引言

鼓式制動器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業生產廠家無錫九環2022年5月16日訊  制動噪聲是汽車行業內較為關注的品質問題，同時也是行業內難點課題。在汽車制動時，制動噪音通過底盤系統與車身傳輸到駕駛艙，其噪音影響駕駛員的駕駛感。制動噪音具有不可重復性、隨機性、時變性、瞬時性、間歇性和不確定性，其產生機理十分復雜，不同制動器的結構特征、裝配精度、摩擦片的磨損、制動盤厚薄差等都影響著制動噪聲的產生；相同的制動器，在不同的溫度、濕度、制動力、車速下制動，也會形成不同的頻次制動噪音。分析制動噪音，主要是通過自激振動理論進行分析，即制動噪聲是由摩擦耦合引起和制動器各部件的模態參數匹配不當導致系統不穩定性，從而產生自激振動，形成制動噪音，制動噪音的頻率從幾十赫茲到上萬赫茲，根據不同頻率的噪音進行優化，改變整車駕駛樂趣。

1 制動噪音產生機理

盤式制動器系統本身是非線性、時變系統，同時存在大量的不確定因素。例如摩擦表面由于磨損會產生材料碎屑、硬化薄膜，這些因素的產生、變化以及移除是不確定的或難以確定的，而這些因素會對接觸剛度、摩擦特性產生影響，進而影響到系統的動力學特性，同時材料的老化效應也是難以預測的，而老化效應也對系統的動力學特性也產生影響，制動噪音產生機理如下 ^[1]：①制動盤與摩擦片接觸區域的瞬時作用產生沖擊性激勵；②強沖擊激勵和弱部件模態耦合、弱沖擊激勵和強部件模態耦合產生制動尖叫；③制動器結構動態參數匹配不當；④制動器結構摩擦閉環耦合系統不穩定。

制動噪音可以分為低頻與高頻噪音，低頻噪音主要由制動盤面外模態和制動鉗體、制動鉗支架、摩擦片等部件的模態耦合；而高頻噪音則主要由制動盤面外模態與摩擦片模態的耦合，摩擦片和制動盤相互作用，除了剛體振動外還發生彈性振動，并且彈性振動是制動尖叫的根源，它們之間運動的耦合對產生制動噪音起到重要作用。

2 制動噪音分類

1. Shudder（judder）（5～100HZ）：制動時常見的一種噪音，主要由車輛的懸架系統和轉向系統共振造成。由輪胎壓力變化，引起部件不平衡轉動和制動扭矩偏差造成，其抖動的感覺與共振的頻率大小，與車輛本身的敏感性（傳動路徑、子系統的共振頻率及阻尼特性）有關系 ^[2]。

2. Moan（小于500Hz）：該類型噪音在車速很低時易出現，在很小或者沒有制動壓力，或制動轉向或非制動轉向時產生。通常與制動部件、軸以及懸架系統的剛性、制動與懸架裝置之間處于鎖死狀態、摩擦片和制動盤以及制動鉗與摩擦片的壓力分布和非制動拖滯力矩有關。

3. Groan（小于600HZ）：通常坐在駕駛室的駕駛員能感覺到，車身隨制動前傾時，在自動檔車很容易發生，噪音為一連串的有節奏的震動。這種連續有節奏的震動是由于摩擦片和制動盤間的蠕動，出現幾率低，主要因素為摩擦片熱變形、摩擦片與制動盤之間以及摩擦片與制動鉗之間的壓力分布、制動盤變形、摩擦力與車速、卡鉗剛性、軸套剛性相關。

4.  Squeal（1000～3000Hz）：由制動器與懸架系統的各零部件之間固有頻率耦合引起的。

5.  Middle Frequency Squeal（3000～6000Hz）：該類型噪音一般是由制動系統不穩定引起的，通常與摩擦片配方、制動盤結構及材質關系密切，也與整車懸架系統有一定的關系，發生幾率高。

3 制動噪音匹配方案

主要內容如下幾點：①消除激發噪聲的源頭（摩擦片增加倒角、摩擦材料配方優化、消音片匹配）；②增加阻尼，摩擦材料加底料（減震層），制動盤和加減震片，制動鉗增加諧振塊；③改變摩擦片與制動盤接觸面的壓力分布；④更改制動盤彈性模量；⑤改善制動盤厚薄差；⑥更改摩擦片摩擦系數；⑦改變制動盤熱容量；⑧優化制動盤內外面模態；⑨優化制動盤的散熱形式和熱變形；⑩優化制動系統各個部件的固有頻率，避免產生頻率耦合；11減少制動時，產生的制動拖滯力矩；12優化噪音傳遞路徑；13優化制動鉗的布置形式；14增加汽車隔音材料（吸引材料包括尼龍、人造絲、聚酯等）。

結束語

制動噪聲機理復雜，不能依據一個模型進行分析并解決，需做大量的試驗進行驗證。相同的制動器在不同的工況下產生的噪音會有不同機理，根據制動噪音頻率的不同進行細化分析，確定噪音產生的根本原因，進行噪音優化，并增加試驗基數，防止解決方法偶然性，制造噪音涉及到材料學、力學、熱學、摩擦學等學科，屬于多學科交叉研究領域，影響因素多，需要不斷的探索，促進制動噪音機理的研發 ^[3]。

作者：吳天玉

單位：長城汽車股份有限公司技術中心