制动盘自由模态仿真分析与试验研究

吴心杰,杨明,付道琪,高若奇

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

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相比于鼓式制动器，盘式制动器制动迅速、便于维修，在汽车、机械领域应用广泛[1-2]。盘式制动器主要由制动盘、制动钳、摩擦片等组成，制动过程中，活塞推动制动卡钳使摩擦片与制动盘相接触并发生剧烈摩擦，制动盘急剧升温，把大部分动能转换为热能耗散至空气中，使汽车减速，直至停止。当制动盘固有频率与制动器其他零件固有频率相近或相同时，会发生共振，不仅会影响系统制动性能和乘坐舒适性，更有可能会影响制动器结构稳定性。因此，为避免在行驶过程中使制动盘工作频率落入自身固有频率范围引起共振，有必要对制动盘进行模态分析。

学者对盘式制动器制动性能、振动特性及制动噪声等方面做了大量研究。彭龙[3]等为了抑制盘式制动器制动过程中的噪声，采用区间概率混合模型，对盘式制动器系统进行了稳健优化设计，为盘式制动器系统的结构优化设计提供了有效方法；徐焱[4]等针对某型悬挂式单轨车辆制动噪声问题，建立了制动器有限元模型，并进行了自由模态和约束模态下的有限元分析，得到各零部件的前8 阶固有频率，分析了零部件的振动特性；王文竹[5]等针对某SUV 后轮盘式制动器的制动尖叫问题，通过有限元模型仿真和试验相结合的手段，验证了有限元模型的有效性，且应用复模态分析方法预测出系统的不稳定模态；Kharate[6]等基于有限元法建立了盘式制动器各零部件的模型，探讨了各零部件在不同材料参数下制动盘的制动噪声特性,并通过试验对制动盘模态进行了分析验证；……