复模态分析在制动异响问题解决中的应用

赵静海，李国鹏，王德宸

(长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000)

0 引言

汽车制动过程中产生的制动噪声是一个复杂的动力学问题。制动尖叫是由摩擦闭环耦合诱发、制动器各组成部件动态参数匹配不当引起的自激振动。复模态分析能够通过建立闭环耦合系统模型，查找出系统中的不稳定状态，被广泛应用于汽车制动异响问题的分析中。文中进行制动复模态分析，并结合实际问题，介绍了复模态分析的应用。

1 制动复模态分析

使用有限元分析软件建立制动钳、盘耦合摩擦闭环系统模型 (图1)。

在该模型相互作用关系中，体现出制动钳钳体、钳架之间的滑动关系，摩擦片与钳架、钳体之间的接触关系以及摩擦片与制动盘之间的摩擦接触。在载荷设置模块中约束制动盘安装孔、钳架安装孔的平动自由度，在制动油缸和钳体之间施加相互作用力。在分析结果中提取结构的复特征值和系统阻尼比(图2)，找出结构不稳定模态［2］。

分析显示系统在6 555 Hz下阻尼比较大，存在一个不稳定模态。

2 制动异响问题实车测试

仿真的制动器总成系统在实车制动中发生明显尖叫性制动异响问题，采用LMS振动噪声数据采集设备进行测试，数据处理后发现制动器异响问题发生频率段为6 600 Hz左右，测试处理数据见图3。

通过实车测试可以说明制动复模态分析的有效性，表明不稳定模态容易在制动时被激发而产生制动异响。

3 制动异响问题真因查找与改进

针对不稳定模态 (6 555 Hz)进行分析，发现制动盘在制动盘面上存在波浪形振型，如图4所示。

采用LMS振动噪声数据采集设备对制动盘进行锤击模态试验，发现制动盘确实在6 600 Hz下存在一阶模态。分析认为制动盘是引起制动器总成6 555 Hz下不稳定模态的主要原因。

针对制动盘问题，调整制动盘结构，将制动盘内通风结构改为外通风结构，改变制动盘模态特征。仿真显示:制动复模态该频率不稳定模态消失，实车测试制动异响问题得到解决。

4 结束语

针对制动异响问题，采用有限元仿真方法进行制动系统复模态研究，分析显示:阻尼比较大的不稳定模态容易在制动过程中被激发产生异响。复模态分析可以对制动器系统不稳定部件进行识别，找到结构中不稳定因素，并通过调整解决制动异响问题。

【1】朱新潮，管迪华.鼓式制动器噪声的结构间环耦合理论模型［J］.清华大学学报:自然科学版，1994，34(2):25 －33.

【2】康少峰，郝君起.制动尖叫问题中复模态分析的应用［J］.科技信息，2014(6):238.