剎車片廠家對制動噪音分析與研究

摘要：文章闡述了制動噪音產(chǎn)生的機理。通過對噪音進行分類分析，找出噪音產(chǎn)生的根本原因，提出相應(yīng)匹配方案，以供參考。

引言

制動噪聲是剎車片廠家較為關(guān)注的品質(zhì)問題，同時也是行業(yè)內(nèi)難點課題。在汽車制動時，制動噪音通過底盤系統(tǒng)與車身傳輸?shù)今{駛艙，其噪音影響駕駛員的駕駛感。制動噪音具有不可重復(fù)性、隨機性、時變性、瞬時性、間歇性和不確定性，其產(chǎn)生機理十分復(fù)雜，不同制動器的結(jié)構(gòu)特征、裝配精度、摩擦片的磨損、制動盤厚薄差等都影響著制動噪聲的產(chǎn)生；相同的制動器，在不同的溫度、濕度、制動力、車速下制動，也會形成不同的頻次制動噪音。分析制動噪音，主要是通過自激振動理論進行分析，即制動噪聲是由摩擦耦合引起和制動器各部件的模態(tài)參數(shù)匹配不當(dāng)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生自激振動，形成制動噪音，制動噪音的頻率從幾十赫茲到上萬赫茲，根據(jù)不同頻率的噪音進行優(yōu)化，改變整車駕駛樂趣。

1 剎車片廠家分析制動噪音產(chǎn)生機理

盤式制動器系統(tǒng)本身是非線性、時變系統(tǒng)，同時存在大量的不確定因素。例如摩擦表面由于磨損會產(chǎn)生材料碎屑、硬化薄膜，這些因素的產(chǎn)生、變化以及移除是不確定的或難以確定的，而這些因素會對接觸剛度、摩擦特性產(chǎn)生影響，進而影響到系統(tǒng)的動力學(xué)特性，同時材料的老化效應(yīng)也是難以預(yù)測的，而老化效應(yīng)也對系統(tǒng)的動力學(xué)特性也產(chǎn)生影響，制動噪音產(chǎn)生機理如下 [1]：①制動盤與摩擦片接觸區(qū)域的瞬時作用產(chǎn)生沖擊性激勵；②強沖擊激勵和弱部件模態(tài)耦合、弱沖擊激勵和強部件模態(tài)耦合產(chǎn)生制動尖叫；③制動器結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)匹配不當(dāng)；④制動器結(jié)構(gòu)摩擦閉環(huán)耦合系統(tǒng)不穩(wěn)定。

制動噪音可以分為低頻與高頻噪音，低頻噪音主要由制動盤面外模態(tài)和制動鉗體、制動鉗支架、摩擦片等部件的模態(tài)耦合；而高頻噪音則主要由制動盤面外模態(tài)與摩擦片模態(tài)的耦合，摩擦片和制動盤相互作用，除了剛體振動外還發(fā)生彈性振動，并且彈性振動是制動尖叫的根源，它們之間運動的耦合對產(chǎn)生制動噪音起到重要作用。

2 剎車片廠家對制動噪音分類

1. Shudder（judder）（5～100HZ）：制動時常見的一種噪音，主要由車輛的懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共振造成。由輪胎壓力變化，引起部件不平衡轉(zhuǎn)動和制動扭矩偏差造成，其抖動的感覺與共振的頻率大小，與車輛本身的敏感性（傳動路徑、子系統(tǒng)的共振頻率及阻尼特性）有關(guān)系 。

2. Moan（小于500Hz）：該類型噪音在車速很低時易出現(xiàn)，在很小或者沒有制動壓力，或制動轉(zhuǎn)向或非制動轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生。通常與制動部件、軸以及懸架系統(tǒng)的剛性、制動與懸架裝置之間處于鎖死狀態(tài)、摩擦片和制動盤以及制動鉗與摩擦片的壓力分布和非制動拖滯力矩有關(guān)。

3. Groan（小于600HZ）：通常坐在駕駛室的駕駛員能感覺到，車身隨制動前傾時，在自動檔車很容易發(fā)生，噪音為一連串的有節(jié)奏的震動。這種連續(xù)有節(jié)奏的震動是由于摩擦片和制動盤間的蠕動，出現(xiàn)幾率低，主要因素為摩擦片熱變形、摩擦片與制動盤之間以及摩擦片與制動鉗之間的壓力分布、制動盤變形、摩擦力與車速、卡鉗剛性、軸套剛性相關(guān)。

4.  Squeal（1000～3000Hz）：由制動器與懸架系統(tǒng)的各零部件之間固有頻率耦合引起的。

5.  Middle Frequency Squeal（3000～6000Hz）：該類型噪音一般是由制動系統(tǒng)不穩(wěn)定引起的，通常與摩擦片配方、制動盤結(jié)構(gòu)及材質(zhì)關(guān)系密切，也與整車懸架系統(tǒng)有一定的關(guān)系，發(fā)生幾率高。

3 剎車片廠家對制動噪音匹配方案

主要內(nèi)容如下幾點：①消除激發(fā)噪聲的源頭（摩擦片增加倒角、摩擦材料配方優(yōu)化、消音片匹配）；②增加阻尼，摩擦材料加底料（減震層），制動盤和加減震片，制動鉗增加諧振塊；③改變摩擦片與制動盤接觸面的壓力分布；④更改制動盤彈性模量；⑤改善制動盤厚薄差；⑥更改摩擦片摩擦系數(shù)；⑦改變制動盤熱容量；⑧優(yōu)化制動盤內(nèi)外面模態(tài)；⑨優(yōu)化制動盤的散熱形式和熱變形；⑩優(yōu)化制動系統(tǒng)各個部件的固有頻率，避免產(chǎn)生頻率耦合；11減少制動時，產(chǎn)生的制動拖滯力矩；12優(yōu)化噪音傳遞路徑；13優(yōu)化制動鉗的布置形式；14增加汽車隔音材料（吸引材料包括尼龍、人造絲、聚酯等）。

結(jié)束語

制動噪聲機理復(fù)雜，不能依據(jù)一個模型進行分析并解決，需做大量的試驗進行驗證。相同的制動器在不同的工況下產(chǎn)生的噪音會有不同機理，根據(jù)制動噪音頻率的不同進行細(xì)化分析，確定噪音產(chǎn)生的根本原因，進行噪音優(yōu)化，并增加試驗基數(shù)，防止解決方法偶然性，制造噪音涉及到材料學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、摩擦學(xué)等學(xué)科，屬于多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，影響因素多，需要不斷的探索，促進制動噪音機理的研發(fā) 。

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