復模態(tài)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(huán)耦合誘發(fā)、制動器各組成部件動態(tài)參數(shù)匹配不當引起的自激振動。復模態(tài)分析能夠通過建立閉環(huán)耦合系統(tǒng)模型，查找出系統(tǒng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)，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(tài)分析，并結合實際問題，介紹了復模態(tài)分析的應用。

1 制動復模態(tài)分析

使用有限元分析軟件建立制動鉗、盤耦合摩擦閉環(huán)系統(tǒng)模型 (圖1)。

在該模型相互作用關系中，體現(xiàn)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(tǒng)阻尼比(圖2)，找出結構不穩(wěn)定模態(tài)［2］。

分析顯示系統(tǒng)在6 555 Hz下阻尼比較大，存在一個不穩(wěn)定模態(tài)。

2 制動異響問題實車測試

仿真的制動器總成系統(tǒng)在實車制動中發(fā)生明顯尖叫性制動異響問題，采用LMS振動噪聲數(shù)據(jù)采集設備進行測試，數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)制動器異響問題發(fā)生頻率段為6 600 Hz左右，測試處理數(shù)據(jù)見圖3。

通過實車測試可以說明制動復模態(tài)分析的有效性，表明不穩(wěn)定模態(tài)容易在制動時被激發(fā)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(wěn)定模態(tài) (6 555 Hz)進行分析，發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)采集設備對制動盤進行錘擊模態(tài)試驗，發(fā)現(xiàn)制動盤確實在6 600 Hz下存在一階模態(tài)。分析認為制動盤是引起制動器總成6 555 Hz下不穩(wěn)定模態(tài)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(tài)特征。仿真顯示:制動復模態(tài)該頻率不穩(wěn)定模態(tài)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(tǒng)復模態(tài)研究，分析顯示:阻尼比較大的不穩(wěn)定模態(tài)容易在制動過程中被激發(fā)產生異響。復模態(tài)分析可以對制動器系統(tǒng)不穩(wěn)定部件進行識別，找到結構中不穩(wěn)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(huán)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(tài)分析的應用［J］.科技信息，2014(6):238.