隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工其，已經(jīng)進入普及時代。與安全性能有關(guān)的行車制動問題，成為行車工程上的重要問題，制動器成了人們研究的主要項目之一。目前行車制動大多采用摩擦制動，行車制動系統(tǒng)中摩擦副的性能與結(jié)構(gòu)是行車乘坐舒適性、耐久性，特別是行駛的安全性的根本影響因素。
不得不指出的是伴隨著行車所帶來的便捷生活，是隨之而產(chǎn)生的噪聲污染，它已成為現(xiàn)代城市生活中不可忽視的一大公害。據(jù)統(tǒng)計，城市中的噪聲中交通運輸噪聲可占75％，行車噪聲則占其中的85％。而行車制動時產(chǎn)生的尖叫和振顫聲又是行車噪聲的主要組成部分。因此為了提高車輛的舒適性，世界各大行車公司都對行車噪聲水平制定了嚴格的控制標準，將噪聲的控制作為重要的研究方向。研究限制行車制動噪聲已成為行車制造商，乃至整個人類社會的強烈共識和亟待解決的重要問題。
1行車制動器噪聲蛋內(nèi)外研究水平和現(xiàn)狀
早期的制動噪聲研究關(guān)注當時廣泛使用的鼓式制動器，現(xiàn)在盤式制動器由于其廣泛的應用己成為研究重點。對制動振動噪聲從理論上和技術(shù)上進行系統(tǒng)的研究始于上世紀五十年代，到目前為止已經(jīng)積累了不少解決特定問題的工程實用方法和分析問題的各種力學模型。但迄今為止，對該問題的研究從發(fā)生機理到分析方法仍沒取得很一致的結(jié)論，在工程上所采用的抑制尖叫產(chǎn)生的措施基本上都是經(jīng)驗性的，而不具備通用性。
制動噪聲的頻率范圍非常廣?？梢詮膸资掌澲辽先f赫茲。在一次制動中，制動噪聲在多數(shù)情況下是一種音色，偶爾有兩三種音色同時發(fā)生。而在人耳的感受中，一般在幾百至上萬赫茲以內(nèi)的高頻成分最為刺耳，也最難消除，是制動噪聲中的主要成分，也是廠家需要研究解決的重點在上世紀的整個五十年代，摩擦材料本身的特性～直被認為是引起制動尖叫的根本原因。這～階段主要有兩種理論。第一種理論把制動尖叫歸結(jié)于摩擦副的摩擦特性?；诖死碚摰难芯?，可以把制動尖叫簡單地歸結(jié)為當靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)或動摩擦系數(shù)f隨相對滑動速度v的變化率af／av<O時制動系統(tǒng)的自激振動問題。
摩擦特性理論能夠解釋制動尖叫的某些現(xiàn)象，但與許多試驗結(jié)果不一致。即使相同的摩擦副，用于不同結(jié)構(gòu)的制動器，發(fā)生尖叫的傾向也大不相同。R．TSpur的研究結(jié)果表明：有時f與v無關(guān)，制動尖叫卻照樣發(fā)生，而即使af／av很大，制動尖叫也不一定發(fā)生，于是產(chǎn)生了第二種理論，即Sprag—slip理論。Sprag—Slip理論解釋了當摩擦系數(shù)為常數(shù)時(即f與v無關(guān))，僅因摩擦副的幾何特性選擇不當，便可導致系統(tǒng)自激振動的產(chǎn)生。這一理論的進一步發(fā)展，形成了幾何特性耦合理論。幾何特性耦合理論強調(diào)了結(jié)構(gòu)耦合特性(摩擦表面的摩擦禍合以及各部件之間的彈性耦合)對制動尖叫的影響，摩擦材料的f—V特性并非產(chǎn)生制動尖叫的必要條件，f本身也是影響制動尖叫的重要因素。
進入八十年代末、九十年代初，國外對行車制動尖叫的研究進入了一個新的階段，不再單純地從簡單的物理模型出發(fā)研究制動尖叫的問題，而是開始試圖通過對實際制動器結(jié)構(gòu)建立動力學模型，從理論上對制動尖叫問題進行定性乃至定量的分析。經(jīng)過理論推導和試驗，得出能夠防制動尖叫的制動塊必須具有以下這些特性：經(jīng)過特別設計的外形尺寸(短、寬和厚)盡可能高的彈性模量以及盡可能高的制動鉗剛度。
在進行理論研究的同時，國內(nèi)外學者還進行了大量的試驗：成功的研究實例有1980年的Felska抑制鼓式制動器噪聲的解決方案(該方案通過增加底板剛度，制動尖叫被成功抑制)?，F(xiàn)在的試驗方法和原理已逐漸趨于成熟，并與理論研究結(jié)果具有很好的一致性。
因此，理論研究和試驗研究，都是解決制動器的振動與噪聲的重要方法。迄今為止，人們已經(jīng)把全息照相、激光多普勒分析、有限元分析以及試驗模態(tài)技術(shù)等引入到制動器的振動和噪聲研究中，并取得了一定的成果。
2行車制動器嗓聲的研究趨勢
盡管對行車制動器噪聲問題的研究己經(jīng)有幾十年的歷史，但由于問題本身的復雜性以及技術(shù)手段的局限性，該問題并沒有得到有效的解決。從聲學系統(tǒng)角度分析， 由于結(jié)構(gòu)噪聲來源于結(jié)構(gòu)的振動，控制結(jié)構(gòu)噪聲的根本在于控制結(jié)構(gòu)的振動，具體的研究可以從以下兩個方面進行：
一種是從噪聲源上進行控制， 即有源控制技術(shù)。制動噪聲控制是對其輻射噪聲的控制而不是空間噪聲控制，因此有源消聲不盡合適。另一種是從傳播途徑上進行控制，即無源控制技術(shù)。包括消聲、隔聲、隔振、阻尼減振等。其中，阻尼減振主要是利用阻尼材料高損耗因子使物體振動能量轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，從而達到降低結(jié)構(gòu)噪聲輻射的目的。利用薄膜阻尼結(jié)構(gòu)，即通過增加一定的阻尼板料和阻尼材料等環(huán)節(jié)后，使制動塊等直接影響噪聲產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)因薄膜阻尼而大大增加振動能量的損耗，從而達到降噪目的。另外在制動器減振降噪方面，攝積極有效的控制辦法是通過改善制動器本身的結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)等等，來設法降低噪聲源的本體噪聲，即聲源降噪。
隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機在噪聲與振動控制領(lǐng)域的應用越來越廣泛。在這方面，我國與發(fā)達國家的差距很大：其一，利用計算機建立噪聲源數(shù)據(jù)庫和環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)庫，國外己有相當大的進展，國內(nèi)正在起步：其二，噪聲預測和評價，國外7O年代開始就利用計算機對城市道路交通噪聲和飛機噪聲進行預測，8 0年代又開始了工業(yè)噪聲預測。其三，噪聲控制工程和噪聲控制產(chǎn)品的計算機輔助設計(CAD)，發(fā)達國家己有較為成熟的計算機軟件系統(tǒng)。由于受財力、物力和技術(shù)水平的限制，國內(nèi)在應用計算機于噪聲控制技術(shù)及產(chǎn)品優(yōu)化設計等方面才剛剛起步。
綜上所述，國內(nèi)對制動器振動噪聲的研究主要還是基于試驗方法，通過試驗確定系統(tǒng)的動態(tài)特性和噪聲輻射體，最后再分析論證噪聲產(chǎn)生的原因，并在該基礎(chǔ)上采取降噪措施。這種做法提高了費用，延長開發(fā)時間，效率較低。今后的研究方向是通過計算機，利用虛擬樣機技術(shù)、模態(tài)分析技術(shù)、有限元方法、邊界元法、多體系統(tǒng)動力學理論等方法來提高設計分析能力，縮短了新產(chǎn)品的研制開發(fā)時間、節(jié)省研制開發(fā)成本和進行大量試驗所需的費用，從而提高產(chǎn)品的市場競爭能力。
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