磁场对汽车盘式制动器摩擦噪声的影响规律及机理研究

摘要

制动器摩擦噪声广泛存在于各类车辆，严重影响汽车制动NVH性能和驾乘舒适性，给城市带来了噪声污染，已经成为整个汽车行业亟需解决的难题。摩擦学研究表明，摩擦副的微观特性是引起摩擦噪声的主要原因之一；磁场可在一定程度降低摩擦噪声。但是目前关于磁场对制动摩擦噪声影响的研究较少，缺少关于磁场对盘式制动器摩擦噪声影响的研究。因此，开展磁场对汽车盘式制动摩擦噪声的影响规律及机理研究，对于改善汽车制动NVH性能、降低摩擦噪声污染具有重要理论意义和实用价值，同时也可为其他领域摩擦噪声治理提供参考。 本文以汽车盘式制动器为研究对象，以主动抑制制动器摩擦噪声为研究目标，通过开展试验探索和理论分析，研究了磁场对制动器摩擦噪声的影响规律及机理。首先，搭建了盘式制动器磁场环境，研制了盘式制动器声-振试验台架，设计了制动器摩擦噪声测量系统，为研究磁场对制动器摩擦噪声提供了必备的试验手段。其次，提出了制动摩擦噪声表征参数集并开展大量制动器声-振试验，掌握了制动压力与制动初速度对制动摩擦噪声的影响规律，研究了制动摩擦噪声发生机理；结果表明，低制动初速度与高制动压力下制动摩擦噪声发生率与声压级较高，同时，摩擦力的波动是引起制动噪声的直接原因，摩擦片的剧烈磨损是引起制动摩擦噪声的根本原因。再次，通过开展磁场下的制动摩擦声-振试验，研究了磁感应强度与磁场频率对噪声的影响；结果表明，磁场具有降低摩擦噪声的作用，磁感应强度越大抑制摩擦噪声效果越明显；低频磁场降低制动噪声，高频磁场增强制动噪声。最后，借助光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）开展微观分析试验，基于磁场摩擦学机理，研究了磁场对制动摩擦噪声的抑制机理；结果表明，磁场的减磨稳摩作用是其降低盘式制动器摩擦噪声的主要原因，磁场对磨屑的吸引与细化也可降低摩擦噪声；磁场吸附氧原子，形成具有润滑作用的氧化膜，增加了摩擦系统的稳定性，在一定程度上降低了摩擦噪声。通过以上研究，本文掌握了磁场对汽车盘式制动器摩擦噪声的影响规律及抑制机理，为今后发展基于磁场的制动器降噪策略提供了理论支撑。

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