盘式制动器制动尖叫分析与解决

来源：摩托车技术作者：佚名 2016-11-28 10:23:42

      盘式制动器制动尖叫的抑制与解决对于摩托车骑乘舒适性与降低噪声污染有着重要的意义。盘式制动器制动尖叫机理复杂，应根据实际情况应用不同原理分析机理，本文针对某国产摩托车盘式制动器制动尖叫问题，首先通过NVH测试，分析并确定制动尖叫产生的原因，然后，基于有限元平台Hypermesh建立有限元模型进行模态分析，并与试验模态结果对比标定，利用有限元分析提出结构修改方案，最后试做样件，通过底盘模拟试验，表明对策方案能够有效解决制动尖叫问题，进而提升产品的NVH性能。
    制动器为摩托车的重要组成部件，并直接影响摩托车的安全性能，盘式制动器凭借其优良的制动稳定性、结构紧凑、易干保养等优点，现已在摩托车得到广泛应用。但是随着消费者对摩托车NVH性能要求不断提高，盘式制动器的制动尖叫噪声越来越受到关注。所以在开发设计阶段合理设计制动器及相关部件，解决制动尖叫问题，对于提升产品的NVH性能有着重要的意义。
    国内外文献关于摩擦噪声的形成机理主要分为以下三种理论：张弛振动机理、摩擦力一速度负斜率机理、模态祸合机理。在制动尖叫的研究过程中，研究人员发现单单使用某一种理论无法完整解释制动尖叫现象，所以鉴于盘式制动器制动尖叫机理的复杂性，应根据实际问题选用合适的理论对制动尖叫进行合理分析。本文在对摩擦噪声的摩擦力一速度负斜率理论进行分析的基础上，以某国产摩托车的盘式制动器制动尖叫问题为例，分析制动尖叫的产生机理，应用有限元软件提出并预测了抑制尖叫的结构改善方案，有效解决了制动尖叫问题。

    1 制动尖叫的产生机理
    当制动摩擦力随着速度的增加而减少时，即出现负斜率，可能激发出运动部件的自激振动并产生尖叫噪声，此为摩擦力一速度负斜率机理。
    首先建立一个受到负斜率摩擦力作用的单白由度振动系统，其动力学方程为：

    其中，m、c、k为单自由度振动系统参数，FN为为摩擦系数，v为稳定滑动速度。
展开动力学方程的摩擦力项，并忽略高阶项，可得

动摩擦系数是指摩擦片一和制动盘之间，摩擦力与运动速度的比值，摩擦系数一般为正，但有时在速度较低的情况下为负，如图1所示，当时，系统会出现负阻尼，负阻尼可导致系统不稳定，在实际中则会产生强烈的自激振动，进而出现尖叫噪声。