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淺析盤式制動器制動噪音

文檔作者：楊亞東文檔來源：吉利汽車研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月27日
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學(xué)術(shù)
淺析盤式制動器制動噪音
311228吉利汽車研究院浙江杭州一楊亞東
摘要
車輛需求的增加，帶動了汽車業(yè)的發(fā)展，汽車制i
復(fù)雜，不僅是自身問題的因素，也是其他因素的影響。
在汽車行業(yè)發(fā)展的過程中， 汽車的安全性
能、制動性能等是汽車行駛安全的保障。在汽
車制動過程中發(fā)出的噪音主要是指汽車制動尖
叫、短暫的低沉音等，制動噪音的產(chǎn)生具有突
發(fā)性、隨機(jī)性、間歇性。制動器制動噪音的產(chǎn)生，
影響周圍環(huán)境及行車的舒適性等，在汽車設(shè)計(jì)
研究中，需要加強(qiáng)制動器制動噪聲的研究。
1．制動器制動噪音產(chǎn)生的機(jī)理
在汽車制動的過程中，制動器通過摩擦片
與制動盤或制動鼓之間的摩擦，將汽車的動能
轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，釋放到空氣中。在制動器不工作時(shí)，
摩擦片與制動盤或制動鼓之間會保持一定的間
隙，使得汽車的車輪可以自由的旋轉(zhuǎn)。
盤式制動器， 又稱為碟式制動器，主要由
制動盤、分泵、制動鉗、油管組成，具有散熱
快、結(jié)構(gòu)簡單、耐溫性能好、制動效果穩(wěn)定等
多種優(yōu)勢，故在汽車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用廣
泛。其制動盤暴露在外，在工作的過程中，制
動器對制動盤產(chǎn)生的壓力較高，可以將水?dāng)D出，
加上制動器襯墊對制動盤的擦拭作用以及制動
盤的旋轉(zhuǎn)離心作用， 所以盤式制動器的排水性
能較好 。
雖然盤式制動器有壽命長、性能好等優(yōu)勢，
但是在其工作的過程中， 因?yàn)橹苿幼饔?，會產(chǎn)
生制動噪音。制動噪音的產(chǎn)生，會影響汽車乘
車人員的乘車舒適性和安全性， 同時(shí)噪音還影
響人們的身體健康。
2．盤式制動器的制動噪音
隨著盤式制動器在汽車制動系統(tǒng)中的廣泛
應(yīng)用，盤式制動器的制動噪音引起了人們的關(guān)
注。制動噪音的產(chǎn)生，影響著人們的健康，以
及乘車人員的舒適性，為了降低汽車盤式制動
器的制動噪音，改善城市環(huán)境， 需要加強(qiáng)汽車
制動噪音的消減研究。
早在上世紀(jì)三十年代人們就開始研究制動
噪聲問題， 并形成多種用于解釋制動噪聲機(jī)理
的理論， 積累了不少基于這些理論的解決特定
問題的工程實(shí)用方法和分析問題的各種理論模
型，但迄今為止對制動噪聲的研究從發(fā)生機(jī)理
到分析方法仍未取得一致的結(jié)論。
不同的研究者對制動噪聲有不同的分類、，
但頻率是各種文獻(xiàn)分析制動噪聲時(shí)普遍采用的
基本特征參數(shù)。一般根據(jù)制動器部件振動頻率
5O Machine China中國機(jī)械
及舒適性，有較大的影響，隨之產(chǎn)生的汽車制動噪聲則更為
桑音以及相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。
的頻段將制動噪聲分成三類：低頻振動噪聲、
低頻尖叫和高頻尖叫。
低頻制動噪聲的頻率在100～ 500Hz之間，
它又可進(jìn)一步分為Groan、Hum、Moan等。“Groan”
或“Creep groan” 的頻率在200～ 500 Hz左
右，配有自動擋的車在較低車速制動時(shí)易發(fā)生
這類噪聲，其特點(diǎn)為一連串有節(jié)奏的振動，一
般認(rèn)為這種振動是由粘一滑引起的自激振動或
車體結(jié)構(gòu)的共振引起的，其潛在影響因素不僅
涉及制動器組件的阻尼、剛度和接觸界面的壓
力分布，還包括摩擦材料的具體組份和動靜摩
擦系數(shù)之差。Hum和Moan的振動頻率在100～
400Hz之間。對于Hum，一般認(rèn)為汽車高速時(shí)，
由于制動盤的熱變形產(chǎn)生的制動遲滯引起的；
對于Moan， 則認(rèn)為在車輛低速(2～ 20km／h)
輕微制動或制動轉(zhuǎn)向和非制動轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生， 其
潛在影響因素包括：對偶件間和卡鉗與摩擦片
間的壓力分布狀況；非制動拖滯力矩等。
低頻尖叫的頻率在1～ 3kHz之間； 高頻率
尖叫的頻率在2～ 16KHz之間或上限到人耳聽
力的極限。在制動引起的振動噪聲中，尤以這
部分頻率在1～ 16kHz之間的制動尖叫聲最折
磨人的聽覺，它嚴(yán)重影響車輛的舒適性和環(huán)保
品質(zhì)。為此， 很多學(xué)者對制動尖叫進(jìn)行了大量
的研究，然而至今仍未對制動尖叫的產(chǎn)生機(jī)理
形成統(tǒng)一的認(rèn)識。其原因除了汽車工業(yè)的激烈
競爭限制了研究工作的公開發(fā)表和交流之外，
更關(guān)鍵在于制動系統(tǒng)是典型的摩擦學(xué)系統(tǒng)，制
動噪聲問題不僅與經(jīng)典的摩擦學(xué)振動理論、自
身結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的工況條件有關(guān)，還與制動過程
中對偶件接觸界面間的各種物理和化學(xué)變化有
關(guān)，而制動中產(chǎn)生的各種界面膜又會直接影響
制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
過去通常認(rèn)為制動噪聲的產(chǎn)生主要是由制
動器的結(jié)構(gòu)因素引起的自激振動， 因此大多數(shù)
學(xué)者基于動力學(xué)分析，通過改變制動器部件的
質(zhì)量、剛度、阻尼或部件耦合關(guān)系等消除制動
振動噪聲，而忽視摩擦材料及其接觸界面的特
性對制動噪聲的影響， 從而造成效果不佳。近
二十多年來， 隨著電子顯微技術(shù)和測試材料表
面力學(xué)性能的納米壓痕技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了人
們從摩擦材料組份和摩擦表面的微觀特性(包
括第三體)等方面研究制動噪聲問題。因此，
在進(jìn)一步分析制動器結(jié)構(gòu)的同時(shí)，研究摩擦材
料的各組份和其表面微觀特性，開發(fā)出高性能
的， 既滿足制動性能， 又降低或抑制制動噪聲
的摩擦材料成為了改善制動噪聲的發(fā)展趨勢。
在盤式制動器設(shè)計(jì)中，配置好的制動器摩
擦片，在保證其具有充足的制動扭矩下，可以
降低制動摩擦片的摩擦系數(shù)，通過降低摩擦系
數(shù)， 降低制動噪音。汽車行駛的環(huán)境不同， 制
動周期也就不同，汽車制動溫度和制動壓力也
不確定，進(jìn)而為汽車行駛中，制動噪音的產(chǎn)生，
增加了很多不確定的因素，制動摩擦材料在汽
車高溫制動后，會在摩擦片工作表面上形成一
層堅(jiān)硬的膜， 在汽車制動的過程中，信號測定
的結(jié)果是高頻振動增加，這是產(chǎn)生制動噪音的
一個因素。所以在盤式制動器制動噪音的研究
中， 也可以從制動溫度等方面考慮， 降低制動
噪音。
盤式制動器的制動盤與摩擦片的尺寸、材
料，在降低制動噪音中，無法實(shí)現(xiàn)改變設(shè)計(jì)，
降低制動噪音， 只能從原材料的配方上進(jìn)行入
手。在摩擦片制作中，材料的性能要求高，要
保證摩擦片的密度，密度較小的摩擦片制品，
其氣孔率較高，氣孔與孔隙可以發(fā)生阻尼作用，
可以有效的通過吸收來降低制動器制動過程中，
產(chǎn)生的制動振動，所以在一定程度上，可以降
低制動噪音 。
盤式制動器在汽車設(shè)計(jì)、制造的過程中，
廣泛的應(yīng)用，在汽車制動的過程中， 噪聲產(chǎn)生
的影響因素有多種，制動器的設(shè)計(jì)、摩擦片制
作材料的配比、制動溫度、制動壓力、環(huán)境等
都是制動噪音產(chǎn)生的影響因素。想要從根本上
解決制動器制動噪音的問題， 需要全面的分析
考慮各種影響因素，加強(qiáng)盤式制動器設(shè)計(jì)優(yōu)化
改造，降低制動噪音。
參考文獻(xiàn)：
[1]王大鵬．盤式制動器制動噪聲分析與研
究[D]．河北科技大學(xué)，2012．
[2]高昱斌，陳燎，盤朝奉，楊路． 菜
微型車盤式制動器制動噪聲分析[J]． 河南科技
大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014(05)：29 32+36．

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