制动器振动噪声试验方法研究--汽车制动网
·设为首页 ·加入收藏 ·广告服务 ·关于我们
首 页 | 车市商情 | 行业动态 | 相关产业 | 汽车电子 | 企业风采 | 塑料化工 | 产经数据 | 专题报道 协会之窗 | 全球采购 | 维修改装 | 汽车知识 | 汽车设计 | 进口车市 | 汽车博客 | 会议展览 | 联系我们
[主题词] 制动器 振动与噪声 道路试验 台架试验
1 引言
汽车制动引起的振动噪声通常分为低频抖动、中频颤振和高频尖叫3类。低频抖动会导致 制动踏板、转向盘、仪表板及底板的剧烈振动；中频颤振能引起悬架及传动系统的振 动，并在汽车舱内产生低频噪声；高频尖叫具有声压级高、单频、窄带、突发的特点， 是城市交通噪声的重要组成部分之一。因此，制动振动噪声问题既会影响汽车乘坐舒适 性，降低汽车品质和品牌形象，又会污染环境，损害人们的健康。而制动器设计参数众 多，摩擦、振动与热动力学效应复杂，使用期间摩擦副特性时变、制动工况复杂多变， 加之低阻尼耐高温新材料使用及结构的轻量化改变等因素，使得制动器振动与噪声问题 非常复杂。
/tech/thesis/2009/7/13/0971317211537765212.asp（第 4／14 页）2010-10-12 14:09:22
制动器振动噪声试验方法研究--汽车制动网
等强度制动和紧急制动工况，研究悬架、转向系抖动特征及其与速度、制动强度的关 系。有研究者将制动压力和温度控制在1.5～2.0MPa、24～35℃及2.0～2.8MPa、65～71℃ 2种工况进行制动中频颤振的试验研究。也有研究者指出了制动尖叫试验中工况设置的方 法：在小于车轮抱死时管路压力的范围内选择5个典型压力作为试验时的恒定管路压力 值；在小于汽车最高车速80％的速度范围内选择5个典型车速作为试验制动车速；恒温值 取95±5～200±5℃范围内的5个典型值，前者相当于汽车在平直路面上随机制动时制动器 的工作温度，后者相当于汽车频繁制动、下坡连续制动时的高温状态。显然，不同学者 根据研究问题的不同，结合研究对象的特殊性，通过控制制动压力、制动速度和制动温 度等条件进行整车道路试验，但是试验程序存在很大的离散性，尚未统一。
/tech/thesis/2009/7/13/0971317211537765212.asp（第 2／14 页）2010-10-12 14:09:22
制动器振动噪声试验方法研究--汽车制动网
c．整车道路试验的费用较高，耗时较长。如单个LACT（Los Angeles City Traffic）测试就 需要6周的准备时间、300～500h试验时间，费用高达20万元。
/tech/thesis/2009/7/13/0971317211537765212.asp（第 3／14 页）2010-10-12 14:09:22
制动器振动噪声试验方法研究--汽车制动网
度和制动强度等初始条件也存在很大区别，因此同一辆车应用2种试验程序得出的试验结 果往往存在不一致的问题。另外，Mojacar试验中不包括城市交通工况，与普通人的驾车 行驶工况不符，而且过分强调了低速下的制动振动噪声，因此其试验结果没有LACT试验 结果具有说服力。另外，这2种试验方法都没有考虑低温（＜0℃）条件下制动振动噪声 的情况。
2.4 测试手段
在制动器振动噪声试验过程中，振动信号与噪声信号的测试手段直接影响试验结果的准 确性。
2.4.1 振动信号
振动信号由振动加速度传感器测得，包括单向振动加速度传感器和三向振动加速度传感 器。为测量振源振动特征，通常将单向振动加速度传感器布置在制动器保持架、钳体及 两侧制动衬片上。为测量振动可能的传递途径，通常将单向加速度传感器布置在A柱、前 纵梁、底板、顶盖、横向稳定杆、螺旋弹簧、制动踏板等关键部件上，在转向盘上经常 安装三向振动加速度传感器。在布置传感器时单向振动加速度传感器要布置在振动敏感 的方向，如制动钳沿制动盘平面法向方向的振动灵敏度较高，而沿切向振动灵敏度仅为 法向振动灵敏度的4％。另外，在靠近车轮附近布置的传感器应对尘土、沙砾、湿度具有 一定的耐受。
2 基于整车道路试验的试验方法
2.1 特点及适用性
由于影响因素的复杂性及使用工况的多变性，使得制动振动噪声具有随机发生的特性， 现象再现及问题捕捉试验特性统计难度较大。因此，多数汽车生产商和制动器供应商通 常采用周期较长的整车道路试验来研究制动器振动噪声问题。另外，基于整车道路试验 的方法能够真实地反映制动振动噪声产生的状况，有利于提出可行的控制措施，因此目 前许多制动器振动噪声的法规都是基于整车道路试验制定的。
2.3 试验程序
确定性的试验程序有利于精确控制车辆与制动器的运行工况，便于试验分析与评价。目 前，北美和欧洲的汽车生产商和制动器供应商基本认同LACT试验程序和Mojacar试验程 序。文献［10，14，15］就利用LACT试验程序进行了制动器振动噪声的研究。表1为2种 试验程序的比较。由表1可知，Mojacar试验和LACT试验的路线和路况完全不同，制动速
针对制动器振动噪声问题的复杂性，通常采用理论分析与试验相结合的研究方法。理论 分析主要从摩擦振动、自激振动、磨损、热及热机耦合分析等角度展开发生机理和影响 因素的研究，具有初始条件明确、求解过程缜密、分析深刻透彻的特点。但是，理论研 究中出于简化分析和突出主要矛盾的需要，必须采取很多理想化和单一化假设条件，影 响了分析结果的可靠性与工程应用。而试验研究方法从实际条件出发，能够直接获得制 动器振动噪声的实际特征，发现并初步分析影响因素及其贡献率，能够较快提出改进措 施，具有简明、直接、可靠的特点及较好的工程应用价值。同时，试验测试与分析也是 建立合理理论分析假设条件及建立可靠分析模型的基础，是检验控制措施实际效果的有 效手段。
但是，关于主观评价方法与客观评价方法之间的对应关系的建立进展不大。文献［11］ 将基于客观数据的声压级与噪声主观评价等级进行了对比分析，指出同一车辆在同一试 验程序下，客观评价与主观评价的相关性极低。文献［12］中的目标噪声指标ONI具有 不明确性，而且会产生不同的试验数据得到相似的评估值的现象。针对制动噪声随机性 大、重复性差的特点，文献［13］综合考虑速度、制动减速度、制动次数等参数，应用 模糊数学理论建立了制动噪声模糊综合评价方法，但是有效性尚需进一步验证。因此， 必须建立一种基于整车道路试验的系统的评估标准，以满足汽车制动器振动噪声问题研 究的需要。
对于制动器振动噪声试验方法，从试验对象角度考虑可分为制动器性能试验、部件试验 及部件材料特性试验3类；从试验手段考虑可分为基于整车道路试验和基于试验室台架试 验2类。本文主要基于整车道路试验和试验室台架试验，从特点及适用性、评价方法、具 体试验操作程序、测试手段及数据分析与处理等方面进行制动器振动噪声试验方法的研 究。
2.2.2 客观评价方法
为克服主观评价的不足，研究者们逐渐尝试通过客观数据来评估制动振动噪声。目标噪 声指标ONI（Objective Noise Index）已经被很多制动器供应商采用，它将试验测量的客观 数据融合为单一的评估值，包括噪声声压级、频率、开始时间、结束时间、位置及等级 等。目标噪声指标的定义主要基于试验数据，但也参照了与此相关的主观等级量表。
首页 > 新闻系统 > 汽车知识 > 学术论文 > 正文
制动器振动噪声试验方法研究
作者： 见下文 来源： 汽车技术杂志 日期： 2009年第06期
基于道路和台架的制动器振动噪声试验方法研究
余卓平 孟德建 张立军 同济大学
[摘要] 介绍了汽车制动器振动噪声试验方法的研究状况，针对基于整车的道路试验和基 于试验台的台架试验，从试验方法的特点及适用性、评价方法、具体试验操作程序、测 试手段及数据分析与处理等方面对两种试验进行了阐述和对比分析，指出了制动器振动 与噪声试验方法的发展趋势。
2.4.2 噪声信号
制动噪声分为车内噪声和车外噪声两部分，主要由声级探头测得。为提高车内噪声测量 的准确性，通常采用增加声级探头数量的方法，严格按照法规布置。另外，可使用仿真 人头测量装置，但是在汽车行驶时不能应用于驾驶员位置处，此时可让驾驶员佩戴双通 道麦克风耳机测量噪声。车外噪声包括近场噪声和远场噪声两部分。测量近场噪声的声 级探头布置在靠近制动器车轮罩的内侧；远场制动噪声的测量非常困难，振源噪声辐射 方向不能确定，且受声音的多普勒频移效应及环境噪声的干扰等，可使用单指向性声级 探头来减少以上原因带来的测量误差。同时，道路试验中长期应用的声级探头也应对尘 土、沙砾、湿度和振动具有较强的耐受性。
我国虽然制定了机动车辆噪声测量方法的相关标准，但尚缺少制动器振动噪声测量方法 的相关标准，甚至在汽车行业内也没有形成统一的测量方法。反而日本Akebono公司和美 国Link公司在我国的上海和苏州2个城市，针对开阔的高速公路、拥挤的高速公路、城市 街道、乡村道路等行驶工况进行了制动振动噪声整车道路试验，并将试验结果与采用 LACT试验程序取得的结果相比较，试图建立一种适合我国汽车发展的制动器振动噪声整 车道路试验程序标准。因此，我国必须自主建立制动器振动噪声道路试验标准。 在进行制动振动噪声研究过程中，国内外研究者设计了不同的试验程序。文献［5］研究 制动抖动现象时将制动速度控制在140～40km/h范围内，控制制动踏板力为轻微制动、中
2.5 数据分析与处理
试验数据处理对获得试验结论非常重要。目前，传统的幅值域、频率域和相关域分析方 法广泛应用，同时短时傅立叶分析方法、小波分析方法等时频分析方法也得到了一定的 应用。
2.2 评价方法
2.2.1 主观评价方法
最初，制动器振动噪声主要通过主观等级量表（Rating scale）来评定。主观等级量表参照 标准SAE J1060将制动噪声分为10个等级，第1级代表噪声最恶劣，第10级代表没有噪声， 1～4级表示无法接受，第5级表示边界线，6～10级表示可以接受。这种主观评价方法要 求评估者不仅要具备高超的驾驶技术，能够实现拟定的行驶工况，而且还要深刻理解如 何提供等级量表的数值，如估计噪声的强度和品质，甚至估计振动的频率。由于评估者 的感觉经常受个人主观因素和环境的影响，所以不同的评估团队对同一辆车的评价结果 可产生很大的差别。