CN111767668B - 基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法及存储介质 - Google Patents

基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及产品设计领域，提供一种基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，该方法在制动系统产品设计阶段，通过有限元模型获得制动系统的振动模态；调整摩擦系数范围，得到负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；根据转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数调整设计方案，提升产品设计效率，减少制动系统发生尖叫噪声的概率，提升制动系统运行可靠性。

Description

基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法及存储介质
技术领域
本发明涉及产品设计领域，特别涉及一种基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法及存储介质。
背景技术
汽车制动系统在工作过程中可能产生不稳定振动，并发射出一种频率和强度不规则变化的声音，称为制动噪声。根据噪声频率的不同，通常将制动噪声分为低频颤振(f＜1000Hz)和高频尖叫(f＞1000Hz)。其中，高频尖叫由于其强度大，响度高，影响因素复杂，且严重干扰城市环境，成为了国内外长期关注的前沿热点问题。
CN209705124U公开了一种刹车卡钳用橡胶衬套，包括呈筒状的本体，所述的本体的内壁两端均具有一圈径向凸出的环状凸起，所述的本体的外壁具有减少本体外壁接触面积的凹槽结构。
由于制动系统结构复杂，这导致尖叫噪声的产生具有极强的随机性和不确定性，并没有某一种特定的结构修改方式能彻底的抑制制动噪声，且制动摩擦副产生的振动会经转向节传递至车身，从而引起车身大面积部件产生辐射声，在制动系统产品设计过程中，因为获得设计方案种的某一制动系统结构在何种情况下会引起尖叫噪声，难以得到产品设计最终解决方案，不仅在产品优化设计阶段，影响产品设计效率；而且降低制动系统的运行可靠性。
发明内容
经过长期实践测试发现，由于在产品设计阶段，制动系统中的转向节刚度参数、转向节和盘毂的连接特性对尖叫噪声产生影响大，且在产品设计阶段，难以预测制动系统尖叫噪声，从而导致设计效率不高等问题，有鉴于此，本发明旨在提出一种基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，该基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法包括，
步骤S1，将盘式制动器部件输入有限元模型，设置盘式制动器部件中每个零件密度、弹性模量、泊松比参数和连接关系，设置初始制动参数，得到制动系统的振动模态；
步骤S2，采用复特征值分析法求解系统动力学方程，得到系统的通解为：
其中，λm为特征值实部，ωm为特征值虚部；计算负阻尼比为：
ξ＝-λm/(π|ωm|)
调整摩擦系数范围，输出负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；
步骤S3，将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；
步骤S4，由步骤S1中得到在耦合频率处的不稳定振动模态，步骤S2得到的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率，步骤S3得到转向节自由状态下的自然频率和转向节的振型模态，匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；
步骤S5，根据步骤S4计算的到的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数，调整盘式制动器部件的设计方案。
优选地，在步骤S1中，所述盘式制动器部件中每个零件包括制动盘、盘毂、制动钳、活塞、制动支架、摩擦片、固定螺栓、导向销和转向节，所述连接关系包括具有连接关系的每个零件之间的面面接触关系、点面接触关系和绑定关系。
优选地，步骤S1中，初始制动参数包括活塞底面施加压强为0.5MPa，制动盘转动速度为6.28rad/s，制动系统能够拖曳制动。
优选地，步骤S2中，系统动力学方程为
式中[M]表示质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为系统的刚度矩阵。
优选地，在步骤S2中，摩擦系数范围为0.1-0.7。
优选地，在步骤S4中，计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率的差值|Δf|，当差值|Δf|小于等于预定阈值时，则判定接近，输出对应的发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率；当差值|Δf|大于预定阈值时，则判定偏离，则不输出振动频率。
优选地，在步骤S4中，盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为发生在当差值|Δf|小于等于预定阈值时，且盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为图像数据；
盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态的图像数据对比计算，先进行图像卷积运算后，输入神经网络进行匹配计算，当图像数据中局部像素点大于等于预设值，则输出对应的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数。
本发明还公开了采用上述基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法设计的一种装置，所述装置包括盘式制动器部件，盘式制动器部件包括制动钳组件、制动盘、转向节、盘毂，所述盘毂与所述制动盘同轴套设，所述盘毂背向所述制动盘的一端面与所述转向节固定连接，所述制动钳组件通过支架与所述盘毂连接，所述制动钳组件悬空扣设至所述制动盘圆形端面上。
优选地，所述制动钳组件靠近所述制动盘内侧固定设置有能够与所述制动盘接触的摩擦片。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。
相对于现有技术，本发明提供的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，在制动系统产品设计阶段，通过有限元模型获得制动系统的振动模态；调整摩擦系数范围，得到对应的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；再根据转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数调整设计方案，提升产品设计效率，且能够减少制动系统发生尖叫噪声的概率，提升制动系统产品运行可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法一种实施方式的流程图；
图2为本发明基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法中的盘式制动器有限元模型及各零部件几何模型图；
图3为本发明方法一种实施方式中的不同摩擦因数下制动系统负阻尼比；
图4为本发明方法一种实施方式中的制动系统不稳定振动模态；
图5为本发明方法一种实施方式中的转向节自然频率和部分模态图；
图6为本发明方法一种实施方式中的不同转向节—盘毂连接处摩擦因数下的制动系统的负阻尼比的关系图；
图7为本发明方法一种实施方式中的不同转向节刚度下的制动系统的负阻尼比的关系图；
图8为本发明方法设计的一种装置的正向结构示意图；
图9为本发明方法设计的一种装置的背向结构示意图。
附图标记说明：
1制动钳组件 2制动盘
3转向节 4盘毂
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了解决背景技术部分所指在制动系统产品设计过程中，因为获得设计方案种的某一制动系统结构在何种情况下会引起尖叫噪声，难以得到产品设计最终解决方案，不仅在产品优化设计阶段，影响产品设计效率；而且降低制动系统的运行可靠性等问题。本发明提供一种基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，如图1所示，所述基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法包括，
步骤S1，将盘式制动器部件输入有限元模型，设置盘式制动器部件中每个零件密度、弹性模量、泊松比参数和连接关系，设置初始制动参数，得到制动系统的振动模态；
步骤S2，采用复特征值分析法求解系统动力学方程，得到系统的通解为：
其中，λm为特征值实部，ωm为特征值虚部；计算负阻尼比为：
ξ＝-λm/(π|ωm|)
调整摩擦系数范围，输出负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；
步骤S3，将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；
步骤S4，由步骤S1中得到在耦合频率处的不稳定振动模态，步骤S2得到的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率，步骤S3得到转向节自由状态下的自然频率和转向节的振型模态，匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；
步骤S5，根据步骤S4计算的到的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数，调整盘式制动器部件的设计方案。
本发明提供的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，在制动系统产品设计阶段，通过有限元模型获得制动系统的振动模态；调整摩擦系数范围，得到对应的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；再根据转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数调整设计方案，提升产品设计效率，且能够减少制动系统发生尖叫噪声的概率，提升制动系统产品运行可靠性。
为了在步骤S1中获得更为准确的振动模态，以及各个零部件连接关系，在本发明优选的情况下，在步骤S1中，所述盘式制动器部件中每个零件包括制动盘、盘毂、制动钳、活塞、制动支架、摩擦片、固定螺栓、导向销和转向节，所述连接关系包括具有连接关系的每个零件之间的面面接触关系、点面接触关系和绑定关系。
例如，如图2所示，盘式制动系统有限元模型采用有限元软件Abaqus6.13进行设置，该模型主要由制动盘、盘毂、制动钳、活塞、制动支架、摩擦片、固定螺、导向销和转向节等部件组成。部件主要采用六面体单元(C3D8)进行网格划分，对不规则的部件(如：转向节)和局部过渡区域采用四面体单元(C3D4)辅助划分。模型总单元数为207861个。表1定义各部件材料参数(密度、弹性模量、泊松比等)，忽略系统阻尼的影响。
表1有限元模型部件材料参数
部件 密度ρ/(kg/m3) 弹性模量E/GPa 泊松比
制动盘 7 800 158 0.3
摩擦片 2 100 3 0.32
背板 7 800 210 0.3
盘毂 7 350 165 0.3
制动钳 7 350 170 0.3
活塞 7 800 190 0.27
支架 7 800 210 0.3
螺栓 7 800 210 0.3
导向销 2 850 71 0.3
转向节 7 250 170 0.3
制动器各部件之间的连接关系对制动尖叫行为特性具有重要影响，因此需要尽可能地准确定义各部件之间的连接关系。结合实际制动器的结构和工作原理，各部件之间的连接关系主要采用“面面接触”、“点面接触”和“绑定”模式，如表2所示。约束制动盘中孔区域，使其仅能绕Z轴转动，限制制动支架螺栓孔的6个自由度，同时限制转向节与摆臂连接的各个螺栓孔在所有方向上的自由度。
表2模型部件之间的连接关系
连接部件 连接关系 Abaqus定义 摩擦因数
制动盘—摩擦片 接触 面—面接触 0.1～0.7
支架—导向销 接触 面—面接触 0.05
支架—摩擦片 接触 点—面接触 0.1
制动钳—摩擦片 接触 点—面接触 0.1
活塞—摩擦片 接触 点—面接触 0.1
活塞—活塞缸 接触 面—面接触 0.05
盘毂—转向节 接触 面—面接触 0.1
夹钳—螺栓 固定 绑定 —
背板—摩擦片 固定 绑定 —
为了更好地模拟制动系统在工作过程中的拖曳制动状态下的尖叫噪声预测，在本发明优选的情况下，步骤S1中，初始制动参数包括活塞底面施加压强为0.5MPa，制动盘转动速度为6.28rad/s，制动系统能够拖曳制动。
复特征值分析法具有更好地求解制动系统中的各振动特性，在本发明优选的情况下，步骤S2中，系统动力学方程为
式中[M]表示质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为系统的刚度矩阵。
计算后获得系统的通解表达式，即
实现对制动系统振动模态和尖叫频率的预测，例如，当特征值实部λm大于零时，制动系统产生自激振动，并可能发射尖叫噪声，此时特征值虚部值ωm即为系统尖叫振动的频率。
利用特征值实部和虚部构造新的参数：负阻尼比，其表达形式为
ξ＝-λm/(π|ωm|)
当特征值实部为正数时，阻尼比为负数。当阻尼比值越小时，则摩擦系统产生异响的趋势和强度都增强。
为了获得不同摩擦系数下的制动系统出现的负阻尼比及对应的振动频率，在步骤S2中，摩擦系数范围为0.1-0.7。
例如，图3所示为当摩擦因数从0.1增大到0.7的过程中，系统出现的负阻尼比及对应的振动频率。当摩擦因数增大到0.3时，系统在频率分别为2780Hz、7212Hz和9454Hz处出现了三个负阻尼比值，这说明该制动系统在这三个频率处产生模态耦合现象，并可能产生以上频率的尖叫噪声。随着摩擦因数逐渐增大，系统负阻尼比的个数逐渐增加，当摩擦因数增大至0.7时，制动系统在七个频率处均出现负阻尼比，同时摩擦因数的增大伴随着负阻尼比值的减小，因此制动系统产生尖叫噪声的倾向随摩擦因数的增大而增强。
图4所示为制动系统在耦合频率处的不稳定振动模态。可见不稳定振动主要表现在制动盘的面内扩张和面外弯曲运动，这是由于制动盘在摩擦力作用下主要表现为薄板的运动形式。此外，通过对振型可以看出，转向节局部区域的弯曲和扭转运动也是系统振动模态的主要表现形式，可以推测，转向节的振型模态对制动系统的尖叫不稳定行为也起有一定影响。所以在步骤S4中，由步骤S1中得到在耦合频率处的不稳定振动模态，步骤S2得到的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率，步骤S3得到转向节自由状态下的自然频率和转向节的振型模态，匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数。
由于转向节振动特性诱导系统产生制动尖叫噪声，对转向节在自由状态下的自然频率进行提取分析，结果如图5所示。可见转向节的部分自然频率和如上预测的不稳定振动的频率(如：2777Hz、7248Hz和10342Hz处)非常接近。
如图5所示，在制动过程中，由于摩擦力的作用，制动系统的不同部件之间将会发生模态耦合现象，转向节将会参与部件耦合的过程，从而诱导系统产生制动尖叫噪声。
考虑到转向节和盘毂之间通过面面接触的形式定义连接方式，因此对两者接触部分的摩擦因数进行变化，连接处摩擦因数对系统制动尖叫的影响，复特征值分析结果如图6所示。当转向节与盘毂连接处的摩擦因数从0.1增大到0.3时，系统预测产生的不稳定振动频率和负阻尼比并没有出现明显的区别。因此，转向节与盘毂连接处的摩擦因数并不会对系统的制动尖叫产生重要的影响，这主要是因为系统的不稳定振动主要是由于接触摩擦所引发的结构模态耦合，转向节和盘毂之间并没有存在明显的摩擦运动，故并不会对系统的振动尖叫行为产生重大影响。
如图7所示为当转向节在不同刚度状态下，系统的不稳定振动频率分布图。可见当转向节刚度较小时(150GPa)，系统仅有4个不稳定振动频率；当转向节刚度逐渐增大时，系统不稳定振动频率数量逐渐增多，这说明增大转向节刚度可以诱发更多频的不稳定振动。此外，可见当转向节刚度为190GPa时，负阻尼比(绝对值)值明显大于刚度为150Gpa和170GPa两种情况。综合以上分析，转向节的刚度对制动系统的振动尖叫特性具有重要影响，转向节刚度增大会诱导更多频率的不稳定振动产生，同时会增大系统的负阻尼比值(绝对值)，即可能增大系统的振动尖叫强度。
为了更好地获得尖叫噪声的振动频率是否接近转向节自由状态下的自然频率，而引起系统耦合发出尖叫噪声，在本发明优先的情况下，在步骤S4中，计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率的差值|Δf|，当差值|Δf|小于等于预定阈值时，则判定接近，输出对应的发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率；当差值|Δf|大于预定阈值时，则判定偏离，则不输出振动频率。
为了效率更高地获得识别并判断盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态的图像数据之间的关联性，在本发明优选的情况下，在步骤S4中，盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为发生在当差值|Δf|小于等于预定阈值时，且盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为图像数据；
盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态的图像数据对比计算，先进行图像卷积运算后，输入神经网络进行匹配计算，当图像数据中局部像素点大于等于预设值，则输出对应的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数。
本发明还公开了由上述基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法而设计产生的一种装置，如图8-9所示，所述装置上述所述的盘式制动器部件，所述盘式制动器部件包括制动钳组件1、制动盘2、转向节3、盘毂4，所述盘毂4与所述制动盘2同轴套设，所述盘毂4背向所述制动盘2的一端面与所述转向节3固定连接，所述制动钳组件1通过支架与所述盘毂4连接，所述制动钳组件1悬空扣设至所述制动盘2圆形端面上。
本发明根据基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法而设计的装置，通过执行在制动系统产品设计阶段，通过有限元模型获得制动系统的振动模态；调整摩擦系数范围，得到对应的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；再根据转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数调整设计方案，由此产生的产品结构可靠性高。
为了使得制动系统更可靠地运行，在本发明优选的情况下，所述制动钳组件1靠近所述制动盘2内侧固定设置有能够与所述制动盘2接触的摩擦片。
本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述方法。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，所述基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法包括：
步骤S1，将盘式制动器部件输入有限元模型，设置盘式制动器部件中每个零件密度、弹性模量、泊松比参数和连接关系，设置初始制动参数，得到制动系统的振动模态；初始制动参数包括活塞底面施加压强为0.5MPa，制动盘转动速度为6.28rad/s，制动系统能够拖曳制动；
步骤S2，采用复特征值分析法求解系统动力学方程，其中，系统动力学方程为
式中[M]表示质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为系统的刚度矩阵；
计算得到系统的通解为：
其中，sm为第m阶复特征值，即为λm+jωm，而为对应的第m阶的特征向量；
其中，λm为特征值实部，ωm为特征值虚部；计算负阻尼比为：
ξ＝-λm/(π|ωm|)
调整摩擦系数范围，输出负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率；
步骤S3，将转向节零件输入有限元模型，得到转向节自由状态下的自然频率以及转向节的振型模态；
步骤S4，由步骤S1中得到在耦合频率处的不稳定振动模态，步骤S2得到的负阻尼比以及预测发生尖叫噪声的振动频率，步骤S3得到转向节自由状态下的自然频率和转向节的振型模态，匹配计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率，以及对比盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态，得到发生尖叫噪声时的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数；
步骤S5，根据步骤S4计算的到的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数，调整盘式制动器部件的设计方案。
2.根据权利要求1所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述盘式制动器部件中每个零件包括制动盘、盘毂、制动钳、活塞、制动支架、摩擦片、固定螺栓、导向销和转向节，所述连接关系包括具有连接关系的每个零件之间的面面接触关系、点面接触关系和绑定关系。
3.根据权利要求1所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，在步骤S2中，摩擦系数范围为0.1-0.7。
4.根据权利要求1所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，在步骤S4中，计算预测发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率的差值|Δf|，当差值|Δf|小于等于预定阈值时，则判定接近，输出对应的发生尖叫噪声的振动频率与转向节自由状态下的自然频率；当差值|Δf|大于预定阈值时，则判定偏离，则不输出振动频率。
5.根据权利要求4所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，在步骤S4中，盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为发生在当差值|Δf|小于等于预定阈值时，且盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态均为图像数据；
盘式制动器部件的不稳定振动模态、转向节的振型模态的图像数据对比计算，先进行图像卷积运算后，输入神经网络进行匹配计算，当图像数据中局部像素点大于等于预设值，则输出对应的转向节局部变形数据、振动频率、摩擦系数。
6.一种如权利要求1、2、5中任意一项所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，所述盘式制动器部件包括制动钳组件(1)、制动盘(2)、转向节(3)、盘毂(4)，所述盘毂(4)与所述制动盘(2)同轴套设，所述盘毂(4)背向所述制动盘(2)的一端面与所述转向节(3)固定连接，所述制动钳组件(1)通过支架与所述盘毂(4)连接，所述制动钳组件(1)悬空扣设至所述制动盘(2)圆形端面上。
7.根据权利要求6所述的基于转向节特性的盘式制动器尖叫噪声预测方法，其特征在于，所述制动钳组件(1)靠近所述制动盘(2)内侧固定设置有能够与所述制动盘(2)接触的摩擦片。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1-5中任意一项所述的方法。
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