新型复合材料盘式刹车片的减振降噪机理研究

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1、新型复合材料盘式刹车片的减振降噪机理研究擦材料生产厂家先后引进国外配方和设备，积极丌展新型无石棉摩擦材料的研究，特别是成功研制了半金属摩擦材料，这是国内唯一被研制推广应用的无石棉摩擦材料口。5】，大大加快了进口车的国产化进程。但国内摩擦材料行业的生产自动化、智能化程度还很低，过多地依赖人工控制，突出存在产品质量不稳定和废品率高等问题。目前国内汽车制动摩擦材料主要是生产和使用钢纤维增强的半金属摩擦材料。半金属摩擦材料存在密度相对较大，易引起制动尖叫和振颤，易锈蚀，锈蚀后发生粘连影响汽车换档分离，并加剧磨损和损伤对偶等缺点。1．2国内外汽车制动振动与噪声的研究现状1．2．1汽车制动振动与

2、噪声汽车噪声主要包括发动机噪声、传动噪声、制动噪声、轮胎噪声及喇叭噪声等。在这些噪声中，制动噪声又是主要的噪声源之一。制动噪声是由于制动器工作中发生振动造成的。这种振动噪声主要是由于摩擦片和制动盘(或鼓)接触恶化、摩擦片和制动盘(或鼓)I'BJ的摩擦系数随滑动速度而变化等引发的【6】。振动一般首先发生于制动摩擦片，而后刚度较小的制动鼓和底板被加速，形成较大的声源。同时，制动摩擦片与制动鼓(盘)问的摩擦力不断变化，制动构件受到该持续交变力作用而产生自激振动，发出连续噪声。制动噪声具有高频的性质，其频率范围多在1----8KHz之内，并且噪声声级较高，最高时可达120DB左右，所以入耳感

3、到的是一种难以忍受的“尖叫声”【71。根据频率范围，可以将制动噪声分为低频振颤噪声和高频尖叫噪声两类。制动噪声按照入耳能够分辨的可分为五种：1)f1]lj动频率在几百Hz到一万Hz间的长尖声称“婴啼”声；2)在停车的一刹那发出的声音称“鼠叫声”：3)像用钢丝刷在会属上刷动发生的声音称“丝刷”声；4)一百赫兹范围内发出的呻吟声称“湿靴”声；5)Lh数赫兹到十赫兹的高频冲击的断续振颤称为“燕叫声”。1．2．2汽车制动振动与噪声的研究现状制动摩擦噪声是汽车制动过程中由于制动副摩擦引起制动器等部件振动而产生的。制动器的振动包括摩擦材料特性引起的摩擦振动和机械部件振动引起的部件振动【&911制

4、动副间的摩擦振动制动时干摩擦接触物体间的摩擦力增大，使摩擦接触表面的瞬问摩擦系数增大，在制动力2北京jI：商大学硕士学何论文作用下接触比压增加，瞬间温度突然升高，接触表面出现局部凸起点“粘着’’与“分离’’，引起摩擦特性发生变化：接触面比压的增大而使摩擦材料磨损增加，因而摩擦副各构件间相对位置发生变化，从而出现振动，在高速强制制动时，这种振动尤为剧烈。摩擦振动与摩擦材料的硬度、气孔率、粘弹性、摩擦系数——温度关系曲线、摩擦系数——速度关系曲线等参数有关。摩擦振动的趋势随着表面接触压力的增加而增加，也随着摩擦材料的表面温度的升高而加强。相对滑动速度增加时，摩擦系数也随着变化，因而出现振

5、动噪声的可能性也会增加。摩擦系数——速度曲线的负斜率是产生制动噪声的明显参数之一。2制动副的部件振动制动器部件的摩擦振动是由于作为相对速度函数的摩擦系数变化的结果，而相对速度又产生于制动衬片、摩擦表面(盘或鼓)和机械系统的阻尼器之间，当两摩擦表面的相对速度增加时，若摩擦系数减少，则产生摩擦振动，引起部件的振动而发出噪声。当接触的部件由于摩擦而发生磨损后，其间隙增大也会引起部件振动。摩擦部件的振动也与负载的大小有关，当负载达到足以使摩擦片和制动盘(或鼓)的结构尺寸变化时，以及弹性力引起摩擦片和制动器作瞬间的脱离时，整个有关联的机械系统就会产生轻微的变形，一旦摩擦片和制动器脱离啮合，机械

6、系统的弹性力就会很快的使摩擦片和制动盘(或鼓)恢复到原来的状态而在两接触表面产生较低的摩擦，所有的零部件又几乎恢复原状，而这一过程重复下去，将使制动器产生振动，制动频率的大小取决于支持制动衬片恢复原位这一机械系统的等效质量和弹簧常数。研究者们最初把研究的重点放在摩擦片与制动盘的摩擦特性方面，这一阶段主要有两种主导理论。第一种理论把制动尖叫归因于摩擦副的摩擦特性，基于此理论的研究，可以把制动尖叫简单地归结为当静摩擦系数大于动摩擦系数或动摩擦系数f随相对滑动振动问题110。81。但实际情况表明，即使相同的摩擦副，用于不同结构的制动器，发生尖叫的倾向也大不相同。于是产生了第二种理论，即Sp

7、raigSplip理论，SpraigSplip理论解释了当摩擦系数为常数时，仅因摩擦副的几何特性选择不当，便可导致系统自激振动的产生。这一理论进一步发展，形成了几何特性耦合理论。虽然简单模型可以解释制动尖叫的产生，但很难解决具体的实际问题。进入80年代，研究者们己不再单纯地从简单的物理模型出发研究制动尖叫的问题，人们开始试图通过对实际制动器结构建立动力学模型，从理论上对制动尖叫问题进行定性乃至定量的分析。这一阶段较成熟的观点认为制动尖叫是由摩擦闭环耦合诱发