汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)襯墊的振動(dòng)特性的數(shù)值研究

摘要—基于有關(guān)汽車(chē)制動(dòng)器的振動(dòng)和噪聲方面的各種研究，建立了一個(gè)制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)墊的四自由度的非線性動(dòng)態(tài)模型，并分析了振動(dòng)系統(tǒng)在平衡點(diǎn)附近的穩(wěn)定性。最終使用數(shù)值法來(lái)研究學(xué)習(xí)制動(dòng)壓力、形狀參數(shù)和制動(dòng)盤(pán)的初速度對(duì)制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)襯墊的振動(dòng)參數(shù)的影響。計(jì)算結(jié)果表明，隨著制動(dòng)壓力的增加或者制動(dòng)盤(pán)初速度的減小，切線方向的振動(dòng)會(huì)減小，多種形狀參數(shù)有非常復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)特性，但法線方向上的振動(dòng)沒(méi)有明顯變化。

關(guān)鍵詞—制動(dòng)噪聲，制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)墊，模型，非線性動(dòng)態(tài)

1.引言
眾所周知，制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的安全來(lái)說(shuō)是非常重要的，在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲主要可以被分為三類(lèi)：振動(dòng)，呿吟和長(zhǎng)而尖的聲音。一般來(lái)說(shuō)，人們可以通過(guò)方向盤(pán)和制動(dòng)盤(pán)的振動(dòng)可以感覺(jué)到100赫茲以下的汽車(chē)振動(dòng)；尖聲是可以聽(tīng)得見(jiàn)的頻率在1千到16千赫茲之間的連續(xù)刺耳的噪音。通常稱(chēng)那些頻率在500赫茲以?xún)?nèi)的振動(dòng)和噪聲為呿吟。通過(guò)許多的實(shí)驗(yàn)研究表明，制動(dòng)呿吟最容易在兩種情況下發(fā)生，一種情況是在汽車(chē)由靜止啟動(dòng)，制動(dòng)盤(pán)緩慢放松時(shí)候；另一種情況是低速行駛的汽車(chē)要完全停下來(lái)時(shí)，制動(dòng)力緩慢加載到制動(dòng)盤(pán)上時(shí)候。制動(dòng)呿吟經(jīng)常發(fā)生在裝有自動(dòng)變速器的汽車(chē)上，偶爾也會(huì)在裝有手動(dòng)變速器的汽車(chē)上發(fā)生。
從目前已近公布的材料來(lái)看，現(xiàn)在的學(xué)者對(duì)研究制動(dòng)噪音機(jī)制有一項(xiàng)基本的共識(shí)：制動(dòng)盤(pán)和摩擦襯墊間存在粘滑現(xiàn)象。由于速度的影響，靜摩擦系數(shù)要大于動(dòng)摩擦系數(shù)。當(dāng)制動(dòng)盤(pán)和摩擦襯墊交替處于完全接觸和部分接觸狀態(tài)或者粘合和滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，經(jīng)常發(fā)生制動(dòng)呿吟。目前，大部分對(duì)制動(dòng)呿吟方面研究都是基于二自由度模型，重點(diǎn)在制動(dòng)盤(pán)和摩擦襯墊的交界面處切線方向的振動(dòng)。但是，制動(dòng)鉗的振動(dòng)受到法向振動(dòng)的影響，所以，制動(dòng)盤(pán)與摩擦墊片間的法向振動(dòng)就不應(yīng)該被忽略。在這篇文章中，振動(dòng)參數(shù)和影響因素都被考慮了。從作者的知識(shí)了解來(lái)看，這篇論文中所使用的4自由度非線性動(dòng)態(tài)模型是全新的。

2.四自由度的模型
圖1所示的是制動(dòng)盤(pán)和墊片的4自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型。其中的參數(shù)定義如下：
—制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)鉗之間的剛度，N/m
—制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)鉗之間的阻尼系數(shù)，Ns/m
—制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)墊片之間的剛度，N/m
—制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)墊片之間的阻尼系數(shù)，Ns/m