制动冷态噪声分析研究
Study on the Analysis of Bake Noise in Cold State
项目研制单位：清华大学 上汽大众汽车有限公司
主要研制人员：王霄锋 管迪华? 杜永昌? 桂良进? 林建? 董智超? 卢正弘? 王洪玉 赵艳男 余佳
一、研究内容介绍
本项目针对企业某车辆制动噪声问题。利用高校研究出的一整套制动噪声分析的建模理论和分析方法，确定了目标制动器产生制动噪声的原因，提出了结构改进方案，有效地解决了目标制动器的制动噪声问题。
技术路线和方法：
- 对制动器进行了台架试验和结果分析，确定了要消除的关键噪声频率；
- 通过对制动器零部件进行模态试验和建立有限元模型有效地确定了材料参数；
- 建立了制动噪声分析模态综合模型和整体有限元模型，计算出的噪声频率与台架试验吻合；
- 利用子结构模态构成分析、灵敏度分析、能量馈入分析，找到了制动噪声关键影响因素，明确了改进方向；
- 提出了支架改进方案，委托企业进行了样件试制，并对样件进行了校核；
- 对改进后的制动器进行了台架试验，验证了改进效果。
达到的效果和成果技术水平：
本项目建立的制动噪声模态综合模型如图 1所示。
图 1? 制动器各个子结构及耦合关系
图 2是根据高校提出的改进方案制作的制动支架样件。
图 2? 修改后的制动支架样件
表 1所示是制动器结构改进前后台架试验结果的对比。改进以后，发生声压级大于70dB(A)的制动噪声的比例从2.08%降低到了0.24%，发生频次大幅度降低。根据在SAE-J2521-2013中提出的制动噪声评级方法（参见图3），改进后的制动器噪声评级达到了AAA级，即最好水平。而原制动器的噪声评级是BB级，两者之间相差四级。因此，所采取的改进措施是很有效的，原制动器的制动噪声问题得到了有效解决。
表 1 改进前后制动噪声情况对比
| 原制动器 | 修改后 | |
| 发生次数 | 60 | 7 |
| 发生比例 | 2.08% | 0.24% |
| 模式 | Drag, Deceleration, Backward/Forward | Backward |
| 速度(km/h) | 3,10,50->0 | 3 |
| 压力(bar) | 5,10,15,20,25,30 | 10,20 |
| 温度(°) | 100,150,200,225,250,300 | 100,125,150 |
图3 SAE-J2521-2013中提出的对制动噪声进行评级的图线及原制动器和改进制动器的试验结果
二、技术创新点
- 应用模态综合模型成功地解决了一种盘式制动器的制动噪声问题；
- 仅经过一轮建模/分析/改进方案/试验验证过程，达到了问题的解决，表明了分析方法的成熟性。
三、成果应用及经济效益预测
清华大学将把这套分析技术形成为商品化的分析系统, 并将无偿提供一套给上汽大众汽车有限公司使用。
上汽大众汽车有限公司通过此项目深入了解了清华大学的制动噪声问题分析、试验和结构优化的一整套先进理论和方法，在后续车型项目的开发中，将此分析方法运用到制动器的设计中，可以显著提升企业在制动冷态噪声领域的分析能力，对企业提升自主开发能力具有重要意义。
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