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，發現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境下不同條件下都會發生，而且每次發生條件和環境都存在不同，也就是說，盤式制動器的尖叫每一次發生的條件都不一樣，這使得工作人員難以在實驗環境中準確模擬其尖叫過程，另一方面，車輛之間發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境下發生尖叫的方式也不一樣，因此很難再現其發生過程，具體研究過程中，需要將盤式制動器尖叫的發生環境都納入考慮范圍。

雖然針對盤式制動器尖叫的發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生機理的統一結論。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，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存在較大波動，那么在制動過程中更容易出現尖叫問題。

2 粘彈阻尼材料的阻尼損失因子對系統不穩定性的影響

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生機制，在Link3000制動噪音試驗臺，按照SAE2521程序，再現制動尖叫。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，提取系統非穩態模態。

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生。在實車路試實驗過程中，車輛也沒有發生制動尖叫，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參數之間的差異，進而引起系統不穩定導致噪音產生。

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的不穩定系數產生影響。在具體實驗環節，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，而且對于系統的不穩定度影響也才存在較大差異。

參考文獻：

[1]夏祖國，蔣麗瓊，史建鵬，劉浩.盤式制動器制動尖叫CAE分析及其解決方案[J].汽車科技，2015（01）：2630.

[2]孫國輝，侯俊，張杰，過學迅，馬力.抑制盤式制動器振動噪聲的阻尼層研究[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2010，32（06）：954957.

[3]徐開學.基于摩擦片的冷態制動噪聲對策方法研究[J].機械工程師，2017（03）：4953.