[发明专利]盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声预测方法

说明书

本发明涉及一种盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声预测方法，包括以下步骤：A，制动块和制动块自由模态分析；B，制动块和制动块自由模态试验；C，制动块和制动块约束模态分析；D，计算制动盘和制动块相应模态的频差比；E，预测盘/块式制动装置摩擦啸叫发生情况。与现有技术相比，仅需对制动盘和制动块进行零件模态测试和分析，通过公式计算相关盘/块频差比，即可预测盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声发生情况，具有分析过程简单、预测精度高、计算速度快、便于提出啸叫抑制措施等优点，为分析和解决制动噪声问题提供了新方法。

技术领域

本发明涉及制动装置摩擦噪声领域，特别涉及一种盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声预测方法。

背景技术

盘/块式制动装置利用摩擦作用实现减速或终止运动目的，广泛应用于交通工具和工业设备。但是它在工作过程中时而发出刺耳的啸叫噪声(又称尖叫)，由于其频率处于人耳对声音频率最敏感的区域(1～16kHz)，声压级可达 90～120dB(A)，会对周围环境产生严重的噪声污染，影响着人们的身心健康和产品品质。

尽管学术界和工业界一直对该问题进行研究，取得一定进展，并提出了基于模态耦合理论的复特征值分析方法，以及考虑参数不确定或非线性的修正方法，但仍存在“过预测”和“不足预测”等问题，尚不能用于解决实际摩擦啸叫噪声问题。为了准确分析和预测盘块装置摩擦啸叫噪声，需要重点考虑盘/块式制动装置关键零件(制动盘和制动块)约束模态振型与摩擦啸叫噪声之间关系。

发明内容

本发明的目的就是为了针对现有技术存在的不足而提供一种盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声预测方法。

技术方案：一种盘/块式制动装置摩擦啸叫噪声预测方法，包括以下步骤：

1)制动块和制动块自由模态分析：首先，利用三维软件分别建立制动盘和制动块的三维模型，然后使用有限元软件对建立的制动盘和制动快模型进行网格划分并设置材料参数，对制动盘和制动块有限元模型分别进行自由模态仿真分析，提取制动盘和制动块的固有模态频率。

2)制动块和制动块自由模态试验：通过力锤或激振器，对制动盘和制动块分别进行自由模态试验，获得其固有模态频率，并与仿真获得的模态结果进行对比，设定两者误差小于5％时该有限元模型有效，否则返回步骤1)对制动器自由模态分析有限元模型进行材料属性参数修改，以满足要求。

3)制动块和制动块约束模态分析：在步骤1)制动盘和制动块自由模态分析基础上，对制动盘安装孔和帽部内侧施加运动约束；对制动块被施加制动力位置以及制动块一侧端部施加运动约束。对制动盘和制动块分别进行约束模态仿真分析，在1～16kHz范围内，提取制动盘所有节径模态振型和相应频率，以及仅提取制动块自由端弯曲的模态振型和相应频率。

4)计算制动盘和制动块相应模态的频差比：根据步骤3)提取的制动块自由端弯曲的约束模态频率，选取与之相临近的制动盘约束模态频率，将两频率相减，取绝对值，然后除以该制动盘约束模态频率并乘以100％，所得结果称之为盘/块频差比。

5)预测盘/块式制动装置摩擦啸叫发生情况：若步骤4)计算的某阶盘/块频差比小于10％，则判定为盘/块式制动装置会发出摩擦啸叫噪声，若超过10％，则判定为不会发出摩擦啸叫噪声。

上述方案中，所述步骤1)中所建立的盘/块式制动装置有限元模型仅考虑制动盘和制动块，制动块由摩擦衬片和背板组成，摩擦衬片和背板之间采用绑定接触关系。网格划分采用六面体或四面体网格高阶单元。

上述方案中，为了便于步骤3)施加约束条件，在所述步骤1)中所建立的制动背板可通过布尔运算产生制动力加载和约束区域；制动背板也可通过刚性面产生制动力加载和约束区域。加载和约束区域是圆形、环形或钳指形。