制动NVH分析

上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声分析Date:20xx-xx-xxPresentedby:xxx上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.2020/4/3制动噪声简述制动噪声复模态分析AP11复模态分析与实验常见制动噪声解决的方法提纲上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动NVH的概况其中，制动尖叫brakeSqueal最为常见频率范围约在150～400Hz，主要为制动钳或支架的刚体振动另外一种低频噪声，频率范围在100～400Hz制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声的分类制动器噪声大致可以分为三种：１）低频噪声制动开始到停车时的“格喳”声。这种声音属于低频噪声，频率在1000Ｈz以下，主要是由于制动钳的共振引起的。２）低频尖叫制动过程中的尖叫声。这种是频率为1~6ＫＨz的制动噪声，主要是由于制动盘的共振所致，声音非常刺耳。３）高频尖叫停车之际的“叽叽”声。为频率在7ＫＨz以上的制动噪声，主要是由摩擦衬块的弹性振动所引起的。制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.虽然影响制动噪声的因素比较复杂,但是通过多年实验验证以及经验积累,前人总结出制动噪声的发生大致有如下规律:(1)车辆在低速制动和临近停车时,容易发生制动尖叫.(2)摩擦系数基本相同的摩擦材料在产生尖叫倾向上具有随机性,同一摩擦材料安装于某一制动器可能有尖叫倾向,而安装于另一制动器却极可能没有噪声.(3)随着摩擦系数的增大,制动尖叫的倾向增大,且尖叫频率随着制动压力的升高而略有增加.(4)鼓式和带式制动器通常比盘式制动器更容易产生尖叫.(5)在制动块底板上(钢背)粘贴阻尼材料能在一定程度上抑制制动高频噪音，但并不是总能达到明显的改善效果.(6)产生制动尖叫的振动在摩擦滑动方向和法向总是耦合的.制动噪声产生规律制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.摩擦力-相对速度关系的负斜率理论Sprag-Slip理论模态耦合理论摩擦学理论制动噪声研究的理论方法接受的理论主要有4种,分别为:制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.摩擦力-相对速度关系的负斜率理论摩擦振动的单自由度模型*只在解释振动频率低于100Hz的时候比较重要制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.Sprag-Slip理论基本原理：摩擦面间由于自锁作用(Sprag)导致整个摩擦系统结构不稳定,从而引起振动和摩擦噪声。适用于系统出现不稳定的振动时摩擦系数μ与滑动速度v无关的情况自锁-滑动机理模型当θ满足一定的条件时,即当μ=cotθ时,此时摩擦力Ff将趋向于无穷大,相对运动在理论上变得不可能,从而导致自锁现象的出现。忽略了垂直于摩擦面方面的振动,所以有很明显的缺陷制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.模态耦合理论.基本原理：用模态分析的方法来研究制动噪声。但近年来制动噪声的研究大多数集中在制动系统的有限元复特征值分析上,当制动系统的任两个自然频率趋于一致时,系统就发生不稳定振动,产生尖叫噪声,而自然频率趋于一致就是模态耦合.因此,现在国际上普遍认为模态耦合最有可能是尖叫噪声产生的机理。制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.摩擦学理论①摩擦噪声是由于黏着-滑动效应以及摩擦力-速度曲线的负斜率特性诱发制动系统的某些部件的自激振动引发的,不是部件自锁产生的;②制动片与制动盘之间的接触刚度、摩擦系数及制动盘与制动片的刚度对摩擦噪声有重要影响.基本原理：制动噪声问题不仅与经典的摩擦振动理论有关,还与摩擦学系统相关理论和知识紧密相联制动噪声简述上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.Nastran计算复模态建立模型添加弹簧单元生成接触矩阵文件dmig.awkNastran复模态计算结果分析其中：1）添加弹簧单元为CBUSH格式，并对CBUSH单元的制动盘侧节点进行编号。2）通过软件Gawk生成摩擦刚度矩阵。3）设置Nastran复模态计算。制动噪声复模态分析上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.Abaqus计算复模态建立模型添加接触定义边界条件及加载载荷设置计算步进行计算结果分析其中：1）为了提高计算精度，推荐网格的大小为3-5mm,并尽量保持制动闸片与制动盘接触面的网格一致。并参考通用的网格处理标准。2）在计算中需要设置制动盘绕车轴旋转加速度，因此需要定义局部坐标系。制动噪声复模态分析上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声复模态分析上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声复模态分析上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声影响因素分析制动压力增加，制动系统容易产生制动噪声摩擦系数增加，制动系统容易产生制动噪声制动盘转速增加，制动系统容易产生制动噪声制动噪声复模态分析上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11部件的频响分析_支架12345678910制动支架(实验值)1965204722563103363836806475767784199377制动支架(仿真值)1926212221223167387738776311727388869774两者相对误差1.98%3.66%5.94%2.06%6.57%5.35%2.53%5.26%5.55%4.23%制动支架的材料属性：密度：7.2E-9Kg/mm^3杨氏模量：1.75E5泊松比：0.28制动支架仿真频率与实验对比：AP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11部件的频响分析_制动卡钳12345678910制动钳(实验值)1044.01111.01534.02026.02636.02700.02918.03103.04337.04528.0制动钳(仿真值)1096.81119.01450.32010.12609.72751.42895.83061.84380.64687.4两者相对误差5.06%-0.72%5.45%0.78%1.00%1.90%0.76%1.33%-1.01%3.52%制动卡钳的材料属性：密度：7.5E-9Kg/mm^3杨氏模量：1.5E5泊松比：0.3制动卡钳仿真频率与实验对比：AP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11部件的频响分析_制动盘12345678910制动盘(实验值)933245028563350410944705355734875927620制动盘(仿真值)1002245228893068402745325561705773177414两者相对误差7.42%0.08%1.17%8.42%1.98%1.39%3.85%3.97%3.63%2.70%制动盘的材料属性：密度：7.3E-9Kg/mm^3杨氏模量：1.27E5泊松比：0.3制动盘仿真频率与实验对比：AP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11制动噪声复模态分析复模态分布图-1500-1000-5000500100015002000300040005000600070008000900010000频率不稳定因素ABAUQS软件做复模态分析：输入参数：摩擦片上正压力：30MPa摩擦系数:0.3制动盘转速:3rad/sAP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11制动噪声台架分析结果AP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.AP11制动噪声实验与仿真复模态分布图020040060080010001200140016002000300040005000600070008000900010000频率不稳定因素2.2kHz5.3kHz6.0kHz6.8kHz复模态分布图020040060080010001200140016002000300040005000600070008000900010000频率不稳定因素2.2kHz5.3kHz6.0kHz6.8kHz试验值仿真值AP11复模态分析与实验上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.制动噪声常见措施低频噪声采用摩擦系数对接触面相对滑动速度不敏感的材料，及修改底盘部件的结构参数，能降低或消除此类噪声低频尖叫改变制动器结构参数，如制动钳、制动盘的材料和尺寸，可以消除或减小低频尖叫高频尖叫增加制动盘或制动鼓的刚度、减小摩擦接触面压力分布，或者改进摩擦材料的配方，能减小高频尖叫发生。解决制动噪声的常见措施车型解决方法BP/IP改变摩擦片的材料改进制动盘的结构AP11优化制动支架的结构常见制动噪声解决的方法上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.IQP制动噪声抱怨750/550问卷选项详细抱怨现象频次制动噪声分类D17-D20刹车有噪声尖锐杂音车子行驶时刹车次数的车前面就会有尖锐杂音偶尔高频尖叫低沉/摩擦杂音倒车刹车有噪声倒车时低频尖叫前声低沉刹车时后部车子启动时有噪音偶尔发生低频噪声常见制动噪声解决的方法上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.存在问题制动尖叫噪声的有限元预测(复特征值分析)得到很多不稳定模态,但为何制动尖叫噪声一般都是单频率噪声,并且这个频率对应的复特征值实部的数值不是所有实部为正的数值中最大的?制动噪声发生后是如何演化的?稳定性理论只能说明噪声的起始,不能说明噪声是有界的.一般认为制动系统发生噪声后,随着振动幅值的增大,系统遇到了非线性因素,但这个非线性因素又是什么?常见制动噪声解决的方法上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.END谢谢!