基于磁场的机械制动器摩擦噪声抑制机理与智能调控方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875562
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a normal phenomenon of mechanical brake, the friction noise affects seriously the braking NVH performance and driving comfort of automotive, which also causes noise pollution to urban environment. The current noise reduction methods were mainly developed from aspects of brake structure and materials, while few researches were attempted from an exterior field to intervene and regulate brake friction noise. Aiming at eliminating friction noise, in this project the disc brake of automotive is chosen as research object to propose an active noise reduction strategy by magnetic field applied on friction interface. Firstly, the friction noise experiments of brake under magnetic field and the microscopic performance analysis tests on contacting interface will be carried out, to investigate the characteristics of friction noise under magnetic field both in time and frequency domain. Correspondingly, the characterization method of brake friction noise will be built. Secondly, the correlation between magnetic field and friction noise will be analyzed to reveal the influencing laws and reduction mechanisms of how magnetic field works on friction noise. Then, a mapping relationship model between magnetic field and brake friction noise will be established. Finally, the fast and accurate on-line monitoring and identifying method of brake friction noise will be studied. And an intelligent control algorithm based on fuzzy theory and genetic algorithm will be proposed to achieve the friction noise reduction algorithm by magnetic field. Besides, an intelligent control model of brake friction noise based on magnetic field will be built. It is believed that this project can bring both important theoretical impact and practical value for improving the braking NVH performance and reducing the friction noise pollution. Moreover, it can also provide useful reference for the reduction of friction noise in other fields.
机械制动器摩擦噪声普遍存在,严重影响制动NVH性能和驾乘舒适性,并给城市环境造成噪声污染,现有降噪措施主要从制动器结构和材料方面展开,还没有人利用外场来干预和调控制动摩擦噪声。本项目以汽车盘式制动器为研究对象,以消除摩擦噪声为研究目标,提出基于磁场的制动器摩擦噪声主动降噪策略。开展磁场作用下的制动器摩擦噪声试验和制动副界面微观性能分析试验,研究磁场作用下制动器摩擦噪声的时频状态特征,构建制动器摩擦噪声客观表征方法;分析磁场参数与摩擦噪声特征参量的相关性,揭示磁场对摩擦噪声的影响规律及抑制机理,构建磁场与制动器摩擦噪声之间的映射关系模型;研究制动器摩擦噪声信号的在线监测与快速识别方法,基于模糊理论与遗传算法提出摩擦噪声磁场控制算法,构建基于磁场的制动器摩擦噪声智能调控模型。研究结果对于改善汽车制动NVH性能、降低摩擦噪声污染具有重要理论意义和实用价值,也可为其他领域摩擦噪声治理提供有益参考。

结项摘要

机械制动器摩擦噪声普遍存在,严重影响车辆制动NVH性能和驾乘舒适性,并给城市环境造成噪声污染,现有降噪措施主要从制动器结构和材料方面展开,在本项目之前还很少有人考虑利用外场来干预和调控制动摩擦噪声。本项目提出了基于磁场的制动器摩擦噪声主动降噪方法,并通过理论分析与试验探索进行了验证。首先,研制磁控盘式制动器装置,升级改造了制动器摩擦噪声与振动试验台;利用谐波小波包变换,分析了磁场作用下制动摩擦噪声信号时频特征;研究了制动摩擦声振表征参数及其提取方法,构建了磁场作用下制动摩擦噪声表征体系。其次,分别开展有/无磁场作用下制动器摩擦声振试验,研究制动工况对制动摩擦噪声影响规律,揭示了制动摩擦噪声的发生机理;分析交变/直流磁场对制动摩擦噪声的影响规律,构造了磁场作用下制动噪声数据集;建立基于LSTM神经网络的制动噪声预测模型,定量分析了磁场参数与噪声特征之间的映射关系;开展磁控盘式制动器磁场分布仿真试验,并借助SEM、EDS和BSE等现代分析测试技术,探讨了磁场对制动摩擦声振的抑制机理。最后,根据制动摩擦声振信号特点,设计了制动摩擦声振实时采集系统,研究了磁场作用下制动摩擦噪声状态信号的在线监测方法;定义制动器摩擦噪声故障类别,利用支持向量机和稀疏编码等智能算法,开发了制动器摩擦噪声故障识别和在线诊断系统;制定基于磁场的制动摩擦噪声智能调控策略,研究基于磁场的制动摩擦噪声智能调控模型,揭示了磁场作用下制动摩擦噪声的变化趋势及机理。本项目揭示了磁场对制动摩擦噪声的抑制机理,实现了基于磁场的制动摩擦噪声调控,研究结果对于改善车辆制动NVH性能、降低摩擦噪声污染具有重要理论意义和实用价值,也可为其他领域的摩擦噪声治理提供有益参考。在项目执行期内,共发表或录用标注本项目资助的学术论文8篇,申请和授权与本项目相关的发明专利3件,直接或间接培养青年教师与研究生10人。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
制动工况对汽车半金属刹车片磨损性能的影响
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2020073
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹靖雨;鲍久圣;阴妍;姚旺;刘同冈;董慧丽
  • 通讯作者:
    董慧丽
矿山装备关键旋转件轴-径组合式磁性液体密封结构设计及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘程;鲍久圣;阴妍;赵少迪;曹靖雨
  • 通讯作者:
    曹靖雨
交变磁场对制动器摩擦噪声抑制的试验研究
  • DOI:
    10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.04.021
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲍久圣;董慧丽;阴妍;郭超勋;赵少迪;艾俊伟
  • 通讯作者:
    艾俊伟
Fusion monitoring of friction temperature rise of mechanical brake based on multi-source information and AI technology
基于多源信息与AI技术的机械制动器摩擦温升融合监测
  • DOI:
    10.1108/sr-01-2020-0006
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Sensor Review
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yan Yin;Hen Zhou;Jiusheng Bao;Zengsong Li;Xingming Xiao;Shaodi Zhao
  • 通讯作者:
    Shaodi Zhao
Design of a frictional–electromagnetic compound disk brake for automotives
汽车摩擦电磁复合盘式制动器的设计
  • DOI:
    10.1177/0954407019864210
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shan Huang;Jiusheng Bao;Shirong Ge;Yan Yin;Tonggang Liu
  • 通讯作者:
    Tonggang Liu

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其他文献

突变理论及其在机械工程领域的应用现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    河北科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘金革;鲍久圣;阴妍;胡东阳
  • 通讯作者:
    胡东阳
多源信息融合故障诊断方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    河北科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张成军;阴妍;鲍久圣;纪洋洋
  • 通讯作者:
    纪洋洋
摩-磁复合制动性能及恒力矩制动控制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲍久圣;纪洋洋;阴妍;黄山
  • 通讯作者:
    黄山
矿用摩擦材料连续重复制动过程的摩擦突变尖点模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Proceedings of the IMechE, Part J: Journal of Engineering Tribology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阴妍;陆玉浩;胡东阳;卢立建
  • 通讯作者:
    卢立建
机械摩擦状态监测技术研究现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    表面技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李增松;李彬;阴妍;鲍久圣
  • 通讯作者:
    鲍久圣

其他文献

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AI技术路线图

阴妍的其他基金

机械制动器摩擦故障快速融合诊断与智能预报方法研究
  • 批准号:
    51205393
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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