动试验过程，则进入步骤20143，此时本次热衰退试验中制动试验过程所用时间步数为ηι。20143、散热试验，其试验过程如下20143a、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中第一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述存储单元内， 且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；公式-hXA[T(t)-TE] dt = mX c X dT (t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质 量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；20143b、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并同步存入所述存储单元内， 且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；20143c、重复步骤20143b，直至对所述被测试制动器相应进行k-叫次散热子循环 试验，至此则完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的散热试验，本次热衰退试验虚拟测试 过程中的散热试验所用时间步数为k_ni ；20144、重复步骤20141-步骤20143，直至完成m次循环虚拟测试过程，从而完成第
一次热衰退试验。
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本实施例中，进行第一次热衰退试验之前，需对被测试制动器进行冷态效能试验， 其冷态效能试验的试验过程如下I、调用参数设置模块输入制动器的初始温度Ttli，并调用所述参数计算单元根据制 动器效能因数的常规计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行计算)且 结合当前温度状态下的摩擦系数μ和初始温度Ttli，计算得出制动器的效能因数BF，所述初 始温度Ttli = SCTC 士5°C，当前温度状态下的摩擦系数μ根据步骤1023中所验证的函数关 系μ = f (T)计算得出，此时冷态效能试验中的摩擦系数μ为根据步骤1023中所验证的 函数关系μ =f(T)计算得出的80°C 士5°C温度条件下的制动器制动摩擦副的摩擦系数。II、调用参数设置模块，输入制动器的制动管路压力Pi ；调用参数计算模块且结合 步骤I中计算出来的效能因数BF、制动管路压力Pi和步骤2011中输入的制动器结构参数， 根据常规制动器输出力矩Mb的计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行 计算)，计算得出制动器的输出力矩Mb。所输入制动器的制动管路压力Pi根据中华人民共 和国行业标准QC/T479-1999以及国家当前随时更新的试验标准进行确定。202、中间冷却试验，其试验过程包括以下步骤202a、调用中间冷却模块进行第一个时间步长At内的中间冷却试验由中间 冷却模块调用所述参数计算单元根据公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)，求解出此 时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所 述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；公式-hXA[T(t)-TE]dt = mXcXdT(t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c 为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；202b、调用中间冷却模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长At内的试 验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式_hX A[T (t)-TJ dt = mX c X dT (t)， 求解出此时间步长At内被测试制动器的瞬时动态温度T (t)并存入所述存储单元内，且对 所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中Te为环境温度；202c、重复步骤202b，直至完成对所述被测试制动器相应进行L次冷却子循环试 验，则完成中间冷却试验且中间冷却试验过程中所用时间步数为L =、/ Δ t，、为中间冷却 时间。本实施例中，、= 3min，实际使用过程中，还可以根据实际具体需要对、的数值进 行相应调整，具体是以相当30km/h的车速运转打开风机以lOm/s的风速使被测试制动器冷却。203、恢复试验中间冷却过程结束后，对所述制动器进行恢复试验且恢复试验过 程与步骤201-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同，参照 步骤2011，按照恢复试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤2011中被测试制动 器所处车辆的初始车速Vtl = V2, T0 = T2, k2 = t2/ Δ t且将所设定的参数V2、a2和T2相应转 存为\、B1和Ttl后存入存储单元内，T2为步骤202c中中间冷却试验过程结束时所述存储 单元内实时更新的温度参数，即中间冷却试验过程结束时被测试制动器的温度；参照步骤 2012，按照恢复试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m = m2，t = t2，k2 = t2/ Δ t且将所设定的参数m2、t2和k2相应转存为m、t和k后存入存储单元内；恢 复试验时，分m次对所述制动器进行循环虚拟恢复试验，此时m = m2，每一次循环虚拟恢复试验过程均相同且均包括k个时间步长At的制动过程；且对于任一次循环虚拟恢复试验 过程而言，其试验过程与步骤20141-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验 的试验过程相同。本实施例中，V2 = 30km/h, B1 = 0. 45g，m2 = 15，t2 = 60s，实际使用过程中，还可 以根据实际需要对上述参数进行相应调整。本实施例中，恢复试验结束后还需对被测试制动器进行第一次热态效能试验，进 行第一次热态效能试验时，其试验过程与进行冷态效能试验中步骤I-步骤III中的试验步 骤相同，其第一次热态效能试验的试验过程如下I、调用参数设置模块输入制动器的初始温度Ttli，并调用所述参数计算单元根据制 动器效能因数的常规计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行计算)且 结合当前温度状态下的摩擦系数μ和初始温度Ttli，计算得出制动器的效能因数BF，此时所 述初始温度Ttli为步骤203中所述的恢复试验之后制动器的温度，当前温度状态下的摩擦系 数μ根据步骤1023中所验证的函数关系μ = f (T)计算得出，第一次热态效能试验中的 摩擦系数μ为根据步骤1023中所验证的函数关系μ = f (T)计算得出的恢复试验之后温 度条件下的制动器制动摩擦副的摩擦系数。II、调用参数设置模块，输入制动器的制动管路压力Pi ；调用参数计算模块且结合 步骤I中计算出来的效能因数BF、制动管路压力Pi和步骤2011中输入的制动器结构参数， 根据常规制动器输出力矩Mb的计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行 计算)，计算得出制动器的输出力矩Mb。所输入制动器的制动管路压力Pi根据中华人民共 和国行业标准QC/T479-1999以及国家当前随时更新的试验标准进行确定。204、第二次热衰退恢复试验结束后，对所述制动器进行第二次热衰退且第二次 热衰退过程与步骤201-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程 相同，参照步骤2011，按照第二次热衰退试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤 2011中被测试制动器所处车辆的初始车速Vtl = V3, T0 = T3, k3 = t3/At且将所设定的参 数V3、a3和T3相应转存为Vc^a1和Ttl后存入存储单元内；参照步骤2012，按照第二次热衰退 试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m = %，t = t3，k3 = t3/ Δ t 且将所设定的参数m3、t3和k3相应转存为m、t和k后存入存储单元内；第二次热衰退试验 时，分m次对所述制动器进行循环热衰退试验，此时m = m3，每一次循环热衰退试验过程均 相同且均包括k个时间步长At的制动过程；且对于任一次热衰退试验过程而言，其试验过 程与步骤20141-步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同。本实施例中，V3= 40km/h(IY 类车)或 30km/h(TM、Tk 类车)，= 0. 07g，t3 = 1800s，m3= 18(油压式)或60 (气压式)，实际使用过程中，还可以根据实际需要对上述参 数进行相应调整。本实施例中，第二次热衰退试验结束后还需对被测试制动器进行第二次热态效能 试验，进行第二次热态效能试验时，其试验过程与进行冷态效能试验中步骤I-步骤III中 的试验步骤相同，其第二次热态效能试验的试验过程如下I、调用参数设置模块输入制动器的初始温度Ttli，并调用所述参数计算单元根据制 动器效能因数的常规计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行计算)且 结合当前温度状态下的摩擦系数μ和初始温度Ttli，计算得出制动器的效能因数BF，此时所述初始温度Ttli为步骤204中所述的第二次热衰退结束后制动器的温度，当前温度状态下的 摩擦系数μ根据步骤1023中所验证的函数关系μ = f (T)计算得出，第二次热态效能试 验中的摩擦系数μ为根据步骤1023中所验证的函数关系μ =f(T)计算得出的第二次热 衰退试验之后温度条件下的制动器制动摩擦副的摩擦系数。II、调用参数设置模块，输入制动器的制动管路压力Pi ；调用参数计算模块且结合 步骤I中计算出来的效能因数BF、制动管路压力Pi和步骤2011中输入的制动器结构参数， 根据常规制动器输出力矩Mb的计算方法(具体上述步骤20141d中所运用的计算公式进行 计算)，计算得出制动器的输出力矩Mb。所输入制动器的制动管路压力Pi根据中华人民共 和国行业标准QC/T479-1999以及国家当前随时更新的试验标准进行确定。205、输出所述存储单元所存储的所有计算数据，测试过程结束。也就是说，本实施例中，步骤201中进行第一次热衰退_恢复试验之前、步骤203 中所述的恢复试验结束后和步骤204中所述的第二次热衰退结束后需分别进行冷态效能 试验、第一次热态效能试验和第二热态效能试验。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、确定被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)，被测试制动器为鼓式制动器或盘式制动器，其确定过程如下101、建立三维几何模型根据被测试制动器的装配结构，且采用CAD软件建立被测试制动器的三维几何模型；102、建立三维热 机耦合有限元模型，其建模过程如下1021、将步骤一中所述三维几何模型导入多场耦合分析软件中；1022、在多场耦合分析软件环境下，选定分析单元并以所选定的分析单元对所述三维几何模型进行网格划分，所选定的分析单元包括被测试制动器的三维实体结构单元、摩擦接触单元和对流辐射单元三种类型单元；1023、输入根据工程材料手册所查询出的或者通过常规材料性能测试试验所测得的被测试制动器的材料物性参数，选择一种收敛快速的摩擦接触算法，同时选定摩擦系数 温度模型，最终建立三维热 机耦合有限元模型，所述摩擦系数 温度模型为被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)，式中μ为被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数，T为被测试制动器制动摩擦副的摩擦接触面温度；所述材料物性参数包括被测试制动器制动摩擦副所采用材料的弹性模量、密度、导热系数、比热容、热膨胀系数和泊松比；103、对所建立的三维热 机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，在被测试制动器制动摩擦副上选定一个或多个测试点，将对所述三维热 机耦合有限元模型在各测试点上的温度场仿真结果与采用常规制动器温升试验方法对各测试点上所测试的温度测试结果进行比较，从而对步骤3中所述函数关系μ＝f(T)进行验证，实现对函数关系μ＝f(T)中的系数进行准确辨识，最终得出被测试制动器制动摩擦副的摩擦系数 温度之间的函数关系μ＝f(T)；步骤二、利用运算处理器且采用热衰退试验方法对被测试制动器的摩擦性能进行虚拟台架测试，其测试过程包括以下步骤201、第一次热衰退试验，其试验过程包括以下步骤2011、参数初始化根据热衰退试验方法规定的第一次热衰退试验的试验工况，确定对被测试制动器进行虚拟试验的试验参数，包括被测试制动器所处车辆的初始车速V0、汽车制动减速度a和被测试制动器的初始温度T0；调用参数设置单元输入所述试验参数和汽车及制动器的结构参数；此时，V0＝V1，a＝a1，T0＝T1，且将所设定的参数V1、a1和T1相应转存为V0、a1和T0后存入存储单元内；2012、初始参数设定与存储根据第一次热衰退试验中被测试制动器的循环制动次数及制动周期对总循环次数m和循环周期t进行设定，同时根据测试精度及效率需求设定时间步长Δt，并计算出每一次循环制动过程的时间总步数k＝t/Δt；此时m＝m1，t＝t1，k1＝t1/Δt，且将所设定的参数m1、t1和k1相应转存为m、t和k后存入存储单元内；2013、初始固定参数计算调用参数计算单元且根据公式和分别计算出被测试制动器中旋转部件的初始角速度ω0和所述旋转部件的旋转角减速度ε，并将初始角速度ω0转存为ω后同步存入存储单元内；并根据常规计算方法且调用参数计算单元，计算出被测试制动器所承受的转动惯量I和惯性载荷Mb；所述旋转部件为所述鼓式制动器的制动鼓或盘式制动器的制动盘；2014、按照步骤2011、步骤2012和步骤2013中所设定与计算得出的参数，分m次对所述制动器的摩擦性能热衰退过程进行循环虚拟测试，其中每一次热衰退试验的虚拟测试过程均包括制动试验过程和散热试验过程，每一次热衰退试验的虚拟测试过程均相同且所需的时间步数均为k，每一个时间步对应的时间步长为Δt；对于任一次热衰退试验的虚拟测试过程而言，先进行制动试验，其测试过程如下20141、调用循环测试模块进行制动试验过程中第一个时间步长Δt内的试验，其试验过程如下20141a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb＝Mbω计算出被测试制动器的吸收制动功率Pb；20141b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程Pb·dt h·A[T(t) TE]dt＝m·c·dT(t)，求解出此时间步长Δt内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新；式中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热，TE为环境温度；20141c、调用所述参数计算单元，根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20141b中计算出来的瞬时动态温度T(t)，计算出被测试制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；20141d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计算方法且结合步骤20141c中计算出来的热态摩擦系数μ，计算得出制动器的效能因数BF和制动管路压力p，并存入存储单元内；20141e、调用角速度计算模块且根据公式ωi＝ω ε×Δt对此时间步长Δt结束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度ωi转存为ω后同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新；20142、调用循环测试模块进行制动测试过程中下一时间步长Δt内的测试，其测试过程如下20142a、调用所述参数计算单元，且根据公式Pb＝Mbω计算出被测试制动器的吸收制动功率Pb，此时ω为当前所述存储单元内更新后的角速度参数；20142b、调用所述参数计算单元，且根据温度变化微分方程Pb×dt h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，并对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度；20142c、调用所述参数计算单元，且根据步骤103中验证的函数关系μ＝f(T)且结合步骤20142b中计算出来的瞬时动态温度T(t)，计算出制动器在此时间步长Δt内的热态摩擦系数μ并相应存入存储单元内；20142d、调用所述参数计算单元，根据制动器效能因数和制动管路压力的常规计算方法且结合步骤20142c中计算得出的热态摩擦系数μ，计算得出被测试制动器的效能因数BF和制动管路压力p，并存入存储单元内；20142e、调用角速度计算模块且根据公式ωi＝ω ε×Δt对此时间步长Δt结束时所述旋转部件的实时角速度进行计算，并将实时所计算出来的角速度ωi转存为ω后同步存入存储单元内，以对所述存储单元内所存储的角速度参数进行实时更新；20142f、本时间步长Δt结束时，对当前所述存储单元内更新后的角速度ω进行判断当ω＞0时，返回步骤20142a，继续进行制动试验过程中的下一时间步长Δt内的试验测试，如此不断循环；当ω≤0时，说明已经完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的制动试验过程，则进入步骤20143，此时本次热衰退试验中制动试验过程所用时间步数为n1；20143、散热试验，其试验过程如下20143a、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中第一个时间步长Δt内的试验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度；公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；20143b、调用循环散热模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长Δt内的试验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度；20143c、重复步骤20143b，直至对所述被测试制动器相应进行k n1次散热子循环试验，至此则完成本次热衰退试验虚拟测试过程中的散热试验，本次热衰退试验虚拟测试过程中的散热试验所用时间步数为k n1；20144、重复步骤20141 步骤20143，直至完成m次循环虚拟测试过程，从而完成第一次热衰退试验；202、中间冷却试验，其试验过程包括以下步骤202a、调用中间冷却模块进行第一个时间步长Δt内的中间冷却试验由中间冷却模块调用所述参数计算单元根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并同步存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度；公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)中，h为被测试制动器的对流换热系数，m为被测试制动器旋转部件的质量，c为被测试制动器旋转部件所采用材料的比热；202b、调用中间冷却模块进行循环散热试验过程中下一个时间步长Δt内的试验由循环散热模块调用所述参数计算单元根据公式 h×A[T(t) TE]dt＝m×c×dT(t)，求解出此时间步长Δt内被测试制动器的瞬时动态温度T(t)并存入所述存储单元内，且对所述存储单元内的温度参数进行实时更新，式中TE为环境温度；202c、重复步骤202b，直至完成对所述被测试制动器相应进行L次冷却子循环试验，则完成中间冷却试验且中间冷却试验过程中所用时间步数为L＝tL/Δt，tL为中间冷却时间；203、恢复试验中间冷却过程结束后，对所述制动器进行恢复试验且恢复试验过程与步骤201 步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同，参照步骤2011，按照恢复试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤2011中被测试制动器所处车辆的初始车速V0＝V2，T0＝T2，k2＝t2/Δt且将所设定的参数V2、a2和T2相应转存为V0、a1和T0后存入存储单元内，T2为步骤202c中中间冷却试验过程结束时所述存储单元内实时更新的温度参数，即中间冷却试验过程结束时被测试制动器的温度；参照步骤2012，按照恢复试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m＝m2，t＝t2，k2＝t2/Δt且将所设定的参数m2、t2和k2相应转存为m、t和k后存入存储单元内；恢复试验时，分m次对所述制动器进行循环虚拟恢复试验，此时m＝m2，每一次循环虚拟恢复试验过程均相同且均包括k个时间步长Δt的制动过程；且对于任一次循环虚拟恢复试验过程而言，其试验过程与步骤20141 步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同；204、第二次热衰退恢复试验结束后，对所述制动器进行第二次热衰退且第二次热衰退过程与步骤201 步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同，参照步骤2011，按照第二次热衰退试验所需要的试验工况进行参数设定此时，步骤2011中被测试制动器所处车辆的初始车速V0＝V3，T0＝T3，k3＝t3/Δt且将所设定的参数V3、a3和T3相应转存为V0、a1和T0后存入存储单元内；参照步骤2012，按照第二次热衰退试验所需要的试验工况进行初始参数设定此时，步骤2012中m＝m3，t＝t3，k3＝t3/Δt且将所设定的参数m3、t3和k3相应转存为m、t和k后存入存储单元内；第二次热衰退试验时，分m次对所述制动器进行循环热衰退试验，此时m＝m3，每一次循环热衰退试验过程均相同且均包括k个时间步长Δt的制动过程；且对于任一次热衰退试验过程而言，其试验过程与步骤20141 步骤20144中对所述制动器进行一次热衰退循环试验的试验过程相同；205、输出所述存储单元所存储的所有计算数据，测试过程结束。FSA00000172297700021.tif,FSA00000172297700022.tif
2.按照权利要求1所述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征在于步骤 201中进行第一次热衰退试验之前、步骤203中所述的恢复试验结束后和步骤204中所述 的第二次热衰退结束后需分别进行冷态效能试验、第一次热态效能试验和第二热态效能试 验，其中冷态效能试验的试验过程如下I、调用参数设置模块输入制动器的初始温度Ttli，并调用所述参数计算单元根据制动器 效能因数的常规计算方法且结合当前温度状态下的摩擦系数μ和初始温度Ttli，计算得出 制动器的效能因数BF，所述初始温度Ttli = 80°C 士5°C，当前温度状态下的摩擦系数μ根 据步骤1023中所验证的函数关系μ = f (T)计算得出；II、调用参数设置模块，输入制动器的制动管路压力Pi；调用参数计算模块且结合步骤 I中计算出来的效能因数BF、制动管路压力Pi和步骤2011中输入的制动器结构参数，根据 常规制动器输出力矩Mb的计算方法，计算得出制动器的输出力矩Mb ；进行第一次热态效能试验时，其试验过程与步骤I-步骤III中的试验步骤相同，且此 时步骤I中的初始温度Ttli为步骤203中所述的恢复试验之后制动器的温度；进行第二次热态效能试验时，其试验过程与步骤I-步骤III中的试验步骤相同，且此 时步骤I中的初始温度Ttli为步骤204中所述的第二次热衰退结束后制动器的温度。
3.按照权利要求1或2所述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征在于 步骤1021中所述的多场耦合分析软件为ADI NA软件。
4.按照权利要求1或2所述的一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，其特征在于 步骤103中所述的常规制动器温升试验方法为采用底盘综合试验台对制动器后桥总成进行的定速温升试验方法或者采用制动器试验台上对所述制动器总成进行定速温升试验方 法。
全文摘要
本发明公开了一种制动器摩擦性能虚拟台架测试方法，包括以下步骤一、确定被测试制动器摩擦系数-温度之间的函数关系μ＝f(T)，过程如下建立三维几何模型，建立三维热-机耦合有限元模型，对所建立三维热-机耦合有限元模型进行耦合温度场仿真分析，得出被测试制动器摩擦系数-温度之间的函数关系μ＝f(T)；二、采用热衰退试验方法对被测试制动器的摩擦性能进行虚拟台架测试，包括步骤第一次热衰退-恢复试验和第二次热衰退及效能试验。本发明设计合理、投资成本低、模拟效果好且使用操作简便，能有效解决现有制动器摩擦副摩擦系数测量系统及方法存在的投资与试验成本高、模拟性较差、试验方法复杂、试验周期长等多种缺陷和不足。
文档编号G06F17/50GK101916304SQ20101021906
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者刘华峰, 袁望方, 赵凯辉, 陈涛, 魏朗 申请人:长安大学