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制動噪聲研究的4種理論方法
2019-01-15 21:29:12· 來源：上海汽車集團股份有限公司乘用車公司 《制動噪聲分析》
制動噪聲的分類制動器噪聲大致可以分為三種：1. 低頻噪聲制動開始到停車時的格喳聲。這種聲音屬于低頻噪聲，頻率在1000Ｈz以下，主要是由于制動鉗的共振引起的。
制動噪聲的分類
制動器噪聲大致可以分為三種：
1. 低頻噪聲
制動開始到停車時的“格喳”聲。這種聲音屬于低頻噪聲，頻率在1000Ｈz以下，主要是由于制動鉗的共振引起的。
2. 低頻尖叫
制動過程中的尖叫聲。這種是頻率為1~6ＫＨz的制動噪聲，主要是由于制動盤的共振所致，聲音非常刺耳。
3. 高頻尖叫
停車之際的“嘰嘰”聲。為頻率在7ＫＨz以上的制動噪聲，主要是由摩擦襯塊的彈性振動所引起的。
制動噪聲產(chǎn)生規(guī)律
雖然影響制動噪聲的因素比較復(fù)雜，但是通過多年實驗驗證以及經(jīng)驗積累，前人總結(jié)出制動噪聲的發(fā)生大致有如下規(guī)律：
- 車輛在低速制動和臨近停車時,容易發(fā)生制動尖叫。
- 摩擦系數(shù)基本相同的摩擦材料在產(chǎn)生尖叫傾向上具有隨機性，同一摩擦材料安裝于某一制動器可能有尖叫傾向，而安裝于另一制動器卻極可能沒有噪聲。
- 隨著摩擦系數(shù)的增大，制動尖叫的傾向增大，且尖叫頻率隨著制動壓力的升高而略有增加。
- 鼓式和帶式制動器通常比盤式制動器更容易產(chǎn)生尖叫。
- 在制動塊底板上(鋼背)粘貼阻尼材料能在一定程度上抑制制動高頻噪音，但并不是總能達到明顯的改善效果。
- 產(chǎn)生制動尖叫的振動在摩擦滑動方向和法向總是耦合的。
制動噪聲研究的理論方法
制動噪聲研究的理論主要有4種，分別為：
- 摩擦力- 相對速度關(guān)系的負(fù)斜率理論
- Sprag - Slip 理論
- 模態(tài)耦合理論
- 摩擦學(xué)理論
1. 摩擦力- 相對速度關(guān)系的負(fù)斜率理論
摩擦振動的單自由度模型
式中：m為剛性摩擦片質(zhì)量，c為結(jié)構(gòu)阻尼，k為彈簧剛度，F(xiàn)k為摩擦力。
注：只在解釋振動頻率低于100Hz的時候比較重要
2. Sprag-Slip理論
基本原理：摩擦面間由于自鎖作用( Sprag)導(dǎo)致整個摩擦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而引起振動和摩擦噪聲。
適用于系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的振動時摩擦系數(shù)μ與滑動速度v無關(guān)的情況。
自鎖- 滑動機理模型
當(dāng)θ滿足一定的條件時，即當(dāng)μ= cotθ時，此時摩擦力Ff將趨向于無窮大，相對運動在理論上變得不可能，從而導(dǎo)致自鎖現(xiàn)象的出現(xiàn)。忽略了垂直于摩擦面方面的振動，所以有很明顯的缺陷。
3. 模態(tài)耦合理論
基本原理：用模態(tài)分析的方法來研究制動噪聲。
但近年來制動噪聲的研究大多數(shù)集中在制動系統(tǒng)的有限元復(fù)特征值分析上，當(dāng)制動系統(tǒng)的任兩個自然頻率趨于一致時，系統(tǒng)就發(fā)生不穩(wěn)定振動，產(chǎn)生尖叫噪聲，而自然頻率趨于一致就是模態(tài)耦合。因此，現(xiàn)在國際上普遍認(rèn)為模態(tài)耦合最有可能是尖叫噪聲產(chǎn)生的機理。
4. 摩擦學(xué)理論
基本原理：制動噪聲問題不僅與經(jīng)典的摩擦振動理論有關(guān)，還與摩擦學(xué)系統(tǒng)相關(guān)理論和知識緊密相聯(lián)。
- 摩擦噪聲是由于黏著- 滑動效應(yīng)以及摩擦力- 速度曲線的負(fù)斜率特性誘發(fā)制動系統(tǒng)的某些部件的自激振動引發(fā)的，不是部件自鎖產(chǎn)生的；
- 制動片與制動盤之間的接觸剛度、摩擦系數(shù)及制動盤與制動片的剛度對摩擦噪聲有重要影響。
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