汽车制动盘和制动衬垫的振动特性的数值研究[外文翻译].doc

汽车制动盘和制动衬垫的振动特性的数值研究

摘要—基于有关汽车制动器的振动和噪声方面的各种研究，建立了一个制动盘和制动垫的四自由度的非线性动态模型，并分析了振动系统在平衡点附近的稳定性。最终使用数值法来研究学习制动压力、形状参数和制动盘的初速度对制动盘和制动衬垫的振动参数的影响。计算结果表明，随着制动压力的增加或者制动盘初速度的减小，切线方向的振动会减小，多种形状参数有非常复杂的非线性动态特性，但法线方向上的振动没有明显变化。

关键词—制动噪声，制动盘和制动垫，模型，非线性动态

1.引言
众所周知，制动系统对汽车的安全来说是非常重要的，在制动过程中产生的振动和噪声主要可以被分为三类：振动，呿吟和长而尖的声音。一般来说，人们可以通过方向盘和制动盘的振动可以感觉到100赫兹以下的汽车振动；尖声是可以听得见的频率在1千到16千赫兹之间的连续刺耳的噪音。通常称那些频率在500赫兹以内的振动和噪声为呿吟。通过许多的实验研究表明，制动呿吟最容易在两种情况下发生，一种情况是在汽车由静止启动，制动盘缓慢放松时候；另一种情况是低速行驶的汽车要完全停下来时，制动力缓慢加载到制动盘上时候。制动呿吟经常发生在装有自动变速器的汽车上，偶尔也会在装有手动变速器的汽车上发生。
从目前已近公布的材料来看，现在的学者对研究制动噪音机制有一项基本的共识：制动盘和摩擦衬垫间存在粘滑现象。由于速度的影响，静摩擦系数要大于动摩擦系数。当制动盘和摩擦衬垫交替处于完全接触和部分接触状态或者粘合和滑动状态时，经常发生制动呿吟。目前，大部分对制动呿吟方面研究都是基于二自由度模型，重点在制动盘和摩擦衬垫的交界面处切线方向的振动。但是，制动钳的振动受到法向振动的影响，所以，制动盘与摩擦垫片间的法向振动就不应该被忽略。在这篇文章中，振动参数和影响因素都被考虑了。从作者的知识了解来看，这篇论文中所使用的4自由度非线性动态模型是全新的。

2.四自由度的模型
图1所示的是制动盘和垫片的4自由度非线性动力学模型。其中的参数定义如下：
—制动盘与制动钳之间的刚度，N/m
—制动盘与制动钳之间的阻尼系数，Ns/m
—制动盘与制动垫片之间的刚度，N/m
—制动盘与制动垫片之间的阻尼系数，Ns/m