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。     

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。     

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。     

基于复特征值分析的某盘式制动器制动尖叫问题改进

以某车型出现2 000 Hz制动尖叫问题的盘式制动器为研究对象,建立制动器的有限元模型.通过试验模态对有限元模型进行修正,应用复特征值分析技术,获取系统的复特征值和振型,并通过ODS测试确认与制动尖叫频率对应的不稳定模态.然后针对此不稳定模态,通过相关性分析量化制动器零件对系统不稳定模态的贡献,采用优化具有最大贡献量的...     

盘式制动器制动尖叫热机耦合特性仿真分析

利用试验和仿真相结合的方法,对某车型前通风盘式制动器进行研究。基于多功能制动器动力学试验台架,分别对两套同型号制动器试件进行制动尖叫试验,基于有限元建立制动器热机耦合分析模型,在拖滞制动模式下进行仿真计算。分析研究表明,拖滞制动模式是一个明显的热机耦合过程,其热机耦合效应与减速制动模式具有很多共同点。热机耦合效应对制动尖叫影响较大,考虑热机耦合效应有利于提高尖叫预测精度,并能够反映制动尖叫的时变特性。     

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。     

摩擦片偏磨对盘式制动器摩擦振动行为影响研究

以某车型盘式制动器为研究对象,探索在不同侧摩擦片发生偏磨时,制动器可能出现的摩擦振动现象。研究结果表明,制动器存在多频振动耦合的现象,当制动器发生较大强度的摩擦振动时,由于部件之间的相互变形,导致接触界面存在局部接触或局部脱离的现象,最终导致摩擦片产生偏磨。复特征值分析结果表明,随着活塞侧摩擦片的偏磨量逐渐增大,制动器的尖叫频率逐渐向高频处聚集,且制动器的振动倾向愈发明显,振动强度明显增大。相比之下,当钳指侧的摩擦片发生偏磨时,制动器振动频率的数量明显减少,但是也集中在高频区域。另外,由于钳指侧摩擦片偏磨导致部分模态耦合现象消失,因此制动器的振动强度变化不大。进一步地,对两侧摩擦片出现偏磨的情况进行模拟,结果表明,制动器产生的振动噪声频率向较高频处移动,且随着偏磨量的增大,出现的噪声频率数量逐渐增多,且产生噪声的振动倾向愈发明显,振动强度明显增大。因此,虽然不同侧摩擦片的偏磨对制动器稳定性的影响不同,但是最终均导致制动系统严重失稳,产生更加强烈的振动噪声。显式动态分析结果进一步证明,摩擦片的两侧偏磨导致制动器的振动强度明显增大,且振动噪声的频率向高频处转移。本研究结果为摩擦片切向偏磨的...     

简谐激励下制动器尖叫噪声的因素分析

为减小盘式制动器工作过程中产生的高频尖叫噪声,根据制动器工作原理建立动力学模型和三维实体模型,考虑到接触表面作用力的复杂性,针对接触表面的不平顺特性用谐波激励进行模拟,采用谐响应分析理论研究阻尼、相位差和正压力因素对尖叫噪声的影响。分析表明,增大系统阻尼既降低共振幅值又减小系统共振频率;适当控制谐波载荷的相位差能有效减小尖叫噪声;正压力的大小影响尖叫噪声的响度但与尖叫频率无关。从简谐激励角度对于尖叫噪声影响因素的研究对于改善制动系统工作状态,优化汽车的NVH特性具有一定理论和实践意义。     

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。     

鼓式制动器结构振动尖叫问题综述

制动尖叫问题是当今工程领域研究热点。对近期鼓式制动器结构振动尖叫问题的研究工作进行回顾和总结,重点在于了解系统的动态特征及具体解决措施,希望能为工程人员解决实际问题提供方案。     

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。     

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...     

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。     

盘式制动器NVH性能的时-频域耦合仿真方法

汽车制动时的NVH性能对于乘车舒适性和防治环境噪声污染具有重要意义。目前常规的仿真方法为复特征值(CEA)法,通常CEA法比实际测试出现的制动尖叫频率点更多,容易造成误判。为此,提出采用时-频域耦合动态仿真方法对盘式制动器的NVH性能进行分析。基于有限元平台ABAQUS,根据国际噪声测试标准SAE J 2521规定的工况,分别采用CEA法和时-频域耦合仿真方法,对制动器的非稳态响应进行了分析,得到了制动器的加速度-频率响应曲线以及制动尖叫的频率点;将时-频域耦合仿真及CEA仿真结果与测试结果进行比较,结果表明:传统的CEA仿真得到的的尖叫频率值过多,相比之下时-频域耦合仿真得到的结果与测试数据更为吻合,能够更精准地预测制动器的尖叫噪声频率值。     

基于有限元的汽车制动器振动分析研究

汽车制动器振动形式的噪声,成为目前汽车研究的一个难题.首先在理论上,对制动器的振动特性进行了研究,然后利用ANSYS/LS-DYNA软件,对某汽车盘式制动器进行了瞬态动力学分析,得出了其振动曲线.模型研究得出,制动盘和摩擦片之间的摩擦力,是引起制动器振动的一个诱导因数,减小摩擦系数可降低振动.     

交变磁场对制动器摩擦噪声抑制的试验研究

基于摩?磁复合盘式制动器和模拟制动试验台,分析了不同磁场参数与制动器摩擦噪声及摩擦磨损行为之间的非线性映射关系,讨论了交变磁场对制动器摩擦噪声的抑制机理.结果表明:磁场可明显抑制制动器摩擦噪声的产生,其中磁感应强度的改变对降噪效果更为明显;低频磁场对噪声有较好抑制作用,但磁场频率过高反而可能会加剧噪声的产生.磁场具有稳...     

提高矿井提升机盘式制动器可靠性的研究与探讨

本文从矿井提升机盘式制动器的可靠性定义、故障分析、工作可靠评性定、维护可靠性评定及监测制动器与液压传动系统等几方面进行研究分析与探讨。对于制动器来说,它是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构,从结构上又可分为块闸和盘闸。现在矿井提升机用的制动器大部分也是液压盘式制动器。为此,对盘式制动器工作可靠性的分析及监测,从客观现实的角度讲也是具有一定性意义的。     

盘式制动器制动抖动研究综述

对制动抖动现象、机理、影响因素、研究方法以及控制措施进行较全面的研究.综合抖动和噪声,寻找两者间的共性,提出应将制动抖动中涉及的相关问题整合起来协同解决.除了对制动抖动的关键因素如几何因素、材料因素进行总结,还对其它影响因素如路面状况、车辆子系统、驾驶员等进行全面的总结.最后探讨当前研究存在的主要问题和今后研究的方向和重点.     

转子压缩机摩擦噪声机理探究

为了研究转子压缩机摩擦噪声的形成机理,基于摩擦耦合引起摩擦系统自激振动的理论,建立了全尺寸的转子式空调压缩机摩擦噪声的有限元模型,模型中的接触对有:曲轴与上下法兰接触形成主副轴承,曲轴偏心部与滚子接触形成轴颈轴承,曲轴下偏心部端面与下法兰接触形成止推轴承.定义各个接触对的接触属性为库伦摩擦.利用复特征值分析法研究了该系...     

盘式制动器高频振动的主动控制

为了降低制动器制动过程中产生的高频振动,通过对盘式制动器振动进行动力学建模,采用AFC(Active Force Control)控制理论与PID控制理论相结合,构造出有效的振动控制参数和AFC控制器。利用MATLAB /Simulink仿真平台,对AFC与PID联合控制下的制动器振动进行仿真,并与自由状态下的制动器振动进行对比分析。通过分析得到[α≤0.022]的情况下PID与AFC联合控制下制动盘在2 s左右振幅趋于稳定,制动盘振动幅值从[1×10-3 m]降低到[1×10-6 m]左右;而当[α>0.022]时AFC与PID联合控制会增大制动盘振动幅值。通过这种主动控制方法的研究为降低盘式制动器高频振动,进而降低高频振动引起的噪声,提高汽车NVH性能提供了依据。