基于有限元分析与台架试验的某型轿车盘式制动器减振降噪研究

摘要

汽车盘式制动器在工作时，极易产生一种使人耳极不舒服的噪声，我们称这种噪声为制动尖叫。一方面，制动尖叫不仅会影响驾驶员对汽车的正常操作，还会对外界环境造成相当的噪声污染;另一方面，制动尖叫的存在也是汽车整体品质的一种破坏。然而，制动尖叫的发生机理本身又异常复杂，时至今日仍没有统一的定论。为此，关于制动尖叫噪声的抑制成为整车厂及零部件制造商迫切需要解决的重点和难点问题。
　　本文从实验和数值模拟两个方面，研究汽车盘式制动器的制动噪音及其抑制问题。实验方面，利用某汽车研发中心搭建的盘式制动器制动试验台（LINK3900制动试验台），严格按照美国机动车工程师协会认证的SAE J2521，SAE J2522制动试验标准，模拟试验了某型轿车盘式制动器在多种工况下发出制动尖叫噪声的情况。针对试验过程中所获得的大量数据。一方面，基于现有的几类主流汽车制动尖叫噪声理沦，定性讨论了该型轿车盘式制动器发生制动尖叫的机理，另一方面，定量获得了噪声频率与摩擦系数，环境温度，制动速度，驱动扭矩等变化量之间的数学关系。数值模拟方面，基于ANSYSWorkBench商用CAE软件，对该型盘式制动器总成、零件间的配合体、以及零件等进行了高仿真度的有限元模态分析，从模态耦合的角度对制动噪音的发生进行了模拟和解释。最后，基于试验和仿真所提示的可能影响制动噪音发生的各类因素，给出了针对盘式制动器进行设计改进的若干措施，以实现减振降噪的目的。这些措施具体包括，对制动器各零部件的材料进行优化改进，对制动器各零部件的结构形式进行优化改进，特别是消除制动盘、制动衬片及制动钳等结构方面存在的缺陷等。针对改进后的几个典型制动器模型，ANSYS WorkBench的模拟结果显示了明显的减振降噪效果。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 引言

1．2 振动噪声的定义

1．3 振动噪声的危害

1．4 国内外对制动器振动噪声的研究现状

1．5 噪声产生原因的推测

1．6 本文拟解决的问题

2 制动噪声产生机理及有限元分析基本理论

2．1 盘式制动器的分类

2．2 盘式制动器的特点

2．3 盘式制动器的受力分析

2．4 振动与噪声之间的关系

2．5 四种基本噪声机理研究

2．6 有限元结构振动分析的基本原理

3 制动噪声试验部分

3．1 试验目的

3．2 试验设备组成及试验方案

3．2．1 试验设备组成

3．2．2 试验方案

3．3 技术参数

3．4 实验操作

3．4．1 制动器在台架上的安装

3．4．2 噪声的测量

3．5 数据分析与计算

3．5．1 制动效能的计算

3．5．2 噪音发生的绝对百分比计算

3．5．3 制动操作的分类

3．6 信号数据的采集

3．7 实验数据结果分析

4 有限元仿真分析

4．1 制动器SolidWorks三维模型的建立

4．2 模态分析

4．2．1 有限元模态分析简介

4．2．2 盘式制动器盘片组合的模态分析

4．2．3 盘式制动器缸-片-盘组合的模态分析

4．2．4 盘式制动器钳-片组合的模态分析

5 利用模型进行降噪设计

5．1 盘式制动器控制振动噪声的方法

5．2 盘式制动器制动衬片的优化

5．3 盘式制动器制动盘的优化

5．4 盘式制动器制动钳体的优化

5．5 盘式制动器整体系统的减振降噪

5．5．1 整体系统的振动噪声理论分析

5．5．2 整体降噪方案分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢