초록 ▼

고속, 정밀 기계개발을 위하여는 기계계의 마찰 특성을 이해하여야 한다. 마찰에 기인하는 기계계의 동특성은 마찰계수에 따라 크게 변화한다. 마찰계수는 재료, 상대속도, 수직항력에 따라 달라지는 비선형함수가 되어 마찰이 있는 기계계는 비선형특성을 갖게 된다.본 연구에서는 자동차용 브레이크 라이닝패드을 이용하여 마찰기인 동특성을 실험적으로 관찰하고 관찰된 마찰기인 진동 현상을 이론적으로 해석하였다. 이를 위해 먼저pin-on-disk 형태의 실험장치를 설계, 제작하여 마찰에 의해 발생하는 진동과 소음을 측정하였다.

고속, 정밀 기계개발을 위하여는 기계계의 마찰 특성을 이해하여야 한다. 마찰에 기인하는 기계계의 동특성은 마찰계수에 따라 크게 변화한다. 마찰계수는 재료, 상대속도, 수직항력에 따라 달라지는 비선형함수가 되어 마찰이 있는 기계계는 비선형특성을 갖게 된다.본 연구에서는 자동차용 브레이크 라이닝패드을 이용하여 마찰기인 동특성을 실험적으로 관찰하고 관찰된 마찰기인 진동 현상을 이론적으로 해석하였다. 이를 위해 먼저pin-on-disk 형태의 실험장치를 설계, 제작하여 마찰에 의해 발생하는 진동과 소음을 측정하였다. 실험을 통하여 운전속도 및 수직항력 변화에 따라 가조화진동, 맥놀이현상, 스틱/슬립 등 마찰기인 진동이 관찰되었다. 라이닝 패드와 디스크 사이의 접촉영역에서 발생하는 소음을 측정하고 분석한 결과 소음은 디스크의 고유진동수 성분과 많이 일치했으며 감속구간에서의 소음레벨이 가속 구간보다 커짐을 알 수 있었다.또한 실험결과로부터 상대속도에 따른 마찰계수의 변화를 Lienard 법에 근거한 최소자승법을 이용하여 측정하고 이를 시스템의 운동방정식에 대입하여 수치적으로 계산한 결과실험적으로 측정한 마찰진동의 진폭 및 평균값이 잘 일치하였다.이로서 본 연구를 통하여 실험적으로 관찰된 마찰기인 진동현상은 이론적으로, 수치적으로 잘 설명될 수 있었다.

Abstract ▼

Investigations on the friction in mechanical system is necessaryfor the development of high speed and precision machine. The dynamic characteristicsof friction-induced vibration depends on the variation of friction coefficient. The valueof friction coefficient depends on material, relative velo

Investigations on the friction in mechanical system is necessaryfor the development of high speed and precision machine. The dynamic characteristicsof friction-induced vibration depends on the variation of friction coefficient. The valueof friction coefficient depends on material, relative velocity, and normal force. As aresult, the governing equation of a mechanical system, including friction effect isinherently nonlinear.In this research, friction-induced vibration characteristics of automotive brake liningpad are investigated by experimental and numerical method. The measured responsesof pin-on-disk type apparatus which was designed and made for this research showlimit cycles of quasi-harmonic vibrations and angular beating phenomena due to theoperation speed and the normal force of the system. Friction coefficient curve whichdepends on relative velocity was obtained by using Lienard method adopted with leastsquare fit. The noise generated at the contact region between brake lining pad anddisk was also measured. The cause of noise generation is the excitation betweenbrake lining pad and disk. Frequency components of noise are agree with the naturalfrequencies of the disk. It was also found that the noise level during decreasing speedwas greater than that of increasing speed.Numerical integration was also performed by using the fitted friction coefficientcurves. The results of calculated amplitudes and mean displacements show goodagreements with those of experiment.Throughout this research, most of the experimentally observed phenomena infriction induced vibration were successfully explained theoretically and numerically.

목차 Contents

• I. 서론...6
• II. 마찰진동실험...9
• 2.1 실험장치...9
• 2.2 시스템 설계변수...10
• 2.3 실험방법...14
• III. 실험결과...15
• 3.1 마찰기인진동...15
• 3.2 마찰기인소음...17
• 3.3 맥놀이 현상...26
• IV. 이론해석...29
• 4.1 운동방정식...29
• 4.2 마찰계수의 계산...30
• 4.3 수치해석 및 결과...33
• 4.4 마찰계수의 운전속도에 대한 특성...37
• V. 결론...40
• 참고문헌...41