基于摩擦制动噪音频率的制动盘形制设计（原创）

胡鸣世界

基于摩擦制动噪音频率的制动盘形制设计
江夏区文旅制动 胡鸣世界
消除摩擦制动噪音一直是业界难题，其产生的机理在理论上尚无定论。诸多理论中，如传统粘滑理论、负斜率理论以及耦合理论等等，还没有一种理论能完全解释摩擦噪音的所有现象，更无法预测和消除噪音。
个人比较倾向于传统的粘滑理论，试图从另一个角度阐述摩擦噪音的成因和消除。
一、摩擦是振动的触发方式之一
1、振动的触发方式
任何一个振动体，如果不首先以外力进行触发，它自己是不会响的。振动的触发方式多种多样，如敲打、弹拨、还有摩擦等等。所有的触发方式都有一个共同点，那就是首先使用外力迫使振动体产生弹性形变。
2、摩擦触发振动的特殊性
摩擦在迫使振动体产生弹性形变的同时也抑制了振动体的回弹。对于是否能产生振动，关键在于摩擦力是否突变，或者说滑动是否顺溜、振动体是否能保持相对稳定的形变。
消除摩擦噪音，业界长期以来的研究方向是改进摩擦材料配方改善摩擦特性，效果明显但无法根治。
小结：正视摩擦对振动的触发的可能性
二、制动噪音振动体的认定
除了低频嚎叫噪音是由于制动片在制动盘上蠕动、制动器有关结构产生振动导致外，产生中高频制动噪音的振动体主要为制动盘。
实验1：分别减小制动片摩擦块和背钢板的长度、宽度和厚度，制动噪音频率不变；
实验2：更换不同品牌不同材质的制动片，制动噪音频率不变；
实验3：更换不同批次、不同厂家的同型号制动盘，制动噪音频率略有改变；
实验4：对制动盘进行加工改造，制动噪音频率有改变。（后面有介绍）
小结：制动噪音主要是制动盘发出的。
三、制动盘固有频率、形制和触发方式决定制动噪音频率
实验1：摩擦和敲打都是制动盘振动的触发方式，但二者振动的频率却不同。
实验2：有些汽车，在冬天冷车制动和正常行驶制动时，制动噪音频率不同。这是因为盘片是在高温状态下磨合的，由于热胀冷缩，盘片在冷态和热态时的接触状态是不同的。因此，即便都是摩擦触发振动，由于摩擦条件（如接触面积和压力分布等）不同，就可能产生不同的振动频率。
实验3：无论以何种方式触发制动盘振动，其振动频率虽有不同，但都属于制动盘固有频率，只是在不同阶罢了。
实验4：制动盘形制能极大影响制动噪音频率。（后面有介绍）
（发帖字数有限制，楼下继续）

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小结：由于大小和材料的限制，我们不可能将制动盘一阶频率设计在16kHz以上，只能诱使其以人耳听不见的某高阶频率振动，实现的方式是制动盘形制设计。
一、消除制动噪音的最高境界
1、消除制动噪音的途径有两个，一是不振动（本文不讨论），二是听不见，即把噪音频率设计在人耳听觉范围以外。
实践表明，在行车条件下，绝大多数人听不见16kHz以上的制动噪音。又由于频率越高越难以触发，因此，制动噪音频率应该设计在16kHz~18kHz之间为宜。
说明一下，此频率范围的制动噪音仍属于制动盘的固有频率，只是我们通过技术手段诱使触发制动盘优先在此频段内振动，（楼下继续）

胡鸣世界

胡鸣世界 发表于 31-5-2019 11:48
小结：由于大小和材料的限制，我们不可能将制动盘一阶频率设计在16kHz以上，只能诱使其以人耳听不见的某高 ...

类似于弓弦乐器演奏家在不改变有效弦长的情况下奏出很高的泛音。
1、我的制动盘设计制作
我的某品牌爱车制动噪音困扰了我五年，五年来换盘换片一直没能根治。在改装折腾中积累了一定经验教训后，决定自己设计制作制动盘。
网购了坯料，材质是QT500-7，理应比灰铁硬。但由于材质不达标，加工师傅说与原盘灰铁材质差不多。

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胡鸣世界 发表于 31-5-2019 11:53
类似于弓弦乐器演奏家在不改变有效弦长的情况下奏出很高的泛音。
1、我的制动盘设计制作
我的某品牌爱 ...

这五张图片是加工过程。

胡鸣世界

后面的加工步骤有：掏通风口、通风槽、钻安装孔等，就不一一展示了。
在配合原制动片磨合后，制动噪音频率从原盘的12.6kHz左右（不同批次盘略有不同）变为新盘的19.1kHz，完全听不见了。
五、前景展望
1、我国应率先以制动噪音频率为标准、统筹考虑机械配合要求，设计从小到大全系列“无噪音”制动盘，确立中国标准，加强产权保护，不再沦为列强的苦力。
顺便说一句，由于16kHz以上高阶固有频率的触发对制动盘各尺寸的组合有严格的要求，因此在不改变某些现有制动盘轮廓和安装尺寸的前提下是不可能实现的。换言之，不是所有现有制动盘都能设计成可直接替换安装的“无噪

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“无噪音”制动盘
2、由于新型制动盘无视制动噪音的存在，这将大大开阔摩擦材料（包括盘和片）的选择范围，提高安全性和寿命。

六、后语
由于可以理解的原因，本文忽略了如何以形制设计来诱使触发制动盘以某高阶频率振动的具体办法，也没有展示最后的成品图片。
欢迎大家批评指导。

jktractor

可是盘无论怎么修改，IP和OP 方向应该不可能直接一阶就到16khz以上的，特别是OP方向的频率是非常密集的

胡鸣世界

最保险的设计，当然是直接一阶就到16kHz以上，但实际不可能。我指的“泛音”，实际是某些高阶频率。