復(fù)模態(tài)分析在制動異響問題解決中的應(yīng)用

趙靜海，李國鵬，王德宸

(長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000)

0 引言

汽車制動過程中產(chǎn)生的制動噪聲是一個復(fù)雜的動力學(xué)問題。制動尖叫是由摩擦閉環(huán)耦合誘發(fā)、制動器各組成部件動態(tài)參數(shù)匹配不當(dāng)引起的自激振動。復(fù)模態(tài)分析能夠通過建立閉環(huán)耦合系統(tǒng)模型，查找出系統(tǒng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)，被廣泛應(yīng)用于汽車制動異響問題的分析中。文中進行制動復(fù)模態(tài)分析，并結(jié)合實際問題，介紹了復(fù)模態(tài)分析的應(yīng)用。

1 制動復(fù)模態(tài)分析

使用有限元分析軟件建立制動鉗、盤耦合摩擦閉環(huán)系統(tǒng)模型 (圖1)。

在該模型相互作用關(guān)系中，體現(xiàn)出制動鉗鉗體、鉗架之間的滑動關(guān)系，摩擦片與鉗架、鉗體之間的接觸關(guān)系以及摩擦片與制動盤之間的摩擦接觸。在載荷設(shè)置模塊中約束制動盤安裝孔、鉗架安裝孔的平動自由度，在制動油缸和鉗體之間施加相互作用力。在分析結(jié)果中提取結(jié)構(gòu)的復(fù)特征值和系統(tǒng)阻尼比(圖2)，找出結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定模態(tài)［2］。

分析顯示系統(tǒng)在6 555 Hz下阻尼比較大，存在一個不穩(wěn)定模態(tài)。

2 制動異響問題實車測試

仿真的制動器總成系統(tǒng)在實車制動中發(fā)生明顯尖叫性制動異響問題，采用LMS振動噪聲數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行測試，數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)制動器異響問題發(fā)生頻率段為6 600 Hz左右，測試處理數(shù)據(jù)見圖3。

通過實車測試可以說明制動復(fù)模態(tài)分析的有效性，表明不穩(wěn)定模態(tài)容易在制動時被激發(fā)而產(chǎn)生制動異響。

3 制動異響問題真因查找與改進

針對不穩(wěn)定模態(tài) (6 555 Hz)進行分析，發(fā)現(xiàn)制動盤在制動盤面上存在波浪形振型，如圖4所示。

采用LMS振動噪聲數(shù)據(jù)采集設(shè)備對制動盤進行錘擊模態(tài)試驗，發(fā)現(xiàn)制動盤確實在6 600 Hz下存在一階模態(tài)。分析認為制動盤是引起制動器總成6 555 Hz下不穩(wěn)定模態(tài)的主要原因。

針對制動盤問題，調(diào)整制動盤結(jié)構(gòu)，將制動盤內(nèi)通風(fēng)結(jié)構(gòu)改為外通風(fēng)結(jié)構(gòu)，改變制動盤模態(tài)特征。仿真顯示:制動復(fù)模態(tài)該頻率不穩(wěn)定模態(tài)消失，實車測試制動異響問題得到解決。

4 結(jié)束語

針對制動異響問題，采用有限元仿真方法進行制動系統(tǒng)復(fù)模態(tài)研究，分析顯示:阻尼比較大的不穩(wěn)定模態(tài)容易在制動過程中被激發(fā)產(chǎn)生異響。復(fù)模態(tài)分析可以對制動器系統(tǒng)不穩(wěn)定部件進行識別，找到結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定因素，并通過調(diào)整解決制動異響問題。

【1】朱新潮，管迪華.鼓式制動器噪聲的結(jié)構(gòu)間環(huán)耦合理論模型［J］.清華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，1994，34(2):25 －33.

【2】康少峰，郝君起.制動尖叫問題中復(fù)模態(tài)分析的應(yīng)用［J］.科技信息，2014(6):238.