点分别为 制动盘中心与两个推杆中心，定义金属层与推杆之间绑定约束，采用拉格朗日法描述制动 盘与摩擦块接触的法向行为，用罚函数定义切向行为。
[0042] 第五步，在制动盘对称面施加法向对称约束，同时，约束制动盘中心和两推杆中心 除轴向外的所有自由度。
[0043] 第六步，在两个推杆中心分别施加制动力F = M/L，其中，M为最大制动力矩，24. 5 英寸气压盘式制动器的最大制动力矩M= 17788N.ni，L为同一旋转平面内制动对象旋转中 心到穿过支架承载区形心法线之间的垂直距离，此实施例中L = 0. 584m，但是本模型为制 动器的轴对称模型，所以制动力F为91437. 5N。在制动盘中心施加2 π旋转角位移。
[0044] 第七步，运用工程模拟有限元软件例如ABAQUS软件建立支架有限元分析的求解 方程，并采用线性迭代法对方程进行计算。
[0045] 第八步，获取正交试验所有方案中摩擦块与制动盘接触面上的所有节点坐标及其 对应的接触压力，导入数学软件例如Matlab中，参照下式计算出各个方案的接触压力中心 坐标值，
[0047] 式中：rn。为压力中心坐标；p "为η点接触压力；r "为η点坐标；
[0048] 再在CAD软件中测得一号摩擦块和二号摩擦块的质心，将质心投影到摩擦块与 制动盘接触的表面，取该投影点的Y、Z坐标值，一号摩擦块坐标值为Y 1= 68. 6999、Z 1 = 178. 27473 ;二号摩擦块坐标值为Y2= -68. 6999、Ζ2= 178. 27473。再根据计算出的压力中 心坐标值，参照下式计算出接触压力中心与摩擦块形心的距离，压力中心坐标值与计算结 果如图6。
[0050] 式中：￥1、21、￥2、22为一号摩擦块和二号摩擦块质心投影点￥、2轴的坐标值；￥ 3、23、 Yb、Zb为1、二号摩擦块接触压力中心Y、Z轴的坐标值；
[0051] 第九步，将得到的接触压力中心与摩擦块形心的距离值输入正交试验分析软件中 进行均值分析，得出Y a、Za、Yb、Zb的均值曲线，如图7所示。根据图7可知正交试验的最优 方案是一号推杆向Y轴正方向移动6mm，Z方向保持不动，二号推杆向Y轴负方向移动6mm， 向Z轴正方向移动6mm。并通过计算机仿真验证正交试验正确性，结果如图4。
[0052] 第十步，将均值曲线导入Matlab中，绘制该曲线的6阶拟合曲线，如图8和图9所 示，并根据曲线走势和取值范围（推杆移动后不超出摩擦块），推出真实情况下的最优结果 为一号推杆Y、二号推杆Y、一号推杆Z、二号推杆Z分别移动：105-108 (mm)。并通过计算机 仿真验证正确性，结果如图5。
[0053] 根据图4、图5以及图10所示可知，其中，图4和图5中，左侧为普通制动盘右侧为 本发明的制动盘。由图可知，本发明中制动器的制动力矩远远大于普通制动器的制动力矩， 单位面积压强降低，摩擦块寿命延长。本发明中制动器的接触面积远远大于普通制动器的 接触面积，使得推杆所在位置为最优选的。
[0054] 以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用于限制本发明，本发明对于远程串 级控制尤其适用。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围 之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。
【主权项】
1. 一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，其特征在于：步骤如下： 第一步：以制动器两个推杆的水平方向Y和竖直方向Z的位置变化为四个主要因素，来 设计正交试验； 第二步：按照正交试验方案，建立盘式制动器的几何装配模型和网格模型； 第三步：确定制动盘、摩擦块、金属层和推杆的弹性模量和泊松比； 第四步：定义制动盘的内表面与两个推杆表面之间的约束； 第五步：在制动盘对称面施加法向对称约束，同时，约束制动盘中心和两推杆中心除轴 向外的所有自由度； 第六步：在两个推杆中心分别施加制动力F，在制动盘中心施加旋转角位移； 第七步：建立盘式制动器运动仿真计算方程，并对方程进行求解； 第八步：根据正交试验所有方案中摩擦块与制动盘接触面上的所有节点坐标及其对应 的接触压力，求出接触压力中心与摩擦块形心的距离； 第九步：对正交试验进行均值分析，得出均值曲线，并验证结果； 第十步：将均值曲线通过数学软件绘制出拟合曲线，并根据曲线走势和取值范围，取得 推杆最优位置数据。2. 根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，其特征在于：步 骤三中采用线弹性模型来确定制动盘、摩擦块、金属层和推杆的弹性模量。3. 根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，其特征在于：步 骤四中定义制动盘的内表面与两个推杆表面之间约束的具体方法为：将制动盘的内表面与 两个推杆表面定义为运动耦合约束，控制点分别为制动盘中心与两个推杆中心，定义金属 层与推杆之间绑定约束，采用拉格朗日法描述制动盘与摩擦块接触的法向行为，用罚函数 定义切向行为。4. 根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，其特征在于：步 骤七中通过工程模拟有限元软件建立盘式制动器运动的有限元分析求解方程，并采用线性 迭代法对方程进行技术。5. 根据权利要求1所述的一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，其特征在于：步 骤八中通过获取正交试验所有方案中摩擦块与制动盘接触面上所有节点坐标及其对应的 接触压力数值能够计算出每个方案的接触压力中心坐标值，计算公式如下所示：式中：rn。为压力中心坐标，p"为η点接触压力，r"为η点坐标。
【专利摘要】本发明公开了一种用于盘式制动器推杆位置的优化方法，步骤如下：1、以制动器两个推杆的水平方向Y和竖直方向Z的位置变化来设计正交试验；2、建立盘式制动器的几何装配模型和网格模型；3、确定制动盘、摩擦块、金属层和推杆的弹性模量和泊松比；4、定义制动盘的内表面与两个推杆表面之间的约束；5、在制动盘对称面施加法向对称约束；6、在两个推杆中心分别施加制动力F，在制动盘中心施加旋转角位移；7、建立盘式制动器运动仿真计算方程，并对方程进行求解；8、求出接触压力中心与摩擦块形心的距离；9、验证结果；10、取得推杆最优位置数据。本发明考虑了消除了盘式制动器设计时推杆位置设计的主观性，可以正确得出最优推杆位置。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105303003
【申请号】CN201510857026
【发明人】谭雪龙, 张建, 李金泰, 朱永梅, 唐文献, 晏飞
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月30日