汽車異響中通常遇到的摩擦異響種類如squeak，creak，click，還有ting noise等都是由于兩個相互接觸的部件之間發(fā)生黏滑運動而產(chǎn)生。其實用一個簡單單自由度彈簧-滑塊模型可以宏觀的解釋它的力學(xué)特性。

由以上模型不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們試圖用作用在兩個摩擦表面之間的摩擦力F來模擬兩個摩擦表面之間的黏滑摩擦?xí)r，會很快發(fā)現(xiàn)黏滑現(xiàn)象不僅取決于F，而且還取決于系統(tǒng)的其他參數(shù)，如運動部件的慣量、剛度（K）和質(zhì)量（M）?？紤]到摩擦表面本身的特性，黏滑的一個充分條件是靜摩擦力fs（啟動滑動所需的力）大于動摩擦力fk（滑動過程中的力）。其實從下圖的接觸面之間的相對位移與摩擦力的二維圖中也可以一目了然地看出從粘滯到滑動過程中的能量轉(zhuǎn)變情況。

圖片來源：MOHSEN BAYANI，Squeak and Rattle Prediction for Robust Product Development

首先是在粘滯（Sticking phase）狀態(tài)下儲存彈性應(yīng)變能，當(dāng)靜摩擦力系數(shù)超過動摩擦系數(shù)時彈性應(yīng)變能轉(zhuǎn)化為動能，然后在滑動（Slipping phase）狀態(tài)釋放動能，從而產(chǎn)生異響（Squeak/squeal/creak）。

黏滑運動在不同的材料、接觸條件和接觸形式下的特性是不相同的。從材料接觸面微觀和介觀的角度來分析分有以下三類：

（a）粗糙表面黏滑模型（Topography）

該模型描述了當(dāng)其中一個接觸面在相互接觸的表面上，由于滑動前的互鎖而“粘滯”一段時間后再滑過另一個接觸表面上的微凸體頂部時發(fā)生快速滑動的情況，此類黏滑現(xiàn)象主要是取決于接觸面的粗糙屬性，也是我們平時最熟悉的一類。

圖片來源：Hisae Yosbizawa and Jacob Israelachvili

從微觀表面角度分析，接觸面之間的接觸形式如上圖所示。粗糙峰的高度、坡度、驅(qū)動速度和接觸面的材料特性等因素決定了界面運動中黏滯和滑動的狀態(tài)。

舉一個我們最熟悉的例子，如儀表上相互接觸的材料之間在扭轉(zhuǎn)或顛簸振動的工況下材料之間相互摩擦產(chǎn)生的squeak摩擦異響，其微觀的黏滑摩擦運動形式就如以上模型所描述的那樣。

粗糙表面黏滑模型認為，黏滑運動的滑動長度和頻率決定于表面粗糙度和材料的機械性能，并未考慮相對運動速度、表面間黏附力等因素對黏滑現(xiàn)象的影響。

如果再深究一些，高分子非金屬材料之間的摩擦接觸面之間由于黏滑運動產(chǎn)生squeak noise其頻譜特征如下所示：

我們可以看到，摩擦異響Squeak在頻譜圖上具有變頻成分，其實與squeal相比通常發(fā)生在相對較低的頻帶上，與creak相比又具有較少的脈沖特性。當(dāng)然這類模型產(chǎn)生的摩擦異響不止在非金屬接觸面，在金屬接觸面之間也是經(jīng)?？梢姷?。比如電動汽車的底盤鋁鎂合金部件的連接表面，只不過這時候產(chǎn)生的異響類型如click，在這就不進一步展開解釋，接下來我們看第二類黏滑模型。

（b）特征距離黏滑模型（Distance-dependent）

這類模型描述的是當(dāng)兩個表面接觸后隨著附著強度的增加，在微觀特征距離和時間尺度的變化關(guān)系。在剪切過程中，表面在滑動發(fā)生之前蠕變特征距離。從以下5副示意圖我們可以觀察到，當(dāng)相互接觸的兩個表面在發(fā)生相對運動是，滑塊上的微凸體（asperity）緩慢的爬行過特征距離Dc，然后再滑動分離。

這類模型是由麻省理工學(xué)院的Ernest Rabinowicz教授于1965提出來的，所以也叫Rabinowicz模型。這類模型下產(chǎn)的異響類型有我們最熟悉的如密封條與車身之間的，可以通過密封條臺架試驗測試出這個蠕動的特征距離：

密封條在在蠕動過程中到達最大靜摩擦力處對應(yīng)的位移作為密封條結(jié)構(gòu)設(shè)計的特征距離，控制該參數(shù)是控制密封條異響的一個重要因素，可以用臺架測試的方法獲得該參數(shù)。測試的結(jié)果如下圖所示：

從這個測試數(shù)據(jù)我們就可以清晰地知道這個距離是多少，我們把這個特征距離也叫做密封條的最小異響位移。同時，還可以結(jié)合CAE計算結(jié)果與試驗測試結(jié)果對比，分析密封條發(fā)生異響的風(fēng)險，從而在設(shè)計前期可以進行優(yōu)化。

（c）速度相關(guān)的黏滑模型（Velocity-dependent）-相變模型（Phase transition）

該模型描述的是在邊界潤滑的條件下發(fā)生的黏滑現(xiàn)象，當(dāng)滑動開始后，界面間的微凸體或潤滑膜處于熔化的狀態(tài)，接觸界面處的最大靜摩擦力大于滑動摩擦力的狀態(tài)，而黏滑運動可以視為接觸面之間“固化一熔化”的循環(huán)。

這類黏滑模型與前兩類模型的一個根本的區(qū)別在于，（a）和（b）都是在干摩擦條件下產(chǎn)生黏滑運動，而速度相關(guān)的黏滑模型是在潤滑狀態(tài)下發(fā)生的。這時你可能會問，怎么潤滑條件下也會產(chǎn)生異響呢？從下面一個案例中我們就可以了解到黏滑運動確實在潤滑狀態(tài)下也會發(fā)生，而且會產(chǎn)生異響。如驅(qū)動軸端面與軸承表面接觸區(qū)域：

由于軸的旋轉(zhuǎn)，潤滑劑被“拖入”接觸區(qū)，從而減少表面間的相互作用，導(dǎo)致摩擦力下降。隨著速度的增加，接觸區(qū)中的潤滑膜也增加，摩擦力進一步下降。當(dāng)接觸表面被潤滑劑完全分離時，摩擦力降至最低。如果速度繼續(xù)增加超過這一點，摩擦力就會隨著潤滑油膜的增加而再次增加，并產(chǎn)生粘性阻力。在這樣反復(fù)的運動過程中接觸表面就會產(chǎn)生周期性的粘滯和滑動，從而產(chǎn)生類似ting noise這類的異響。

以上三種黏滑摩擦模型從不同的角度對微觀的黏滑現(xiàn)象進行解釋，也給我們提供了解決類似異響的思路，而不是采用“一招鮮”的辦法解決所有的黏滑摩擦異響問題。