阻尼降噪改善盤式制動器尖叫的可行性分析

葛飛飛

摘要：汽車在制動過程中容易發(fā)生尖叫，這是長期困擾客戶的一個問題，作為汽車使用過程中最常見的噪音之一，制動尖叫影響到汽車整體駕駛體驗，需要采取科學方法進行有效控制。當前針對汽車尖叫，大多應用阻尼降噪的方式進行改善，本文分析了盤式制動尖叫的發(fā)生機理，在此基礎上對比兩種不同損失因子的粘彈阻尼消音片，分析其降噪效果。結果顯示不同損失因子的粘彈阻尼消音片對制動尖叫具有不同影響，最終影響到制動器尖叫結果。為了準確分析阻尼降噪的實際效果，結合車輛實際開展對應實驗，發(fā)現(xiàn)應用阻尼降噪有助于明顯改善盤式制動器的制動尖叫。

關鍵詞：阻尼降噪；盤式制動器；尖叫；運行

1 緒論

汽車行駛過程中容易產生噪音，其中盤式制動器引起的尖叫是最受客戶詬病的一個噪音問題，這也是長期困擾各大汽車生產廠家的一個問題。針對汽車盤式制動器的尖叫的研究，歷史比較長，經過多年的研究探索，已經得出豐富的研究結果，這報考大量的理論分析內容和實際解決措施，并在汽車建造過程中得到應用，但是依然未能從根本上徹底解決汽車制動過程中產的尖叫噪音問題。一項針對盤式制動器尖叫的研究結果顯示，汽車制動噪音分布在200Hz～16000Hz，雖然尖叫的幅度不一但是都會影響到駕駛體驗。一般將1～16kHz的制動噪音定義為制動尖叫，在所有的汽車噪音中，制動尖叫影響最大，同時也是最難以解決的噪音問題。盤式制動器的制動尖叫有如下特點，盤式制動器的制動尖叫在不同環(huán)境下不同條件下都會發(fā)生，而且每次發(fā)生條件和環(huán)境都存在不同，也就是說，盤式制動器的尖叫每一次發(fā)生的條件都不一樣，這使得工作人員難以在實驗環(huán)境中準確模擬其尖叫過程，另一方面，車輛之間發(fā)生制動尖叫的過程和結果也存在較大差異，因此進一步導致針對制動器尖叫的控制難度加大；同一制動器在不同環(huán)境下發(fā)生尖叫的方式也不一樣，因此很難再現(xiàn)其發(fā)生過程，具體研究過程中，需要將盤式制動器尖叫的發(fā)生環(huán)境都納入考慮范圍。

雖然針對盤式制動器尖叫的發(fā)生機制和影響因素的研究不斷深入，但是目前還沒有關于其發(fā)生機理的統(tǒng)一結論。針對盤式制動器尖叫的分析結論有很多，部分研究人員從振動力學角度出發(fā)，認為汽車在不同條件下進行制動，這個過程會引起車輛內部相關零件出現(xiàn)耦合共振，進而引起制動尖叫，因此其尖叫直接受到具體的制動方式的影響，因為不同的制動模式存在不同的共振模式。部分研究人員認為盤式制動器尖叫的發(fā)生在于零件之間的摩擦，這些研究人員認為，當零件之間的摩擦系數(shù)存在較大波動，那么在制動過程中更容易出現(xiàn)尖叫問題。

2 粘彈阻尼材料的阻尼損失因子對系統(tǒng)不穩(wěn)定性的影響

目前針對盤式制動器尖叫問題大多選擇阻尼降噪方法進行改善，阻尼材料在這個過程中有多重作用，一方面阻尼材料可以有效接受外部力量，這些力量部分由阻尼材料存儲，部分通過阻尼材料得到消散；此外阻尼材料還可以降低摩擦，減少尖叫音量。針對阻尼材料的彈性模量一般選用復模量表示，其中阻尼損失因子可以直接表現(xiàn)其實際應用過程中的耗散振動能力，當阻尼損失因子變大，其耗散振動能力也隨之變大。此外阻尼材料在應用過程中還會受到外部環(huán)境的影響，比如溫度。

3 不同阻尼材料對制動尖叫的影響分析

3.1 前盤式制動尖叫分析

根據相關要求進行試驗，試驗車輛制動器在制動過程中發(fā)生2600Hz左右的制動尖叫，對其相關因素進行分析，結果其初速度為50km/h，用0.2g減速度，制動到車輛停止。在試驗過程中為了準確分析其尖叫發(fā)生機制，在Link3000制動噪音試驗臺，按照SAE2521程序，再現(xiàn)制動尖叫。通過對車輛制動過程的分析，決定應用HyperMesh 13.0軟件建立制動卡鉗，制動盤，摩擦塊的有限元模型，提取系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)模態(tài)。

3.2 阻尼降噪材料對制動尖叫的改善

汽車生產過程中，針對盤式制動器尖叫的測評一般發(fā)生在實車評價過程中，此時汽車的生產基本完成，如果再次進行大幅度修改往往操作難度較大，而且工期較長，耗費資金較大，基于此，針對出現(xiàn)的盤式制動器尖叫一般通過最小幅度的改進措施來消除制動尖叫。根據汽車設計方案，一般對汽車進行對應改進操作。當前針對汽車制動尖叫的處理，往往是針對尖叫產生的摩擦部位的構件進行處理或者調換，可以通過將舊有的不銹鋼消音片改為具有良好消音效果的阻尼材料。當前在實踐過程中多采用的阻尼材料包括MS1505和MS6105，其中MS6105的應用效果較好。利用這種材料替代不銹鋼消音片以后，對汽車進行臺架試驗，制動過程中無尖叫發(fā)生。在實車路試實驗過程中，車輛也沒有發(fā)生制動尖叫，這說明MS6105具有良好的使用效果，能夠有效消除汽車制動過程中的尖叫。

4 小結

盤式制動器尖叫是汽車在駕駛過程中經常遇到的一個噪音問題，歷來受到消費者和生產廠家的高度重視。針對盤式制動器尖叫的研究不斷深入，分析認為制動尖叫是由摩擦引起制動器各構成件耦合模態(tài)參數(shù)之間的差異，進而引起系統(tǒng)不穩(wěn)定導致噪音產生。

在應用阻尼降噪的過程中，需要充分考慮到粘彈阻尼的損失因子變化，因為損失因子在汽車制動尖叫發(fā)生過程中具有關鍵作用，此外這種變化還會對汽車整體系統(tǒng)的不穩(wěn)定系數(shù)產生影響。在具體實驗環(huán)節(jié)，采用高損失因子的粘彈阻尼消音片，控制相關影響因素然后分別進行臺架實驗和實車驗證，結果顯示阻尼降噪操作能夠有效消除盤式制動器制動尖叫。這種操作能夠有效降低汽車路試過程中制動尖叫，提高應用效果，有助于控制開發(fā)成本，對于汽車生產廠家具有重要意義。此外應用阻尼降噪的過程中，需要充分考慮消音片的材料特性，這是因為不同的損失因子的粘彈消音片其實際應用效果不一樣，而且對于系統(tǒng)的不穩(wěn)定度影響也才存在較大差異。

參考文獻：

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