1研究背景
汽车制动颤动是近几年出现的汽车制动系统故障。主要体现在当汽车行驶至一定速度范围内实施制动时产生颤动，颤动通过汽车车身和底盘零部件传递至驾驶员，造成方向盘、制动踏板、仪表盘等的强烈颤动。汽车制动颤动的产生，严重地影响了驾驶的舒适性，并且在一定程度上威胁驾驶员的安全并加速了汽车零部件的疲劳破坏。
目前国内研究汽车制动颤动主要有限元模态分析、道路试验、台架试验等方法；国外主要使用试验研究和理论研究。试验研究是研究制动颤振最基本的方法，此种方法是通过试验对产生的制动颤振现象进行呈现和测试分析，主要包括整车试验和总成台架试验。理论研究涉及的方面比较多，制动颤振产生的机理、制动颤振的影响因素及制动颤振的控制措施等都是其研究的范围。但理论研究的结果有一定的局限性，所以理论研究要通过实验来检验和验证。
2制动噪声的分类
汽车在行驶时依靠制动器摩擦副间的相互摩擦来实现减速或停车。在制动过程中，制动片和制动盘之间会有相互作用，因而会使汽车产生振动和噪声。制动噪声按照颤动机理可分为三类：低频抖动、中频颤振及高频啸叫。
低频抖动是指制动时制动力矩产生的强迫振动，其频率范围一般在10-50Hz。中频颤振是指制动盘和制动片之间表面摩擦引起的颤振，其频率范围一般在100-1000
汽车制动颤振分类及评价方法研究
侯建；李文娜
（长春汽车工业高等专科学校，长春130013）
摘要：现在对制动抖动的研究主要集中在制动抖动传递路径和根源上，其中包括实验研究、理论研究和新的设计方法及试验研究等方面。理论研究与实验研究还可以结合，通过理论与实验结合的方法来考虑从传递路径上来减小制动抖动的传递。
关键词：颤振；振动噪声
电路接口、整车电气原理图等资料，并同时应对各部件的工作原理及控制逻辑进行了解。
2.2电路网络树构建
基于整车原理图及各部件输入输出接口电路，对整车电路进行拓扑结构整理及简化，其基本步骤如下：
①拓扑结构整理：从详细的电气原理图及接线表出发，对电路拓扑结构进行整理，按照上端为电源线、下端为接地的方式对各系统电路进行分块，初步形成SCA网络树。
②电路简化：去除原理图中接插件、线路板、接线点、屏蔽线等与电路功能无关的接点。
2.3电流路径分析
在简化的原理图中对所有接点进行编号（如0、1、2、…），并对存在的电流路径进行标记（如0→2→3）形成电流路径表，将满足以下条件的回路标记为无效回路：①既不存在电源，也不存在可以等效为电源元件（如电容、电感等）的无源回路；
②开关器件与单一电压源、电阻、电感和电容元件相串联的单一元件回路；
③单一开关或开关元件组合形成的开关回路；
④电流具有单向性的电路中，处于电流单向性功能元件电流截止工作状态的回路。
将不满足上述条件的回路为有效回路，在有效回路中对该路径工作状态进行分析及标注，如为正常设计期望则标记为设计期望回路，否则则标记为潜电路，最终分析结果如表1所示。
表1电流路径分析表示例
电流路径类别路径解释
0→1→2
0→1→2→3
0→1→3
0→2→1→3
0→2→3
1→2→3
无效电流路径
潜电流路径
设计期望路径
设计期望路径
长春汽车展
设计期望路径
无效电流路径
无源路径
SW1ON，SW2ON，X2工作
SW1ON，X1工作
IGN ON，SW2ON，X1工作
IGN ON，X2工作
单一元件回路
2.4潜电路抑制
针对分析结果，对潜电路所产生原因进行分析，并对设计方案进行优化整改。
3总结
汽车为一个高度集成的复杂电子电气系统，具有高可靠性、高安全性的要求，汽车电子产品集成设计人员应正视潜电路的存在，同时也应对潜电路的特点及危害有深刻的认识，需在设计阶段尽量避免引入潜电路。潜电路分析是一项繁琐而复杂的工作，应完善和改进潜电路分析方法，有助于发现设计中的疏忽和错误，提前更改并完善设计方案，减少后期设计变更带来的时间、成本上的浪费。
参考文献:
[1]李国华，胡昌华，叶雪梅，张伟，刘涛.潜在通路分析技术的发展[J].安全与环境学报，2004（01）.
[2]周涛，胡昌华，夏启兵.可靠性工程中的潜在通路分析技术[J].电子产品可靠性与环境试验，2003（01）.
[3]严殿启.潜通路分析技术[J].导弹与航天运载技术，2000（01）.
Internal Combustion Engine&Parts
Hz。高频啸叫一般通过空气传播，高频啸叫的频率与车速无关，而是与制动系统中的元件表面状态及表面辐射系数有关系，频率的范围一般在1000Hz以上。
2.1低频抖动
当汽车以高速行驶时，并在一定的时候进行一般强度的制动时，可能会产生低频抖动。这是由于制动力矩的波动引发制动元件产生强迫振动，不仅如此，车速也与低频抖动有着一定联系。最早在上世纪80年代出现关于低频抖动的研究报道，对制动抖动现象一般是从制动的压力和制动力矩波动方面进行分析。
2.2中频颤振
当汽车在低速行驶、汽车刚开始起步时、汽车从一定的行驶速度制动到完全停止很容易产生中频颤振，中频噪声的频率范围一般在100-1000Hz。除了以上的条件外，制动颤振还常发生在装有自动变速器的汽车上，有时装有手动变速器的汽车也会发生制动颤振。因此发生颤振是需要有具体的条件的，并不是什么情况下都能发生。
国外在对颤振产生机理的研究中，把制动颤振看成是制动盘和摩擦片之间的粘-滑现象引起的。由于摩擦系数随着速度的改变会有所变化，众所周知在一般情况下静摩擦系数是大于动摩擦系数的，当制动盘和摩擦片处于部分或全部接触和滑动状态时，就会产生制动颤振。通过试验得出，机械系统的各种参数、动力传动系的各种参数以及制动系统中的摩擦的状态等都对制动颤振有影响。
中频颤振还会带动传动系统和悬架的振动，并且在车舱内产生低频噪声。虽然对中频颤振在理论和实验分析研究已经有部分成果和进步，但毕竟起步晚，还没有有效地解决上面提到的问题。
2.3高频啸叫
从上面机理介绍中我们知道高频啸叫与制动系统元件有关，我们都知道摩擦片材料的摩擦系数及材料的表面情况是产生噪声的原因。当在制动时，会有一定的滑动速度，当滑动速度改变且摩擦材料的动、静摩擦系数有一定差距，那么摩擦系数是变化的，此时制动器极易产生制动噪声。摩擦系数越大，材料表面硬度越高，产生制动噪声的可能性也就越大。
自上世纪30年代起，国内外逐渐开展对高频啸叫的研究。高频啸叫主要分为自激振动及“热点”理论两类。
自激振动的理论始于关于摩擦副本身的摩擦特性的研究。研究标明摩擦副的摩擦特性是引起制动噪声的根本原因。摩擦副的摩擦特性体现在其摩擦系数具有μs>μd的特性，这可能会造成出现系统粘滑现象。不仅如此，在一定范围内摩擦系数与相对滑动速度成反比，即摩擦系数越大，相对滑动速度越小，这使系统产生负阻尼效应。但自激振动不能有效的解决颤振噪声问题，大量实践表明，当摩擦系数为常数时，无论是盘式制动器还是鼓式制动器，制动噪声依旧存在。
“热点”理论认为制动盘制动过程中会产生热点，进而会引起振动噪声。但根据“热点”理论进行有限元模型，或者利用解析模型进行实际热点仿真实验，实验结果都不甚理想，截止目前亦没有利用“热点”理论解决实际高频啸叫的报道，所以“热点”理论还存在有不完善的地方，需要进行继续研究和探索。
最初对制动颤振发生机理的研究仅从结构出发，对单个零部件进行模态分析。但随着研究的深入，逐步
发现颤振噪声发生的频率往往不是系统中某一单个零部件的固有频率，这说明我们应该从整个系统的制动特性入手，对高频啸叫进行系统的研究。
3振动噪声的评价
3.1主观评价
运用主观等级量表来评定制动器振动噪声等级。主观等级量表参照标准《SAE J1060-2000主观等级刻度》将制动噪声分为10个等级：第1级：噪声最恶劣；1~4级：无法接受；第5级：边界线；6~10级：可以接受；第10级：没有噪声。主观评价要求驾驶者有较高的驾驶能力，并按拟定的行驶工况行驶，要求评估者对等级量表中的数值有很深的了解，适当估计噪声强度、振动频率及噪声品质是主观评价的重点，但是主观评价容易受到评估者的个人因素及评估环境的影响，因此主观评价具有一定的局限性。
3.2客观评价
为弥补主观评价的局限性，研究者们通过采集噪声数据对制动颤振噪声进行客观评估。目前大部分制动器的供应商都采用目标噪声指标ONI（Objective Noise
Index），这种目标噪声指标将试验中得到的数据相融合并参考相关的主观等级量表得到单一的估值，数据包括噪声的声压级、噪声频率、噪声位置、开始时间、结束时间和主观等级等。为便于研究汽车制动
器振动噪声问题，需要在整车道路试验的系统的基础上建立一种评估标准。
4总结
目前对制动颤振的研究主要集中在研究制动颤振传递路径和制动颤振根源上，主要包括理论研究、实验研究、新的设计方法及试验研究等方面。在理论研究方面，主要研究理论模型和仿真模型。在理论研究中主要从抖动的传递路径上建模；而在仿真研究中是从抖动根源上进行建模。将理论研究与实验研究相结合，还可考虑从传递路径上来减小制动抖动的传递。
参考文献:
[1]孟宪皆，王欢，吴光强.汽车制动颤振的研究综述[J].公路交通科技，2009（2）：124-128.
[2]彭丽君.汽车制动引起共振的对策研究概述[J].噪声与振动控制，2008（4）.
[3]曹卫东，吕伟民.轮胎/路面噪声模型研究进展[J].公路交通科技，2007，24（3）：46-50.
[4]黄学文，张金换，董光能，等.汽车摩擦制动噪声研究进展与发展趋势[J].汽车工程，2007，29（5）：385-388.