鼓式制动器摩擦尖叫的复模态模型与影响因素研究

针对某型号鼓式制动器,应用ABAQUS软件建立了摩擦尖叫有限元模型,通过零部件自由模态试验和制动尖叫台架试验验证了模型的正确性。在此基础上,进行了制动蹄摩擦衬片弹性模量、制动压力和摩擦系数对摩擦尖叫倾向性的影响分析;引入制动鼓与制动蹄间的接触压力分布特性,结合复模态理论,探索了前述因素对摩擦尖叫的影响的内在机制。     

摩擦衬片包角对盘式制动器尖叫影响的仿真分析

摩擦衬片包角对制动尖叫具有重要影响。针对某通风盘式制动器,建立有限元复模态模型并通过尖叫台架试验进行了正确性验证。基于该模型针对5种包角水平的摩擦衬片,通过仿真计算分析其对制动尖叫倾向性的影响,并从制动块自由模态特性、盘块间接触压力分布、不稳定模态频率及模态耦合特性角度解释了不同摩擦衬片包角对制动尖叫的影响机制。分析表明：摩擦衬片包角的改变会同时引起制动块结构特性变化和接触压力分布的变化,进而引起不稳定模态数量、频率和模态耦合特性的改变。     

消声片对汽车盘式制动器摩擦尖叫特性影响研究

建立某车型浮钳式盘式制动器有限元模型,通过有限元软件ABAQUS中的复特征值分析法,对比分析有/无消声片状态下制动系统的稳定性,探讨通过消声片改善制动摩擦尖叫的作用机理,并对消声片结构与制动摩擦尖叫之间的关系进行研究。结果表明,制动器的不稳定振动模态主要表现为制动盘的面外模态,同时伴随有制动卡钳、保持架以及摩擦片等的弯曲与扭转运动,制动尖叫噪声具有多频耦合的特性。在制动器中引入具有特定结构与材料形式的消声片能够有效降低系统的尖叫倾向和强度,尤其是在抑制低频尖叫方面效果显著。消声片基板存在一个最佳厚度值（0.5 mm）,使得减振降噪的效果达到最佳,过度增大或减小消声片基板厚度可能导致降噪效果减弱,使尖叫强度开始上升。对消声片表面进行开沟槽处理能够改变制动力的传递特性,使得制动界面接触应力分布更加均匀,界面能量堆积现象被削弱,从而改善制动系统的稳定性。以上分析结果对认识消声片的减振降噪特性以及其结构优化设计具有一定的工程指导意义。     

复模态分析在盘式制动器制动异响抑制上的应用

为解决某SUV车型在行驶过程中盘式制动器产生的制动异响问题,采用行业界内主流的复模态分析方法,利用Abaqus计算制动器系统的复特征值分布,通过对比分析不稳定模态下子结构的模态振型与其本身的模态振型间的关系,揭示系统不稳定模态是由于各子结构模态耦合振型叠加而导致的,结合SAE J2521试验结果及路试实际情况对比发现,仿真分析能够较为准确地预测出系统产生制动异响的趋势,且不稳定系数是否大于0.01不是作为评判系统稳定与否的唯一标准。结合实际工程经验提出一种"不对称倒角"结构对摩擦片的形状进行优化,试验结果显示这种特殊结构能够有效地抑制制动异响,有效地解决了实际工程问题,为制动异响问题的解决提供了另一条途径。     

非线性接触状态下的盘式制动器制动噪声分析

针对盘式制动器的制动噪声问题,建立盘式制动器的动力学仿真模型。首先对盘式制动器制动时的瞬态结构进行分析,然后根据制动盘与摩擦片在制动过程中的接触状态,将制动盘与摩擦片之间的接触面划为4个具有各自特征的接触区域,每个接触区域对应不同的接触应力。仿真过程中,分别将各接触区域相应的接触应力作为输入载荷进行加载,通过复特征值法的有限元仿真分析,得到制动器不稳定模态的分布及其振型,进而得到可能产生制动噪声的频率。最后通过制动试验,验证仿真结果的正确性。结果表明,盘式制动器的制动过程是一种非线性的接触过程,过大的非均匀分布的接触应力及其非线性变化将导致制动噪声,噪声频率主要分布在1 500 Hz～2 100 Hz之间。     

非对称制动压力对汽车低频制动尖叫的影响

针对汽车制动尖叫问题,建立汽车制动器有限元模型并基于能量馈入法开展其非对称性和对称性制动压力下的复模态数值仿真.结果 表明,耦合子系统的相对馈入能量能直接反映出各子部件的振型情况,当整体系统相对馈入能量的值接近0时,对应频率的复模态就无法被激发.对称性压力能够有效地降低活塞-卡钳的相对馈入能量,使制动器的复模态振型以制...     

对一盘式制动器高频尖叫及抑制的分析

针对某制动器存在的13kHz高频尖叫、在制动片上安装了消声片及对摩擦片形状进行加槽和倒角后仍得不到抑制的问题,通过对其建模和应用该课题组研究确立的系统分析方法,包括复特征值分析、子结构模态构成分析、子结构模态参数灵敏度分析以及能量馈入分析方法等,进行了系统分析,找出了影响该阶高频尖叫的关键子结构的关键模态,指出了修改方向,通过优化设计方法给出了修改部件,并得到了模拟验证。     

汽车盘式制动器尖叫研究进展

摘　要：盘式制动器的制动尖叫是汽车工业界备受关注的质量问题,也是学术研究领域的一个热点和难点课题。研究盘式制动器尖叫的产生机理,在制动器设计开发阶段进行尖叫预估,并提出抑制措施,对于降低噪音污染、满足顾客要求、加快制动器的产品开发进度,乃至提高汽车产品竞争力,都具有十分重要的意义。本文从制动尖叫的产生机理、数值分析方法、试验研究方法、影响因素以及尖叫抑制新技术等方面对盘式制动器尖叫的近期研究进展进行综述,众多的研究表明盘式制动器尖叫存在复杂的产生机理,并受到多种因素的影响,利用复特征值和瞬态动力学方法,结合实车道路试验和台架试验,是研究制动尖叫机理、开发低尖叫倾向产品的重要途径。最后总结现有研究存在的问题并对进一步的研究作出展望。     

随机参数汽车盘式制动器的稳定性分析

针对不确定性参数汽车制动器噪声的抑制问题,基于随机参数分析理论,将响应面法与有限元复特征值技术相结合,提出了一种随机参数汽车制动器系统稳定性的分析方法。该方法用随机参数对制动器系统的不确定性进行描述,系统的摩擦系数、制动压力、制动盘厚度、制动片厚度和支撑背板的厚度参数分别采用随机变量表示;为提高分析效率,建立了包含随机变量的制动器不稳定特征值的响应面近似模型,进而根据系统特征值的随机特性对系统稳定性进行分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,采用蒙特卡洛方法分析了随机参数正态分布假设下系统特征值的概率统计特性和参数灵敏度。结果表明:通过修改制动器支撑背板的厚度以提高支撑刚度,可有效改善制动器系统的稳定性,减小制动噪声的产生。     

鼓式制动器制动不稳定时变特性分析

由于工作环境复杂多变,制动器工作不稳定而导致振动和噪声,鼓式制动器制动时的温度变化对制动不稳定性影响较大,研究制动不稳定性影响因素及其制动不稳定时变特性具有实际工程意义。基于鼓式制动器四自由度接触模型,分别在Hypermesh和ABAQUS中建立鼓式制动器制动鼓和制动蹄总成模型与摩擦制动接触模型并进行试验验证;通过热机耦合动态分析,研究制动鼓温度对制动应力的影响;分析弹性模量和热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性的影响。分析表明：制动不稳定性是摩擦力耦合所致;制动过程中制动鼓温度与应力相互作用且均先快速上升后缓慢下降;鼓式制动器制动不稳定时变特性主要体现在不稳定模态个数及不稳定倾向系数（tendency of instability, TOI）值的变化,制动温度变化导致弹性模量变化,引起不稳定模态个数和TOI值略有变化,弹性模量对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较小;制动温度变化导致热膨胀系数变化,引起不稳定模态个数和TOI值先大幅降低后略有升高,热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较大。研究结果对改善汽车制动声品质具有一定指导意义。     

Linear eigenvalue analysis of the disc‐brake squeal problem

This paper presents a numerical method to calculate the unstable frequencies of a car disc brake and suggests a suitable analysis procedure. The stationary components of the disc brake are modelled using finite elements and the disc as a thin plate. The separate treatments of the stationary components and the rotating disc facilitate the modelling of the disc brake squeal as a moving load problem. Some uncertain system parameters of the stationary components and the disc are tuned to fit experimental results. A linear, complex‐valued, asymmetric eigenvalue formulation is derived for the friction‐induced vibration of the disc brake. Predicted unstable frequencies are compared with experimentally established squeal frequencies of a real car disc brake. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于模态频率特征的浮钳盘式制动器盘块间法向接触刚度辨识方法

盘式制动器广泛应用于交通工具和工业装备,在制动过程中出现的摩擦振动噪声和制动盘与制动块之间的接触摩擦作用有密切关系。由于受到多种因素影响,建立准确的制动器关键零件接触关系仍是当前制动器振动噪声研究的难点。基于接触刚度能够影响系统刚度从而改变制动盘模态频率的动力学特性,针对乘用车浮钳盘式制动器,提出一种基于模态频率特征的制动器盘块间法向接触刚度辨识方法。应用锤击模态试验测得不同制动压力条件下制动盘各模态的频率特征;基于ABAQUS软件建立约束条件下制动盘与制动块装配体的有限元模型,在1~10 kHz范围内对该模型进行前7阶面外模态频率分析,辨识得到制动盘与制动块之间的法向接触刚度,并对接触刚度变化原因进行了分析。结果表明,随着制动压力的增加,由于制动块摩擦材料的孔隙度减小,接触刚度增大;随着制动盘模态阶次的提高,由于制动盘与制动块在谐振状态时其接触面积发生变化,接触刚度会先增大然后基本保持不变。该方法可用于建立准确的制动器盘块间接触关系,以开展制动器振动噪声仿真分析,能够提高计算精度,保证分析结果的可靠性。     

盘式制动片的特征参数对制动噪声的影响

构建了一个质量集中参数模型来研究耦合摩擦力对产生制动啸叫的影响，从理论模型复域特征值的研究可以揭示出产生啸叫噪声的本质原因。利用构建的质量集中参数模型对盘式制动片的各项特征参数进行了研究，由此推导出获得稳定频域响应的概念设计思路，对制动系统的有限元优化设计提供了很好的途径。     

湿喷机液压制动系统制动阀性能研究

为了研究串联式双回路液压制动阀对湿喷机制动性能的影响,根据制动阀结构及工作原理,考虑稳态液动力等非线性因素,采用键合图理论建立了液压制动系统的动力学模型,基于MATLAB平台仿真分析了制动阀的静、动态特性,并在湿喷机上搭建实验平台进行其制动性能测试。结果表明：制动阀输出压力具有比例特性,后桥制动响应快于前桥,且后桥制动压力约大于前桥制动压力0.2 MPa;制动阀双段制动压力梯度的设计可以满足湿喷机在高低速行驶时动能差别较大的制动需求;制动阀阶跃响应迅速,系统能在0.3 s内趋于稳定,且无明显压力超调,制动性能稳定;在制动阀复位阶段,制动油缸将工作腔油液迅速排入油箱,解除制动。制动压力的测试值与仿真值基本吻合,验证了所建模型的准确性。研究结果可以为制动系统的参数匹配和制动阀结构优化提供参考。     

引入不确定参数的汽车盘式制动器振动稳定性分析

针对汽车制动器的噪声抑制问题,基于可靠性分析理论,将蒙特卡洛法与响应面法相结合,提出了一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的可靠性分析方法。该方法针对制动噪声产生具有不确定性的特点,引入随机和区间不确定性参数对制动器系统进行描述,建立包含随机参数和区间参数的制动器不稳定特征值的响应面近似模型,进而采用Sobol′全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法分别对不确定参数的全局灵敏度和系统稳定性的可靠度进行分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,分析了系统稳定性的可靠度和不确定参数的全局灵敏度,甄别了不确定性参数对系统稳定性的影响,并从可靠性角度提出了改善制动器系统振动稳定性的工程措施。