制动噪声及振动介绍

Brake Shudder < 100Hz
High Frequency Squeal
Groan Moan
LF Squeal
Wire Brush
500
1k
10 k
20 k
Hz
Shudder Groan/Moan LF squeal HF squeal
Pad Calliper
Rotor Knuckle Suspension Bearing
-表面处理
-紧固件 -材质/质量/ -材质/质量/ 阻尼特性 阻尼特性
-导向支架
-尺寸形状 -减振片
-活塞尺寸/材质
1.3.3 模拟制动尖叫时各部件的形态
10 modes 40 modes
100 modes 40 modes
1.3.4 制动盘动态模型
横波 切线运动
纵波 平面剪切
1.4 制动噪音 Groan
1. 制动噪音及振动介绍
1.1 声学基本术语
声 音: 由物体的振动所造成的,并经弹性界质以声波的方式将能量传送出. 频 率: 单位时间內质点振动的周数 (Hz)
声 压 : 振动强度(Pa)
0,00002 < p < 200 [Pa]
为避免以Pa来表达声音或噪音, 使用分贝(dB)这个标度。该标度以20μPa 作为参考 声压值，并定义这声压水平为0分贝.
现象产生的
1.4.3 造成 Groan 噪音的潜在因素
- 刹车片热变形 - 刹车片/制动盘之间以及刹车片/卡钳之间的压力分布 - 制动盘变形,即表面起槽,形成波纹及表面处理形态等 - 摩擦力与速度 - 卡钳刚度 - 轴套刚度
1.5 制动噪音 Moan
制动噪音Moan的特点 - 人耳可以听到的这类噪音为小于 500Hz - 通常与制动部件、轴以及悬挂系统的刚性有关
Moan 的发生条件 - 车速较低 - 很小或者没有制动压力 - 制动转向或非制动转向时
Moan 噪音发生的潜在原因 - 制动与悬挂装置之间处于锁死状态 - 刹车片和制动盘以及卡钳与刹车片的压力分布 - 非制动拖滞力矩
1.6 制动抖动Shudder
•主要由悬挂系统和转向系统共振造成的 •驾驶者可通过方向盘,地板,仪表盘,坐椅,刹车踏板等感觉到 •一般由轮胎压力变化，部件不平衡转动以及制动扭矩偏差造成 •振动频率为 5 到100Hz ,并受轮速变化的影响 •抖动的感觉与共振的频率大小，车辆本身的敏感性如传动路径， 分系统的共振频率及阻尼特性都有关系
• 噪声等级 Rating
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Disturbance None
Not detectable Trace
Very light Light
Moderate Loud
Very loud Severe
Intolerable
2.5 噪声测试-台架实验
• 在可控环境下提供验证试验
• 整车测试最终判断降噪方案成功与否
• 典型的测试程序 (北美)
LACT : Standard brake noise and wear validation test Different routes for each OE(洛杉矶路试)
DST : Detroit Suburban Traffic, mainly for DTV Others : Mojacar (Spain), Gross Glockner (Austria)
• 低成本, 高效率, 针对性强，比路试快捷
• 典型的测试程序如下：
- AK : European originated procedure (mainly drag stops) - SAE J2521 : Developed after AK with additional inertia stops - Simulated LACT : A series of stops similar to LACT
1.4.1 制动噪音 Groan -制动噪音 Groan是一种小于600Hz的低频噪音
-通常坐在车内的乘客能感觉到 -由车体结构的共振所引起
1.4.2 噪音Groan的特点
- 车身随制动前倾时 - 车速较低时 - 在自动档车很容易发生 - 噪音表现为一连串的有节奏的震动 - 这种连续有节奏的震动是由于刹车片和制动盘间的蠕动
调查、分析及验证工具
- 整车测试 - 台架测试 (制动角总成和底盘) - 实验模态测试 - 模拟 - 温度记录法 - 摩擦
一般的解决方案
消除激发噪声的源头(倒角设计,摩擦材料配方优化) 增加阻尼(摩擦材料加底料(减振层), 制动盘和加减振片) 消除制动部件耦合的状态 改变接触面的压力分布
2.4 整车测试
分贝值 = 20 log (p/pref) dB
1.2 制动噪音及振动的分类
1. LF-Squeal 2. HF-Squeal 3. (Hot-)Judder 4. Groan 5. Moan
6. Rattle 7. Clonk 8. Wire-brush 9. Chirp 10. Creak
制动时最常见十种噪音及振动问题 制动尖叫(Squeal)是制动刹车时最主要的噪音,可以通过减少振动来最小化噪音.
制动扭距变化和 方向盘振动示例
•由制动扭矩偏差产生的颤抖叫 “制动颤抖或抖动”
• 制动颤抖可进一步分为以下几种情况:
- 热抖动 - 冷抖动 - 新车抖动 - 湿颤抖 - 高速颤抖
=> 制动温度 > 200 C => 制动温度 < 200 C = 新制动部件 = 制动部件进水 => 130kph
2. 当前工业应用
2.1 制动噪音抱怨
5%
•5%
•15%15%
•other
•Groan/Graunch/Moan
•Shudder •Squeal
60%•60%
20%
•20%
2.2 各国对制动要求
制动噪音控制 性能 磨损 清洁程度
美国 1 2 4 3
欧洲 2 1 3 4
日本 1 3 4 2
澳大利亚 1 2 3 4
2.3 解决制动尖叫的工具
• 针对制动噪音振动形态的快照分析
2.7 NVH常用的分析软件
• 摩擦水平和结构阻尼
Nastran
Abaqus
2.8 摩擦
使用电子显微镜观察制动盘上的转移膜
2.9 温度记录
driving conditions - GM, Toyota, Ford etc
• 声压数据一般通过这些测试得到
2.6 模态测试及分析
分析刹车尖叫的工具 - 加速度仪 - 激光振动扫描仪 - 激光全息摄影术 - 声音全息摄影术
• 容易安装. 8小时完成一次标准测试. • 非全息照相术快照，噪声需3.1 一般知识
-由刹车片和制动盘摩擦引起，在一个或多个共振频率下发生； -主要由制动盘发出 ，制动盘充当了扩音器的功能。
影响低频尖叫的主要因素(低频尖叫1-3KHz)
制动盘
制动钳 转向节
悬挂
刹车片
-盘厚度偏差 -钳体
-刚性
-刚度
-摩擦系数
-材质
-支架
-模态频率 -模态频率 -材质