振动与摩擦及噪声现象广泛存在于人们的日常生活中,其中旋转运动一类的振动和摩擦现象更是与人们的生产生活息息相关。飞机、火车和汽车的制动系统、工件的切削加工、钻孔加工、打磨加工、隧道旋转掘进、电脑硬盘的文件读取等,无一不是包含着振动摩擦现象的旋转运动。机械系统旋转结合面的摩擦往往会引起结合面的振动甚至噪声,振动与摩擦是一种相互耦合的关系。针对旋转运动结合面的振动摩擦现象及噪声特性的研究,将有助于加深对振动摩擦及噪声特性本质的了解与认识,同时还能够为解决振动及噪声问题提供一定的理论依据。为研究旋转结合面的振动摩擦及噪声特性,本文以日常生活中较为常见的汽车盘式制动器为研究对象,通过动力学建模、数值仿真、有限元复模态分析和振动噪声实验相结合的方法,探索了汽车在制动过程中的振动摩擦与噪声的动力学特性。重点研究了系统各参数对制动稳定性和制动尖叫噪声的影响。本文的研究将从一定程度上为制动系统的设计、选材和优化提供依据。本文的主要研究内容如下:(1)在查阅大量文献的基础上,总结了国内外关于振动摩擦和制动噪声现象的研究现状以及存在的问题,同时阐述了制动系统的分类及特点,并进一步提出了本文的研究目的、背景及意义。(2)建立了盘式制动器的六种不同自由度的动力学模型,通过对比选择其中考虑旋转的五自由度动力学模型为研究对象。采用数值仿真方法,重点探索了系统各参数如刚度、阻尼、制动转速、制动压力对制动稳定性的影响。得到了制动盘和摩擦片在不同参数下的时间历程及相轨迹,并分析了其中的制动粘滑与振动现象。(3)通过有限元复模态分析,得到了盘式制动器在不同系统参数下产生制动尖叫的不稳定模态与固有频率。通过制动工况分析,得到了制动压力、减速度和制动时间,并以此为基础,采用控制变量法分析了系统各参数如弹性模量、摩擦系数、转速、制动压力等因素对制动尖叫噪声的影响情况,并提出了抑制制动尖叫噪声的方法。(4)在课题组老师和同学的共同努力下,搭建了制动系统振动噪声测试实验台,并通过该实验台与B&K测试系统,研究了制动系统在多种工况下的噪声与振动情况,并着重分析了制动系统在X轴、Y轴、Z轴三个方向的振动幅值与制动工况的关系。研究结果表明:在低速时,制动盘和摩擦片将产生较为明显的粘滑现象,反映到位移与速度曲线中为存在明显的颤振现象。减小系统达到稳定状态所需的时间,可以通过增大系统的阻尼和制动压力以及减小刚度来实现。系统振幅的减小,可通过增大阻尼和减小制动压力来实现。可通过增大摩擦片的刚度、减小制动盘的刚度,来降低制动尖叫噪声发生的可能性。