近年来,汽车的安全性和可靠性已经达到很高水平,但汽车在制动时会产生制动噪声,严重影响车内的乘坐环境。所以提高汽车的舒适性、减少制动噪声、改善乘坐环境已经成为消费者和汽车厂商的共同追求,且已成为众多学者们的研究课题。汽车的制动系统中,盘式制动器以其技术成熟、结构简单、性能稳定、使用寿命长等优点得到了普遍应用。但盘式制动器在使用过程中,制动盘、制动块会和其它零部件的相近模态发生模态耦合,产生制动噪声,严重影响汽车的驾乘体验。研究发现,可以通过模态分析法求出各部件的固有频率和振型,再利用复模态分析方法求出制动器的不稳定模态,并找出对制动器稳定性影响较大的几何结构参数,并以此为依据,在设计初期通过改变结构的几何参数来改变结构的模态特性,使制动噪声在产品研发阶段就能得到有效降低。因此,为了降低制动器的不稳定性,抑制制动噪声的产生,本文运用有限元理论求得制动器各结构部件的模态特性,研究了制动块的几何特征参数的变化对制动器不稳定性的影响,并对制动器结构进行了优化。主要结果如下:(1)选用某中型豪华车左前轮制动盘作为建模原形,按照制动盘、块的实际尺寸进行三维建模,根据制动时车轮的实际运行状态,以及相关理论计算得到制动过程中的转速和制动压力。根据制动器制动时各部件的实际受载情况,确定了各部件的载荷和边界条件。(2)对制动器装配体和各组成部件进行了约束模态分析,选取制动块的弯曲和扭转模态、制动盘和制动器总成的周向模态作为研究对象。结果表明,制动器在各频率段都有可能发生模态耦合,导致系统的不稳定,其中频率范围在8000~15000 Hz内的模态产生制动噪声的可能性更大。(3)对具有不同制动块几何特征参数的制动器进行了复模态分析,并研究了制动块几何特征参数的变化对制动器稳定性的影响。分析结果表明:制动块厚度和凹槽深度的变化对制动器的稳定性有较大的影响,减小厚度和增加槽深都能够降低制动器的不稳定性。(4)通过分析制动块结构尺寸的变化对制动器不稳定性的影响,选取对制动噪声产生影响较大的结构尺寸—制动块凹槽深度作为优化变量,采用响应面法对制动块进行了结构优化。优化后的制动块凹槽深度为5.2mm,对优化后的制动器再次进行复模态分析,并将优化后的制动器与原尺寸制动器的复模态分析结果进行比较。结果显示,优化后制动器的不稳定模态数目减少,复特征值的实部显著降低,制动稳定性得到明显的提高,很大程度上降低了制动噪声产生的概率,达到优化制动器的目的。