(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210736091.X (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 潘公宇　罗旭　陈磊　张晓曼　 冯鑫　刘思青　郭丛摇　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 冯燕平 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) F16D 65/14(2006.01) G01H 9/00(2006.01)G01M 13/00(2019.01) G01M 17/007(2006.01) F16D 121/04(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种降低制动噪声的制动卡钳及其设计方 法和盘式制动器 (57)摘要 本发明提供一种降低制动噪声的制动卡钳 及其设计方法和盘式制动器， 包括以下步骤： 建 立盘式制动器的三维模型； 建立盘式制动器自由 模态有限元模型； 进行自由约束条件下模态试 验； 建立盘式制动器复模态有限元模型； 进行制 动噪声台架试验； 分析盘式制动器中内外侧制动 块的受力情况； 对制动卡钳钳指侧的结构加以改 进； 对新结构制动卡钳进行自由模态分析； 修正 盘式制动器有限元模型并重新进行复模态分析， 对比分析两次的复模态计算结果； 对装配了新结 构制动卡钳的盘式制动器进行噪声台架试验和 道路试验分析， 验证新结构制动卡钳降低制动噪 声的有益效果。 本发明可以降低汽 车制动时所产 生的制动 噪声， 减少了制动 噪声对环境的污染， 改良了汽车的制动性能。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 115130241 A 2022.09.30 CN 115130241 A 1.一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 步骤S1、 建立盘式制动器的三维模型； 步骤S2、 建立盘式制动器自由模态有限元模型： 使用有限元软件对步骤S1建立的三维 模型设置材料属 性并进行网格划分， 对模型中的制动盘、 内外侧制动块以及制动卡钳进行 自由模态分析， 得到制动盘、 内外侧制动块以及制动卡钳的仿真固有模态频率； 步骤S3、 进行自由约束条件下模态试验： 对盘式制动 器中的制动盘、 内外侧制动块以及 制动卡钳进行自由模态试验， 得到试验固有模态频率， 与步骤S2得到的仿真固有模态频率 结果对比分析， 设定两者误差小于预设值的范围内建立的有限元模型是有效的， 否则需要 重新回到步骤S2中对建立的盘式制动器自由模态有限元模型进 行修正， 修改材料属性参数 从而达到满足误差范围内的要求； 步骤S4、 建立盘式制动器复模态有限元模型： 在步骤S2已经建立的盘式制动器自由模 态有限元模型 的基础上， 设置盘式制动器中零部件之间的接触关系以及边界条件， 对制动 工况参数进行设置， 仿真得到复特征值结果， 通过复特征值确定产生制动噪声的模态频率 和对应的实部值； 步骤S5、 进行制动噪声台架试验： 采集制动噪声数据， 对比分析台架试验结果和仿真结 果， 设定结果的吻合度在预设值及以上时认为建立的有限元模型为有效， 否则需要重新回 到步骤S4中对建立的盘式制动器复模态有限元模 型进行修正， 以达到满足两者结果 吻合度 在预设值及以上的要求； 步骤S6、 分析盘式制动器中 内外侧制动块的受力情况； 步骤S7、 根据步骤S6的受力情况对制动卡钳钳指侧的结构加以改进， 得到改进后的制 动卡钳； 步骤S8、 对步骤S7改进后的制动卡钳进行自由模态分析： 在有限元软件中对改进后的 制动卡钳进行自由模态分析， 得到改进后的制动卡钳的自由模态频率； 步骤S9、 修正盘式制动器有限元模型并重新进行复模态分析， 对比分析两次的复模态 计算结果： 在步骤S8中进行过自由模态分析的改进后的制动卡钳的基础上， 通过有限元软 件对步骤S4盘式制动器有限元模型中的制动卡钳进行修正， 并重新进行复模态仿真分析， 将此次计算得到修正后的盘式制动器复模态结果与步骤S4中计算的复模态结果进行对比 分析； 步骤S10、 噪声台架试验和道路试验分析： 对装配了改进后的制动卡钳的盘 式制动器进 行噪声台架试验和道路试验分析。 2.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S1中建立盘式制动器三 维模型的结构 部件包括制动盘、 内外侧摩 擦衬片、 制动块背板、 制 动卡钳和活塞。 3.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S2中对盘式制动器三维模型设置材料属性包括杨氏模量、 泊松比和密度， 网格划分采用 的是六面体网格。 4.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S3设定试验固有模态频率和仿 真固有模态频率两者误差小于6％的范围内建立的有限元 模型是有效的， 否则需要重新回到步骤S2中对建立的有限元模型进行修 正。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130241 A 25.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S4中盘式制动器中零部件之间的接触关系包括制动盘与内外侧摩擦衬片之间的摩擦接 触、 内外侧摩擦衬片与制动块背板之间的绑定接触、 活塞与内侧制动块背板之间的弹性无 摩擦接触、 制动卡钳与外侧制动块背板之间的弹性无摩擦接触； 所述边界条件包括约束制动盘帽部除绕圆盘中心轴线转动自由度以外的其他五个自 由度， 约束制动块除圆盘中心轴线方向以外的其 他两个位移自由度； 所述制动工况参数包括在盘式制动器中的制动卡钳和活塞表面各施加均匀分布的制 动压力。 6.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S5中采集声压级大于70dB且频率在1 ‑16kHz范围内的制动噪声数据， 对比分析台架试验 结果和仿真结果， 设定两者结果的吻合度在70％以上时认为建立的有限元模型为有效， 否 则需要重新回到步骤S4中对建立的盘式制动器复模态有限元模型进行修 正。 7.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S6中分析盘式制动器内外侧制动块的受力情况具体为： 盘式制动器的内侧制动块受到液 压油传递过来的压力， 同时通过导向销的传递使得制动卡钳向右侧移动， 使得钳指压紧盘 式制动器外侧制动块， 内侧制动块受力接触面为环形， 而外侧制动块的受力接触面为不规 则图形， 两侧制动块的受力接触面 不同。 8.根据权利要求1所述的一种降低制动噪声的制动卡钳设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S7中对制动卡钳钳指侧的结构加以改进具体为： 修改外侧制动块的受力接触面为环形， 使得内外侧制动块的受力接触面积相同。 9.一种制动卡钳， 其特征在于， 根据权利要求1 ‑8任意一项所述的一种降低制动噪声的 制动卡钳设计方法得到 。 10.一种盘式制动器， 其特 征在于， 包括权利要求9所述的制动卡钳。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130241 A 3