葛飛飛

摘要：汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中容易發(fā)生尖叫，這是長(zhǎng)期困擾客戶(hù)的一個(gè)問(wèn)題，作為汽車(chē)使用過(guò)程中最常見(jiàn)的噪音之一，制動(dòng)尖叫影響到汽車(chē)整體駕駛體驗(yàn)，需要采取科學(xué)方法進(jìn)行有效控制。當(dāng)前針對(duì)汽車(chē)尖叫，大多應(yīng)用阻尼降噪的方式進(jìn)行改善，本文分析了盤(pán)式制動(dòng)尖叫的發(fā)生機(jī)理，在此基礎(chǔ)上對(duì)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(jié)果顯示不同損失因子的粘彈阻尼消音片對(duì)制動(dòng)尖叫具有不同影響，最終影響到制動(dòng)器尖叫結(jié)果。為了準(zhǔn)確分析阻尼降噪的實(shí)際效果，結(jié)合車(chē)輛實(shí)際開(kāi)展對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用阻尼降噪有助于明顯改善盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)尖叫。

關(guān)鍵詞：阻尼降噪；盤(pán)式制動(dòng)器；尖叫；運(yùn)行

1 緒論

汽車(chē)行駛過(guò)程中容易產(chǎn)生噪音，其中盤(pán)式制動(dòng)器引起的尖叫是最受客戶(hù)詬病的一個(gè)噪音問(wèn)題，這也是長(zhǎng)期困擾各大汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家的一個(gè)問(wèn)題。針對(duì)汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器的尖叫的研究，歷史比較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)多年的研究探索，已經(jīng)得出豐富的研究結(jié)果，這報(bào)考大量的理論分析內(nèi)容和實(shí)際解決措施，并在汽車(chē)建造過(guò)程中得到應(yīng)用，但是依然未能從根本上徹底解決汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)的尖叫噪音問(wèn)題。一項(xiàng)針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的研究結(jié)果顯示，汽車(chē)制動(dòng)噪音分布在200Hz～16000Hz，雖然尖叫的幅度不一但是都會(huì)影響到駕駛體驗(yàn)。一般將1～16kHz的制動(dòng)噪音定義為制動(dòng)尖叫，在所有的汽車(chē)噪音中，制動(dòng)尖叫影響最大，同時(shí)也是最難以解決的噪音問(wèn)題。盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)尖叫有如下特點(diǎn)，盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)尖叫在不同環(huán)境下不同條件下都會(huì)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(shuō)，盤(pán)式制動(dòng)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(shí)驗(yàn)環(huán)境中準(zhǔn)確模擬其尖叫過(guò)程，另一方面，車(chē)輛之間發(fā)生制動(dòng)尖叫的過(guò)程和結(jié)果也存在較大差異，因此進(jìn)一步導(dǎo)致針對(duì)制動(dòng)器尖叫的控制難度加大；同一制動(dòng)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(guò)程，具體研究過(guò)程中，需要將盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的發(fā)生環(huán)境都納入考慮范圍。

雖然針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的發(fā)生機(jī)制和影響因素的研究不斷深入，但是目前還沒(méi)有關(guān)于其發(fā)生機(jī)理的統(tǒng)一結(jié)論。針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的分析結(jié)論有很多，部分研究人員從振動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，認(rèn)為汽車(chē)在不同條件下進(jìn)行制動(dòng)，這個(gè)過(guò)程會(huì)引起車(chē)輛內(nèi)部相關(guān)零件出現(xiàn)耦合共振，進(jìn)而引起制動(dòng)尖叫，因此其尖叫直接受到具體的制動(dòng)方式的影響，因?yàn)椴煌闹苿?dòng)模式存在不同的共振模式。部分研究人員認(rèn)為盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的發(fā)生在于零件之間的摩擦，這些研究人員認(rèn)為，當(dāng)零件之間的摩擦系數(shù)存在較大波動(dòng)，那么在制動(dòng)過(guò)程中更容易出現(xiàn)尖叫問(wèn)題。

2 粘彈阻尼材料的阻尼損失因子對(duì)系統(tǒng)不穩(wěn)定性的影響

目前針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫問(wèn)題大多選擇阻尼降噪方法進(jìn)行改善，阻尼材料在這個(gè)過(guò)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(chǔ)，部分通過(guò)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(duì)阻尼材料的彈性模量一般選用復(fù)模量表示，其中阻尼損失因子可以直接表現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的耗散振動(dòng)能力，當(dāng)阻尼損失因子變大，其耗散振動(dòng)能力也隨之變大。此外阻尼材料在應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)受到外部環(huán)境的影響，比如溫度。

3 不同阻尼材料對(duì)制動(dòng)尖叫的影響分析

3.1 前盤(pán)式制動(dòng)尖叫分析

根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)車(chē)輛制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中發(fā)生2600Hz左右的制動(dòng)尖叫，對(duì)其相關(guān)因素進(jìn)行分析，結(jié)果其初速度為50km/h，用0.2g減速度，制動(dòng)到車(chē)輛停止。在試驗(yàn)過(guò)程中為了準(zhǔn)確分析其尖叫發(fā)生機(jī)制，在Link3000制動(dòng)噪音試驗(yàn)臺(tái)，按照SAE2521程序，再現(xiàn)制動(dòng)尖叫。通過(guò)對(duì)車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程的分析，決定應(yīng)用HyperMesh 13.0軟件建立制動(dòng)卡鉗，制動(dòng)盤(pán)，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(duì)制動(dòng)尖叫的改善

汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的測(cè)評(píng)一般發(fā)生在實(shí)車(chē)評(píng)價(jià)過(guò)程中，此時(shí)汽車(chē)的生產(chǎn)基本完成，如果再次進(jìn)行大幅度修改往往操作難度較大，而且工期較長(zhǎng)，耗費(fèi)資金較大，基于此，針對(duì)出現(xiàn)的盤(pán)式制動(dòng)器尖叫一般通過(guò)最小幅度的改進(jìn)措施來(lái)消除制動(dòng)尖叫。根據(jù)汽車(chē)設(shè)計(jì)方案，一般對(duì)汽車(chē)進(jìn)行對(duì)應(yīng)改進(jìn)操作。當(dāng)前針對(duì)汽車(chē)制動(dòng)尖叫的處理，往往是針對(duì)尖叫產(chǎn)生的摩擦部位的構(gòu)件進(jìn)行處理或者調(diào)換，可以通過(guò)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(dāng)前在實(shí)踐過(guò)程中多采用的阻尼材料包括MS1505和MS6105，其中MS6105的應(yīng)用效果較好。利用這種材料替代不銹鋼消音片以后，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，制動(dòng)過(guò)程中無(wú)尖叫發(fā)生。在實(shí)車(chē)路試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，車(chē)輛也沒(méi)有發(fā)生制動(dòng)尖叫，這說(shuō)明MS6105具有良好的使用效果，能夠有效消除汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的尖叫。

4 小結(jié)

盤(pán)式制動(dòng)器尖叫是汽車(chē)在駕駛過(guò)程中經(jīng)常遇到的一個(gè)噪音問(wèn)題，歷來(lái)受到消費(fèi)者和生產(chǎn)廠(chǎng)家的高度重視。針對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器尖叫的研究不斷深入，分析認(rèn)為制動(dòng)尖叫是由摩擦引起制動(dòng)器各構(gòu)成件耦合模態(tài)參數(shù)之間的差異，進(jìn)而引起系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致噪音產(chǎn)生。

在應(yīng)用阻尼降噪的過(guò)程中，需要充分考慮到粘彈阻尼的損失因子變化，因?yàn)閾p失因子在汽車(chē)制動(dòng)尖叫發(fā)生過(guò)程中具有關(guān)鍵作用，此外這種變化還會(huì)對(duì)汽車(chē)整體系統(tǒng)的不穩(wěn)定系數(shù)產(chǎn)生影響。在具體實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用高損失因子的粘彈阻尼消音片，控制相關(guān)影響因素然后分別進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)和實(shí)車(chē)驗(yàn)證，結(jié)果顯示阻尼降噪操作能夠有效消除盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)尖叫。這種操作能夠有效降低汽車(chē)路試過(guò)程中制動(dòng)尖叫，提高應(yīng)用效果，有助于控制開(kāi)發(fā)成本，對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家具有重要意義。此外應(yīng)用阻尼降噪的過(guò)程中，需要充分考慮消音片的材料特性，這是因?yàn)椴煌膿p失因子的粘彈消音片其實(shí)際應(yīng)用效果不一樣，而且對(duì)于系統(tǒng)的不穩(wěn)定度影響也才存在較大差異。

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