制动摩擦噪声产生机理与控制方法的研究进展

制动摩擦噪声对乘坐的舒适性、城市环境有重要影响。深入研究制动器摩擦噪声的产生机理对于控制其振动与噪声非常重要。评述了近30年来制动摩擦噪声产生机理与控制措施的研究进展,将制动摩擦噪声的产生机理归为自激振动、结构不稳定和"热点"理论三类,并从优化制动器结构、改善摩擦副材料特性等方面分析了制动摩擦噪声的控制措施。为了更好地认识制动摩擦噪声的产生机理和探讨其控制措施,建议从摩擦学、动力学与传热学多学科交叉的角度研究和分析摩擦噪声。     

无钢纤维摩擦材料的振动噪声试验研究

对自行研制的无钢纤维混杂增强摩擦材料的振动噪声性能进行研究。从频域和时域多个方面,探讨材料的阻尼系数及其他因素对摩擦材料振动及制动噪声的影响;通过对信号的对比分析,研究振动和噪声的关系;探讨汽车刹车片产生振动与噪声的机理及其有效的控制途径。     

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...     

基于台架NVH试验环境的制动器虚拟样机分析

针对NVH台架试验时某汽车鼓式制动器产生的制动抖动现象,在ADAMS软件中建立该鼓式制动器各部件模型、边界和载荷条件,以及NVH实验台相关模型,得到包含试验环境的虚拟样机模型。仿真分析拖滞制动工况时低频振动的激励源和传递特性。结果表明:制动抖动现象是因为摩擦衬片各部位和制动鼓接触不同步所致的低频振动,与制动压力和转速等因素有关;悬架的螺旋弹簧下端振动最大,减振器和衬套都起到了对振动衰减的作用。     

制动振动噪声研究的回顾、发展与评述

由于制动振动噪声问题的重要性和复杂性,许多研究者对此问题从各方面进行了研究。以近期的研究工作为重点对制动振动噪声的研究工作进行了较为系统的回顾。重点阐述了各种制动噪声机理研究以及对制动噪声的理论建模和分析工作;对各种机理解释、理论分析方法及其他相关问题进行了分析和评述;最后,进行了总结并对未来的研究工作提出了一些展望与建议。     

强噪声作用下复合材料壁板气动弹性摩擦非线性振动

基于von Karman非线性应变、Reddy三阶剪切锯齿理论和准稳态一阶活塞理论建立了强噪声载荷作用下含摩擦边界复合材料壁板的气动弹性非线性动力学有限元数值计算模型,采用高斯限带白噪声和宏观黏滑摩擦模型分别来描述噪声载荷和层合壁板边界的非光滑摩擦力特性,应用时域直接积分Newmark-β方法结合Newton-Raphson迭代法求解了声载荷和气动载荷联合作用下壁板的非线性振动响应,研究了声载荷和摩擦边界对壁板颤振特性的影响。结果表明,摩擦边界上的滑移运动可耗散层合壁板的振动能量,对壁板的振动响应产生抑制作用;在强噪声和气动载荷作用下,壁板的振动会呈现出由气动载荷主导下的极限环振动和强噪声载荷主导下近似服从正态分布的随机振动。     

基于振动信号提取柴油机低频排气噪声特征研究

针对柴油机低频排气噪声的频率与强度很难准确地用理论计算等困难，试验研究了柴油机排气管内低频排气噪声信号与排气管壁上振动信号的相互关系。结果表明，低频范围内，振动信号与噪声信号几乎呈现周期性的安全相干，在相干频率处振动信号能反映排气噪声的类周期性。     

汽车刹车装置摩擦噪声的试验研究

本文对刹车时发出的尖叫摩擦噪声的机理进行了研究。通过对不同工况下摩擦噪声及振动的测量和频谱分析，以及对刹车装置动力学模型的分析与研究表明：尖叫摩擦噪声是由摩擦引发的高频自激振动所致。同时还探讨了这种噪声产生的原因及不同工作条件对其影响的规律。     

织构表面影响制动盘材料尖叫噪声的试验及有限元分析

用电火花加工方法在列车制动盘试样表面上加工出不同尺寸径向均匀分布的沟槽,选用列车制动片材料为对磨副,采用面-面接触模式,对沟槽表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构化表面对摩擦尖叫噪声的影响,并在试验基础上利用复特征值分析法和瞬态动力学分析法进行数值模拟分析。试验与数值分析结果均表明相比原始未处理光滑表面,沟槽型表面织构能降低制动盘试样的界面摩擦尖叫噪声。制动片试样滑过沟槽织构表面并碰撞沟槽棱边时将引起摩擦力的波动,进而打断摩擦界面的连续接触并扰乱系统的连续自激振动,摩擦力和振动加速度无法形成连续的高频成分并最终降低摩擦尖叫噪声。     

局部约束结构振动的模态研究

制动盘/摩擦块系统的制动过程属于局部接触振动问题。摩擦块局部接触(约束)会对系统模态及固有频率造成影响,进而影响制动噪声的产生。将刹车盘简化为一维循环梁结构,并建立了在摩擦块作用下的运动方程。首先计算无接触时梁自由振动的模态(参考模态)。然后用线性弹簧代替局部接触,列写出连续条件并计算模态,得到所谓局部非连续基函数。将局部非连续基函数与参考模态进行正交化处理后,作为参考模态的补充,用于计算系统响应。与差分法结果比较表明,与传统模态方法相比,局部非连续基函数法更为准确。研究发现局部接触会抑制循环结构振动的对称性,导致正弦或余弦模态消失,以及刚度非线性和摩擦作用,会使振动是波动型的。该工作为基于局部非连续基函数法研究摩擦结构不稳定振动机理打下了基础。     

制动压力对某城际列车异常制动噪声的影响

针对某城际列车在制动过程中出现的异常制动噪声问题,对此城际列车制动系统进行振动噪声现场整车试验。基于现场制动装置的振动噪声响应测试,对比分析正常制动与异常制动时振动噪声的频谱特性,同步测试整个制动阶段的速度和制动压力,结合振动噪声的频谱特性,分析制动压力与速度对异常制动噪声的影响。结果表明,测试的城际列车的异常制动现象与制动压力和制动初速度存在相干关系,当制动压力在100 kPa～300 kPa时会引起异常制动现象,当制动压力高于或低于这一范围时此现象即消失,当制动初速度为120 km/h时最容易产生异常制动现象。异常制动现象发生时会产生不随速度变化的257 Hz和4 000 Hz左右的激励频率。     

桥梁交通振动辐射的低频噪声声场分布研究

交通荷载引起的桥梁振动辐射低频噪声为环境噪声污染的重要来源,分析该低频噪声声场分布特性对评价环境噪声污染程度提供重要依据。结合车桥耦合振动理论和声传播理论,建立了车桥耦合振动辐射低频噪声问题的边界元法求解体系,结合一座钢桥面板连续梁桥,对交通荷载作用下桥梁振动产生的低频噪声声场进行了实验分析和数值模拟,并考察了地面的声反射作用对桥梁附近声场分布和声压水平的影响。分析结果表明,边界元方法用于评价车桥振动辐射低频噪声问题具有较好的适用性和较高的精度,并且能够很好地反映声场在空间的分布规律。算例中的钢桥面板梁桥在车辆荷载作用下由振动引起的低频噪声声压水平与测点距离桥面的距离相关,桥面下方和上方的声压分布规律及水平相似。地面声反射对桥面附近声场的影响显著,考虑地面声反射时,地面与桥面间的距离是影响声压水平的重要因素。     

高速摩擦制动界面振动信号时频法分析技术研究

利用MM-1000型摩擦制动试验机进行了高速摩擦制动试验,使用加速度传感器采集了摩擦制动过程中界面轴向与径向振动信号。利用Morlet小波变换对不同制动压力、干湿工况下的振动信号进行分析,结合摩擦制动过程中瞬时摩擦系数变化对高速摩擦制动界面振动行为时频法分析技术进行了研究。结果表明:重采样能够大幅减小计算量且对低频段振动时频分析无明显影响;Morlet小波时频分析比短时傅里叶变换和HHT边际谱具有更好的分辨率,对制动界面振动信号处理效果更好;时频图中的斜率与制动过程中的转速变化相对应,表明高速摩擦制动过程中转速基本呈线性降低;结合时频图与瞬时摩擦系数曲线可以评估高速摩擦制动过程中界面状况变化过程;振动能量主要集中在基频、二倍频和三倍频,超过三倍频部分能量较少。     

基于刚柔耦合模型的干摩擦制动系统振动分析

该文针对制动摩擦颤振现象,建立了摩擦制动装置的刚柔耦合动力学模型,应用伽辽金离散和数值计算,揭示了摩擦块的盘面振动与摩擦盘面外振动间的耦合关系(即内共振条件)对系统振动的影响,并分析摩擦块的颤振特点。分析可知,转速高于临界转速时,由于盘的弹性振动,摩擦块在盘内作近简谐周期运动,转速低于临界转速后,系统产生摩擦-滞滑颤振。运动耦合越强,滞滑-颤振出现的越早,引起的振动也越强烈和复杂。同时,由于盘的弹性振动对摩擦块产生强迫激励,会在一定转速范围内产生共振。     

非线性耦合双稳系统的振动共振与随机共振

单一双稳系统受到弱周期信号和噪声的作用能产生随机共振.而在高、低两种不同频率信号作用下则能产生振动共振,将两个双稳系统经非线性耦合而成为耦合双稳系统,并在低频、高频信号和噪声的作用下研究了耦合双稳系统对低频信号的响应特性,给出了高频信号参数和耦合系数对振动共振和随机共振的影响关系,结果表明通过调节高频信号幅值或耦合系数大小能产生振动共振或随机共振,并构建了耦合双稳系统原理框图,为随机共振的控制及其利用提供了新的理论方法,数值仿真结果与理论分析结论完全吻合.     

舰船管路系统声振控制技术评述与声子晶体减振降噪应用探索

舰船管路系统的低频振动和噪声控制问题是当前舰船设计和制造中亟待解决的重难点问题和研究热点。浅析了舰船管路系统振动与噪声产生的原因,综述了国内外管路系统减振降噪治理技术,指出当前振动和噪声控制技术中存在的瓶颈问题,结合近年来凝聚态物理领域新兴的声子晶体减振降噪研究,提出利用声子晶体周期结构设计技术解决舰船管路系统的低频减振降噪问题,并对国内外声子晶体理论在管路系统的减振降噪应用探索进行了概述,最后给出将声子晶体引入舰船管路系统低频减振降噪仍需深入研究和探讨的几个方面问题。     

汽车乘坐室室内声场的研究

介绍了有限元法和模态分析技术在某轻型汽车车身结构振动和乘座室空腔内部噪声测试分析上的应用，同时应用声-固耦合理论对车身结构与车内噪声耦合进行了研究，得出了相应的结论，为降低由结构振动所引起的车内低频噪声提供了结构修改和声学修改的依据。     

基于相干分析的复杂船舶系统噪声源识别方法研究

首先介绍常相干分析、偏相干分析和重相干分析等相干分析理论;然后针对复杂的船舶机械系统,提出多输入单输出系统低频线谱噪声源识别和分离方法;接着基于典型船舶系统振动噪声测试结果,开展系统低频线谱噪声源的识别和分离,得到系统主要低频线谱的来源。实际工程应用表明,研究提出的噪声源识别方法,可以提高工程中振动噪声问题治理的效率和准确性,为复杂船舶系统噪声源治理提供有力支撑。     

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。     

钛酸钾晶体降噪材料对制动噪声的影响

为降低刹车材料的噪声问题,在复合摩擦材料中添加钛酸钾晶须提高保证耐磨性的同时,研究钛酸钾晶须作为降噪材料对制动噪声的影响情况。通过改变钛酸钾晶须添加量和制动温度,发现随着钛酸钾晶须的增加,噪声声压值呈降低趋势;噪声波动性主要表现在低温段和高温段。通过SEM形貌进行分析,摩擦形貌的特征与噪声的产生与变化具有一致性;形貌表现缺陷较多的样件,噪声声压值较高。