摩擦是工业设备运行过程中不可避免的现象,其中,摩擦引起的振动噪声现象也广泛的存在于各式机械系统中,如轮-轨系统,制动系统,齿轮系统等。摩擦界面上剧烈的自激振动不仅会引起噪声污染,同时也会恶化界面的接触状态,加剧疲劳失效的风险和裂纹的萌生扩展。不少学者利用动力学理论对摩擦振动噪声展开了研究并提出了众多理论模型来诠释摩擦自激振动的机理,然而,考虑到摩擦自激振动的时变特性,随机性以及对工况的敏感性,这些机理仅能解释部分现象而不能形成统一的定论。目前,摩擦界面上的微观磨损对摩擦振动噪声的影响得到了研究者们的广泛关注,然而,当摩擦界面长期承受重载与频繁的摩擦时,其接触界面的宏观形貌也会产生变化形成不均匀磨损现象,然而其对摩擦振动噪声的机理影响却鲜见报道。通过研究不同磨损状态下的摩擦自激振动,进一步地构建微观形貌-宏观表面轮廓-自激振动三者间的内在联系,不仅有助于完善现有的摩擦自激振动振动理论体系,同时为反向界面状态监测提供了理论指导依据,此外,也为改善摩擦自激振动及其界面磨损的调控手段提供了新思路。本论文的主要研究内容如下:1.从摩擦学角度系统地探究了面—面接触形式下界面不均匀磨损对摩擦自激振动的影响机理,通过摩擦学试验及分析测试方法表征了界面不均匀磨损的变化规律,并将其宏观轮廓变化与微观磨损联系起来。摩擦界面硬度较低的表面出现了明显的轮廓改变,其中与摩擦速度相近的方向出现了明显的不均匀磨损现象。摩擦切入端一侧承受了更大的质量损失。此外,这种宏观的不均匀磨损现象引起了界面的微观磨损形貌变化,切入端出现了大量的具有大TCL的接触平台,同时由于界面应力分布的变化,整个界面出现了大量的剥落和犁沟现象,这些微观形貌的改变加强了界面摩擦自激振动现象。2.通过有限元方法对建立了合理的界面磨损仿真方法并对界面的宏观不均匀磨损进行仿真,对不同磨损状态下的系统展开负特征值分析,寻找界面不均匀磨损对系统稳定性的影响。此外,提出了一种考虑界面不均匀磨损的集总参数模型,理论研究了界面切向偏磨对系统的动力学特性的影响。3.在制动缩比试验台上展开制动摩擦实验,探究了界面孔结构和安装方向对摩擦粒子不均匀磨损的影响。结果表明,适当的安装角度可以缓解不均匀磨损现象,而孔结构可以将原接触面划分为两个独立的接触面来承担接触压力,从而减少不均匀磨损现象。建立了多接触面的磨损仿真流程并应用于高速列车全尺寸有限元模型上,对比原制动闸片和改进后制动闸片的有限元分析结果可发现,改变摩擦粒子接触界面状态可以对界面不均匀磨损进行直接调控,同时改善了系统的振动特性4.在考虑界面切向偏磨的二自由度模型基础上,考虑了法向阻尼、切向阻尼的影响和系统的界面非线性,提出了新的二自由度模型。并以此为基础计算了法向、切向阻尼对系统稳定性及动态行为的影响。结果表明,当系统处于模态耦合不稳定时,系统的阻尼设计需要考虑法向、切向的阻尼比值,系统存在有一个最优阻尼比值,当法向切向阻尼比值等于该数值时,系统的稳定性最佳;相对地,若单纯的增大某一方向的阻尼比值时,系统稳定性反而有可能下降。在低速粘-滑振动的情况下,应尽量的增大系统的法向阻尼,可以有效地减小系统的振动极限环。