引言

鼓式制動(dòng)器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫九環(huán)2022年5月16日訊  制動(dòng)噪聲是汽車行業(yè)內(nèi)較為關(guān)注的品質(zhì)問(wèn)題，同時(shí)也是行業(yè)內(nèi)難點(diǎn)課題。在汽車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)噪音通過(guò)底盤(pán)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(dòng)噪音具有不可重復(fù)性、隨機(jī)性、時(shí)變性、瞬時(shí)性、間歇性和不確定性，其產(chǎn)生機(jī)理十分復(fù)雜，不同制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特征、裝配精度、摩擦片的磨損、制動(dòng)盤(pán)厚薄差等都影響著制動(dòng)噪聲的產(chǎn)生；相同的制動(dòng)器，在不同的溫度、濕度、制動(dòng)力、車速下制動(dòng)，也會(huì)形成不同的頻次制動(dòng)噪音。分析制動(dòng)噪音，主要是通過(guò)自激振動(dòng)理論進(jìn)行分析，即制動(dòng)噪聲是由摩擦耦合引起和制動(dòng)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(dòng)，形成制動(dòng)噪音，制動(dòng)噪音的頻率從幾十赫茲到上萬(wàn)赫茲，根據(jù)不同頻率的噪音進(jìn)行優(yōu)化，改變整車駕駛樂(lè)趣。

1 制動(dòng)噪音產(chǎn)生機(jī)理

盤(pán)式制動(dòng)器系統(tǒng)本身是非線性、時(shí)變系統(tǒng)，同時(shí)存在大量的不確定因素。例如摩擦表面由于磨損會(huì)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(huì)對(duì)接觸剛度、摩擦特性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，同時(shí)材料的老化效應(yīng)也是難以預(yù)測(cè)的，而老化效應(yīng)也對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性也產(chǎn)生影響，制動(dòng)噪音產(chǎn)生機(jī)理如下 ^[1]：①制動(dòng)盤(pán)與摩擦片接觸區(qū)域的瞬時(shí)作用產(chǎn)生沖擊性激勵(lì)；②強(qiáng)沖擊激勵(lì)和弱部件模態(tài)耦合、弱沖擊激勵(lì)和強(qiáng)部件模態(tài)耦合產(chǎn)生制動(dòng)尖叫；③制動(dòng)器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)匹配不當(dāng)；④制動(dòng)器結(jié)構(gòu)摩擦閉環(huán)耦合系統(tǒng)不穩(wěn)定。

制動(dòng)噪音可以分為低頻與高頻噪音，低頻噪音主要由制動(dòng)盤(pán)面外模態(tài)和制動(dòng)鉗體、制動(dòng)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(dòng)盤(pán)面外模態(tài)與摩擦片模態(tài)的耦合，摩擦片和制動(dòng)盤(pán)相互作用，除了剛體振動(dòng)外還發(fā)生彈性振動(dòng)，并且彈性振動(dòng)是制動(dòng)尖叫的根源，它們之間運(yùn)動(dòng)的耦合對(duì)產(chǎn)生制動(dòng)噪音起到重要作用。

2 制動(dòng)噪音分類

1. Shudder（judder）（5～100HZ）：制動(dòng)時(shí)常見(jiàn)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(dòng)和制動(dòng)扭矩偏差造成，其抖動(dòng)的感覺(jué)與共振的頻率大小，與車輛本身的敏感性（傳動(dòng)路徑、子系統(tǒng)的共振頻率及阻尼特性）有關(guān)系 ^[2]。

2. Moan（小于500Hz）：該類型噪音在車速很低時(shí)易出現(xiàn)，在很小或者沒(méi)有制動(dòng)壓力，或制動(dòng)轉(zhuǎn)向或非制動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生。通常與制動(dòng)部件、軸以及懸架系統(tǒng)的剛性、制動(dòng)與懸架裝置之間處于鎖死狀態(tài)、摩擦片和制動(dòng)盤(pán)以及制動(dòng)鉗與摩擦片的壓力分布和非制動(dòng)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(jué)到，車身隨制動(dòng)前傾時(shí)，在自動(dòng)檔車很容易發(fā)生，噪音為一連串的有節(jié)奏的震動(dòng)。這種連續(xù)有節(jié)奏的震動(dòng)是由于摩擦片和制動(dòng)盤(pán)間的蠕動(dòng)，出現(xiàn)幾率低，主要因素為摩擦片熱變形、摩擦片與制動(dòng)盤(pán)之間以及摩擦片與制動(dòng)鉗之間的壓力分布、制動(dòng)盤(pán)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定引起的，通常與摩擦片配方、制動(dòng)盤(pán)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 制動(dòng)噪音匹配方案

主要內(nèi)容如下幾點(diǎn)：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(dòng)盤(pán)和加減震片，制動(dòng)鉗增加諧振塊；③改變摩擦片與制動(dòng)盤(pán)接觸面的壓力分布；④更改制動(dòng)盤(pán)彈性模量；⑤改善制動(dòng)盤(pán)厚薄差；⑥更改摩擦片摩擦系數(shù)；⑦改變制動(dòng)盤(pán)熱容量；⑧優(yōu)化制動(dòng)盤(pán)內(nèi)外面模態(tài)；⑨優(yōu)化制動(dòng)盤(pán)的散熱形式和熱變形；⑩優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件的固有頻率，避免產(chǎn)生頻率耦合；11減少制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)拖滯力矩；12優(yōu)化噪音傳遞路徑；13優(yōu)化制動(dòng)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(yǔ)

制動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，不能依據(jù)一個(gè)模型進(jìn)行分析并解決，需做大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。相同的制動(dòng)器在不同的工況下產(chǎn)生的噪音會(huì)有不同機(jī)理，根據(jù)制動(dòng)噪音頻率的不同進(jìn)行細(xì)化分析，確定噪音產(chǎn)生的根本原因，進(jìn)行噪音優(yōu)化，并增加試驗(yàn)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(jìn)制動(dòng)噪音機(jī)理的研發(fā) ^[3]。

作者：吳天玉

單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心