盘式制动器制动噪声的研究
产生制动噪音的原因
产生制动噪音的原因制动器在制动过程中发出一种尖锐、刺耳的啸叫声，产生这种制动噪音的主要原因有以下几方面。
1．盘式制动器制动噪音产生的原因(1)制动轮缸活塞回位的密封圈弹力不足而引起拖磨，因盘式制动器不象蹄式制动器有专用的制动蹄回位弹簧，其回位靠轮内活塞密封圈的变形弹力回位。
经回位后摩擦片与制动盘的单边间隙为0.05～0.25mm，而蹄式制动器的制动间隙一般为0.3～0.6mm。
当活塞密封圈的材料有问题时，如硬度较低将影响到活塞回位而引起拖磨，在制动盘表面有较深的磨痕出现，制动时会使接触表面接触不好，制动过程中发生跳跃、振动而引起尖叫(2)减振垫片脱落或失效在箍式制动器的两个摩擦块衬板和轮缸活塞之间一般都附上一块减振垫片，减振垫片一般都由0．5～0．8mm淬火冷轧钢板制成．两面涂有橡胶层，起缓冲减振作用，能降低制动时摩擦块的振动频率。
若此减振片脱落或失效，则会引起制动尖叫声音的增大。
(3)摩擦块表面磨出釉光摩擦块表面出现脆化光亮的釉光层，比正常摩擦块的摩擦系数要低，不仅会产生尖叫，而且还会降低制动效果。
一般情况下，釉光现象是因为频繁地紧急制动而产生的，也有可能是摩擦片表面沾有油污而造成的。
因此，平时应注意轮缸活塞密封圈、缸体、轮毂等是否有损坏而漏油。
(4)制动盘制动时工作面跳动量超过0.05mm，制动盘变形或表面有缺陷而引起尖叫。
2．蹄式制动器制动噪音产生的原因制动蹄的形状如敞口喇叭，只要有轻微的噪音便会被扩大而变得格外刺耳。
(1)摩擦片材质差。
若对摩擦片生产的各种材料配方不当，将会大大降低摩擦性能。
摩擦片过硬，配料不均、摩擦系数偏高、摩擦片与制动蹄磨合一致性较差等都会引起局部接触，制动时瞬时温度较高，表面易出现碳化、釉质化，制动时因不平顺而产生自激性振动噪音(2)制动蹄工作面精度低、全跳动量超过0.15mm、动平衡不好等都会使摩擦过程不平顺引起间歇性振动而产生噪音：(3)制动后回位不及时主要是：制动蹄回位弹簧失效、轮缸活塞卡滞不回、连续频繁紧急制动产生的高温使轮缸制动油汽化(又称气阻)等而使制动疲软，容易拖磨；制动蹄与底部的凸台或平面周围锈蚀，或机械损伤．都有可能引起回位滞后拖磨，装配时应涂耐l20℃高温的锂基润滑脂，以改善滑动性；领从蹄式制动器大都为制动间隙可自动调整，在连续下长坡或频繁制动，制动鼓温度超过1O0 ℃时．将使制动鼓涨大，出现制动性能下降的机械衰退，这时制动蹄自动跟着调大，冷缩后制动蹄不能退回而出现拖磨。
盘式制动器噪声测试20101009
盘式制动器噪声测试20101009Disc Brake Dynamometer Squeal Noise Matrix盘式制动器噪声测试Foreword—A dynamometer test procedure known as AK Noise has been developed by a European working group that includes car manufacturers, braking system suppliers and friction material companies. This procedure follows the lines of the drag mode test procedures with an extension to include deceleration braking. In the US, a common approach is to use deceleration mode procedures emphasizing the replication of vehicle road test.前言——噪声测试程序已由一个欧洲工作小组开发出来，该小组包括整车厂、制动系统供应商和摩擦材料公司。
此程序在拖拽测试程序之后进行，包括了制动减速。
As we see a strong need for a global standardization of squeal noise dynamometer tests, a global squeal matrix has been developed that combines drag mode and deceleration mode tests. This procedure was presented to the SAE working group in February 1999.由于我们很需要一个全球性的噪声测试标准，所以一个全球适用的测试程序被开发，该程序包括拖拽测试和减速测试。
面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析何家盼 何俊艺湖南汽车工程职业学院 湖南省株洲市 412001摘 要： 本文主要针对面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态进行分析。
关键词：盘式制动器 制动噪声 复模态 有限元制动噪声复模态理论基础上，在ANSYS 软件支持下构建起了盘式制动器的复模态，并在摩擦耦合单元下构建起了制动器的有限元模型，求解复模态和实验得出的噪声频率，并对其进行比较分析。
结果显示制动噪声复模态理论下可以对盘式制动器的制动噪声进行分析，该方法可行性较强。
1 构建有限元模型1.1 网格和单元类型要求模态阶数与自由度规模在一样的时候，复模态计算量与实模态计算量的比为4：1，因此在确保精度的情况下可以将计算规模尽量减小。
六面体单元与四面体单元比较，前者所占比例在整个模型中是最大的，但是在六面体单元结构复杂的情况下，要想实现百分百的所占比较为困难，此时则需要将不同类型的单元体混合在一起，构建成高阶金字塔单元。
其中每个单元每个节点上都要保持三个方向的移动自由度。
其中用来划分形状规则部分的是六面体单元，划分形状不规则部分的是四面体单元，实现两者之间过渡的为金字塔单元[1]。
1.2 引入摩擦耦合自定义的摩擦单元被引入制动盘和制动块之间可以实现摩擦耦合。
其中自定义的摩擦单元有两个节点，分别是i和j，制动块的摩擦单元节点为i，制动盘的摩擦单元节点为j。
任何一个节点上都有三个方向的移动自由度。
如果{F}e为节点力列向量，{U}e为节点位移列向量，{K}e为单元刚度矩阵，Z为摩擦面的法向，那么{F}e={K}e{U}e。
在耦合节点较多的情况下，如果单纯依靠手工耦合难度较大并且正确率不高，因此可以使用ANSYS软件自带的语言编写程序来耦合，在对节点之间距离计算的过程中对两个节点是否存在耦合关系进行判断，由此满足耦合自动化需求。
1.3 装配各个部件自定义的摩擦单元可以实现制动块和制动盘两者之间的装配，剩余的部件则可以在ANSYS软件约束方程下完成装配。
盘式制动器制动噪声的研究
盘式制动器制动噪声的研究摘要随着科学技术的发展，噪声污染日益严重，控制噪声污染已成为环境保护的重要内容。
而机动车辆向快速和大功率方面的发展，使得道路交通噪声已成为城市的主要噪声源。
本文针对盘式制动器的工作原理，对现有行业阻尼降噪进行分析研究，提出了阻尼降噪的理论依据。
关键词:盘式制动器；制动噪声；阻尼降噪前言制动系统是汽车的一个重要组成部分，他直接影响汽车的安全性。
伴随汽车制动产生的制动噪声长期以来一直困扰着汽车制造商们。
当前汽车广泛采用盘式和鼓式制动器来实现停车和减速，但鼓式制动器一般比盘式制动器更易产生制动尖叫。
如果制动器设计不合理、摩擦材料的老化或制动工况的改变，制动时就可能引起强烈的振动，并伴随着噪声。
高频制动噪声往往非常刺耳，通常高达110dB，为城市主要噪声污染。
1盘式制动器盘式制动器具有散热性好、制动效能稳定、抗水衰退能力强、易于保养和维修等优点,可广泛应用于飞机、铁路、车辆和工程机械。
对盘式制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性,随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高,有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。
盘式制动器是通过制动钳体从两侧夹紧与车轮共同旋转的制动盘来产生制动的（如图1）。
盘式制动器又称轴向加载制动器，其摩擦副中的旋转组件是圆盘形的制动盘，当摩擦块沿轴向移动，并以一定的压力压向制动盘时，在制动盘与金属盘之间会产生相应的摩擦阻力矩，即制动力矩。
图1 盘式制动器1．制动盘 2.制动钳体 3.摩擦块 4.活塞 5.进油口 6. 导向销7.车桥2 制动噪音的产生制动摩擦噪声的产生不仅与经典的摩擦振动理论有关,还受到制动系统自身结构和复杂的工况条件的强烈影响,是目前摩擦振动和噪声控制研究领域的重点、热点和难点。
如果制动器设计不合理、摩擦材料的老化或制动工况的改变,制动时就可能引起强烈的振动,向环境中辐射制动噪声。
制动器的振动不仅包括摩擦材料特性引起的摩擦振动,还包括机械部件振动特性引起的部件振动摩擦振动与摩擦材料的硬度、表面处理、压缩弹性率、拉伸强度、气孔率、黏弹性、摩擦因数-温度关系曲线、摩擦因数-速度关系曲线等参数有关。
基于ANSYS的盘式制动器制动噪声分析
中图分 类号 ： ４ ３ ５ ２ Ｕ ６ ． １
文 献标识 码 ： Ａ
尽 管科 学界 对 制 动 噪声 的研 究 付 诸 了很 大 努
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第２ ９卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ６月
贵州大学学报 （ 自然科 学版）
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收 稿 日期 ： ０ ２— ４— ８ ２ １ ０ ２
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汽车盘式制动器阻尼降噪试验研究_图文(精)
第 31卷第 12期2009年 6月武汉理工大学学报 JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol. 31 No. 12 J un.2009DOI :10.3963/j. issn. 167124431. 2009. 12. 019汽车盘式制动器阻尼降噪试验研究侯俊 , (摘要 : , 并通过试验方法来研究阻尼降噪的效果。
对内、 , 并和未增加阻尼层的 , 起到了减振降噪的作用。
关键词 :钳盘式制动器 ; 制动尖叫 ; 阻尼层中图分类号 : U 463. 51文献标识码 : A 文章编号 :167124431(2009 1220072203Experimental Analysis of Brake Squeal Noise with Use of Damping InsulatorHO U J un , GU O X ue 2x un(School of Automobile Engineering , Wuhan University of Technology , Wuhan 430070, ChinaAbstract : A damping insulator is added to the disc brake in order to reduce the brake squeal noise and experiments are taken to validate its damping effects. A contrasting research of the brake squeal with and without damping insulator was taken. The investigation shows that the damping insulator on the bottom layer of pads , which isbetween the two relatively vibration sur 2faces , leads to a contact friction energy loss and plays an important role in reducing vibration and noise.K ey w ords : disc brake ; squeal noise ; damping insulator收稿日期 :2009202213.作者简介 :侯俊 (19802 , 男 , 博士生 . E 2mail :derekhou@163. com汽车在制动时所产生的振动和噪声 , 对汽车的使用性能有很大的影响 , 会降低零部件的寿命 , 使制动器的工作可靠性降低 ; 影响制动稳定性 ; 甚至导致零部件的早期损坏而造成严重的后果 [123]。
盘形制动系统的颤振和噪声分析
盘形制动系统的颤振和噪声分析盘形制动系统的颤振和噪声分析引言盘形制动系统是现代汽车中广泛使用的一种制动装置。
随着汽车制造技术的不断发展，人们对汽车行驶过程中的颤振和噪声问题提出了更高的要求。
因此，对盘形制动系统的颤振和噪声进行深入分析和研究，对于提升汽车的制动性能、舒适性以及安全性具有重要意义。
一、颤振的原因及分析1. 制动盘变形制动盘在高速制动时由于受到剧烈的摩擦和温度变化，容易产生变形。
制动盘的变形会导致刹车时的颤振，同时也会引发噪声问题。
2. 制动系统的不平衡制动系统的不平衡也是导致颤振的原因之一。
当制动盘和制动片之间的卡钳力不均匀时，制动盘会存在不平衡的现象，进而导致颤振问题。
3. 刹车片材料和制动盘的不匹配刹车片材料和制动盘的不匹配也可能引发颤振问题。
如果材料之间的配合不良，会产生较大的摩擦因素，进而导致非均匀的制动盘表面和刹车片之间的力分布，给用户带来不适的颤振感。
二、噪声的原因及分析1. 制动盘和刹车片之间的摩擦噪声在制动过程中，制动盘和刹车片之间的摩擦会引发噪声。
这种噪声主要是由于制动片在高速旋转时，和制动盘之间的摩擦所产生的。
2. 制动盘面不平整制动盘表面的不平整也是产生噪声的一个重要原因。
当制动盘表面存在凸起、凹陷等问题时，刹车片在制动盘上的摩擦力会变得不均匀，进而引起噪音。
3. 制动系统的松动制动系统在长时间使用后，由于振动和磨损会导致部件的松动。
当制动系统中的零部件松动时，会引发噪声问题。
三、盘形制动系统颤振和噪声的解决方法1. 优化制动盘的设计和制造工艺通过优化制动盘的结构设计和制造工艺，可以有效降低盘形制动系统的颤振和噪声问题。
应确保制动盘的刚度满足要求，并采用适当的冷却结构来提高散热效果，减少制动盘的变形。
2. 优化刹车片材料的选择选择合适的刹车片材料也是解决颤振和噪声问题的重要手段之一。
合理选择刹车片的材料，确保其与制动盘的配合良好，减少因材料摩擦不当引起的问题。
制动器刹车噪音的控制研究
制动器刹车噪音的控制研究随着汽车的普及和发展，制动器刹车噪音的问题也越来越受到关注。
在驾驶过程中，制动器刹车噪音不仅会影响行车音乐的体验，更会让人感到疲劳和不适，严重时还会影响行车安全。
因此，对于制动器刹车噪音的控制研究显得尤为重要。
1. 制动器刹车噪音的成因分析首先，我们需要了解制动器刹车噪音的成因。
一般来说，制动器刹车噪音产生的主要原因有以下三个：1.1 刹车盘和刹车片之间的摩擦当汽车制动时，刹车片和刹车盘之间会产生摩擦。
如果刹车盘表面存在磨损或凹陷等问题，会导致刹车盘表面不平整，从而影响刹车片和刹车盘之间的摩擦情况。
这样会导致刹车片使用时摩擦声音较大。
1.2 制动器圆形度问题制动器圆形度指的是刹车盘在旋转时是否平稳，是否存在椭圆形变形。
如果存在这些问题，会导致刹车片和刹车盘之间的摩擦不平衡，从而导致噪音的产生。
1.3 制动器材料问题刹车片和刹车盘的材料会直接影响到刹车噪音的产生。
如果刹车片和刹车盘的材料不配合，会产生刹车噪音。
此外，如果刹车材料本身就是噪音较大的，也会导致制动器刹车噪音的产生。
2. 制动器刹车噪音的控制方法了解了制动器刹车噪音的产生原因，我们可以采取一些控制方法来降低制动器刹车噪音。
下面我们简单介绍一下几种常用的制动器刹车噪音的控制方法：2.1 制动器片材质优化首先，我们可以通过改善刹车盘和刹车片的摩擦性能来降低噪音的产生。
在选择刹车片和刹车盘的材料时，需要保证材料相互匹配，摩擦系数要适当。
此外，可以将含有噪音源的材料进行改进，例如添加特殊的填料和改变材料的结构，来降低刹车噪音。
2.2 制动器片形状优化通过优化制动器片的形状，可以减小刹车噪音。
例如，可以调整刹车片的形状和间距，来降低运动时的摩擦。
2.3 制动器减震优化针对一些轻质车辆和高速车辆，有时制动器产生刹车噪音也与车辆的共振有关。
在这种情况下，可以通过制动器减震来降低共振噪音。
2.4 制动器生产与安装优化生产过程和安装过程对于制动器刹车噪音的产生也有一定影响。
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盘式制动器制动噪声的研究
摘要随着科学技术的发展，噪声污染日益严重，控制噪声污染已成为环境保护的重要内容。
而机动车辆向快速和大功率方面的发展，使得道路交通噪声已成为城市的主要噪声源。
本文针对盘式制动器的工作原理，对现有行业阻尼降噪进行分析研究，提出了阻尼降噪的理论依据。
关键词:盘式制动器；制动噪声；阻尼降噪
前言
制动系统是汽车的一个重要组成部分，他直接影响汽车的安全性。
伴随汽车制动产生的制动噪声长期以来一直困扰着汽车制造商们。
当前汽车广泛采用盘式和鼓式制动器来实现停车和减速，但鼓式制动器一般比盘式制动器更易产生制动尖叫。
如果制动器设计不合理、摩擦材料的老化或制动工况的改变，制动时就可能引起强烈的振动，并伴随着噪声。
高频制动噪声往往非常刺耳，通常高达110dB，为城市主要噪声污染。
1盘式制动器
盘式制动器具有散热性好、制动效能稳定、抗水衰退能力强、易于保养和维修等优点,可广泛应用于飞机、铁路、车辆和工程机械。
对盘式制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性,随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高,有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。
盘式制动器是通过制动钳体从两侧夹紧与车轮共同旋转的制动盘来产生制动的（如图1）。
盘式制动器又称轴向加载制动器，其摩擦副中的旋转组件是圆盘形的制动盘，当摩擦块沿轴向移动，并以一定的压力压向制动盘时，在制动盘与金属盘之间会产生相应的摩擦阻力矩，即制动力矩。
图1 盘式制动器
1．制动盘 2.制动钳体 3.摩擦块 4.活塞 5.进油口 6. 导向销7.车桥
2 制动噪音的产生
制动摩擦噪声的产生不仅与经典的摩擦振动理论有关,还受到制动系统自身结构和复杂的工况条件的强烈影响,是目前摩擦振动和噪声控制研究领域的重点、热点和难点。
如果制动器设计不合理、摩擦材料的老化或制动工况的改变,制动时就可能引起强烈的振动,向环境中辐射制动噪声。
制动器的振动不仅包括摩擦材料特性引起的摩擦振动,还包括机械部件振动特性引起的部件振动摩擦振动与摩擦材料的硬度、表面处理、压缩弹性率、拉伸强度、气孔率、黏弹性、摩擦因数-温度关系曲线、摩擦因数-速度关系曲线等参数有关。
摩擦振动的趋势随着表面接触压力的增加而增加,也随着摩擦材料表面温度的升高而加强。
相对滑动速度增加时,摩擦因数也随着变化,因而出现振动噪声的可能性也会增加。
摩擦因数-速度曲线的负斜率是产生制动噪声的重要因素之一。
制动器部件的摩擦振动是由于作为相对速度函数的摩擦因数变化的结果,而相对速度又产生于制动衬片、摩擦表面(制动盘或制动鼓)和机械系统的阻尼器之间,当两摩擦表面的相对速度增加时,若摩擦因数减少,则产生摩擦振动,引起部件的振动而发出噪声。
当接触的部件由于摩擦而发生磨损后,其间隙增大也会引起部件振动。
通过高速电子光斑干涉仪与近场声压测量方法发现制动部件的振动与噪声有很
好的一致性。
3 盘式制动器的阻尼降噪
20世纪70年代初,工厂采用在盘式制动器中制动块的底板上粘贴一层阻尼层的做法实现制动器结构减振降噪的目的。
这种阻尼粘贴层通常采用ARS复合层结构,如图2。
制动器生产厂家从20世纪80年代就开始为汽车制造商提供带有阻尼层结构的制动器产品。
但是,有关制动器阻尼降噪方法的理论研究很少,大多停留在试验研究基础上的实践。
图2 阻尼粘贴层ARS结构
阻尼层在制动器结构中的真实效能一般要靠反复的尝试性试验来把握,这不仅耗时、耗资,而且依赖于设计者的经验,因而缺乏普遍指导意义。
更值得注意的是,这种处理方法并非总是有效的,阻尼层对某类制动器的噪声起作用,而对于另外的制动器则完全不起作用的现象广泛存在。
但由于没有有效的定量估计和预测的方法,往往使制动器噪声阻尼控制方法实践起来事倍功半。
4 有阻尼层的制动器系统的建模
要分析制动块与制动钳(或分泵活塞)之间的阻尼层的摩擦作用对整个制动器稳定性的影响,就需要将其引入到整个制动器的闭环耦合模型中。
为了便于进行特征分析,不引入滑动摩擦系数的描述方式,而是通过能量等效的转换方法将该接合面间的动摩擦引入到制动器的整体结构模型中,主要基于以下两点考虑。
(1)建立制动器的闭环耦合模型时,认为分泵作用在模型上的正压力始终保
持不变,忽略制动块弯曲振动导致的微小的压力波动,因而内制动块和分泵活塞之间以及外制动块与制动钳接触表面之间的接合面上作用的动摩擦力大小可表示为
PA F c μ= (1) 式中μ为表面间的平均滑动摩擦系数,P 为作用在分泵活塞上的压力,A 为分泵活塞的有效作用面积,该力的方向与其所施加的对象的相对运动速度方向相反。
(2)接合面间接合阻尼作用后的制动器振动模型(式(2))是在原制动器线性闭环耦合振动方程式(3)的右边添加一个常力项得到。
（2）
（3）
式中M 和K 分别是按有限元方法得到的制动器各组成子部件的质量和刚度矩阵;Kf 是由子结构部件之间的安装和联接关系确定的界面联接刚度矩阵;位移向量U 由所有子部件各节点的平移自由度组成。
上述模型中略去了结构材料本身的小阻尼。
当
在制动块的底板上粘贴阻尼层后,接合阻尼作用的结果使制动器原振动模型中增加了常力摩擦力项{Fc}。
式(2)右侧的常数项的出现破坏了原制动器振动方程易于直接进行特征分析求解系统不稳定特征解的优点。
因此,利用能量等效将阻尼层在接合面间的摩擦作用转化为系统中的粘性阻尼,即按条件
（4） 给出阻尼矩阵[β],使下式成立。
（5）
则式(3)被转化为
（6）
只考虑一种最简单的情况,即阻尼矩阵[β]中所有的非零元素都是常数β0,非零元素的位置由存在接触面间相互作用的节点的位置确定,用只含0、1元素的一指示矩阵[P]指示。
(7)
利用式(6)分析接触面动摩擦对系统稳定性影响比较方便、直观。
5 结论
本文首先概述了制动器的工作原理，并对现有行业内制动器的降噪方法进行分析，通过对阻尼层的系统建模，探讨此理论分析方法能够预测并一定程度定量地估计阻尼控制手法对特定类型制动器的有效性,因而避免了目前仅依据经验以及通过对大量不同阻尼材料进行试验确定阻尼降噪方案的做法。
在此基础上,还可以进一步研究包含约束阻尼的多层ASR结构对抑制制动器振动噪声的作用。
参考文献
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