復模態分析在制動異響問題解決中的應用

趙靜海，李國鵬，王德宸

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

0 引言

汽車制動過程中產生的制動噪聲是一個復雜的動力學問題。制動尖叫是由摩擦閉環耦合誘發、制動器各組成部件動態參數匹配不當引起的自激振動。復模態分析能夠通過建立閉環耦合系統模型，查找出系統中的不穩定狀態，被廣泛應用于汽車制動異響問題的分析中。文中進行制動復模態分析，并結合實際問題，介紹了復模態分析的應用。

1 制動復模態分析

使用有限元分析軟件建立制動鉗、盤耦合摩擦閉環系統模型 (圖1)。

在該模型相互作用關系中，體現出制動鉗鉗體、鉗架之間的滑動關系，摩擦片與鉗架、鉗體之間的接觸關系以及摩擦片與制動盤之間的摩擦接觸。在載荷設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。在分析結果中提取結構的復特征值和系統阻尼比(圖2)，找出結構不穩定模態［2］。

分析顯示系統在6 555 Hz下阻尼比較大，存在一個不穩定模態。

2 制動異響問題實車測試

仿真的制動器總成系統在實車制動中發生明顯尖叫性制動異響問題，采用LMS振動噪聲數據采集設備進行測試，數據處理后發現制動器異響問題發生頻率段為6 600 Hz左右，測試處理數據見圖3。

通過實車測試可以說明制動復模態分析的有效性，表明不穩定模態容易在制動時被激發而產生制動異響。

3 制動異響問題真因查找與改進

針對不穩定模態 (6 555 Hz)進行分析，發現制動盤在制動盤面上存在波浪形振型，如圖4所示。

采用LMS振動噪聲數據采集設備對制動盤進行錘擊模態試驗，發現制動盤確實在6 600 Hz下存在一階模態。分析認為制動盤是引起制動器總成6 555 Hz下不穩定模態的主要原因。

針對制動盤問題，調整制動盤結構，將制動盤內通風結構改為外通風結構，改變制動盤模態特征。仿真顯示:制動復模態該頻率不穩定模態消失，實車測試制動異響問題得到解決。

4 結束語

針對制動異響問題，采用有限元仿真方法進行制動系統復模態研究，分析顯示:阻尼比較大的不穩定模態容易在制動過程中被激發產生異響。復模態分析可以對制動器系統不穩定部件進行識別，找到結構中不穩定因素，并通過調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構間環耦合理論模型［J］.清華大學學報:自然科學版，1994，34(2):25 －33.

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