制动尖叫属于复杂的动力学问题,其萌发不仅与制动器的结构和材料特性有关,还受制动工况和环境共同影响,成为长期困扰汽车行业的研究难点。制动时制动盘处于旋转状态,利用有限元技术对其建模难度大,因此现有的基于有限元模态分析方法的制动尖叫模型往往忽略了盘的旋转效应对系统稳定性的影响。本文创造性地以非旋转制动盘有限元分析得到的模态参数为基础,考虑盘在移动载荷下的动态特性变化,建立涵盖制动盘旋转效应的制动尖叫复特征值分析模型,并以此为工具研究旋转效应对制动尖叫的影响。建模包括子结构模型和系统模型两个层面。子结构层面:对于移动载荷下的制动盘,提出振型的数学描述方法,从非旋转制动盘的模态参数出发,通过坐标和时频域变换推导旋转制动盘的传递函数矩阵,从中提取与转速相关的等效模态参数,以此来表达移动载荷下的旋转制动盘动态特性,并证明其在状态空间的正交性;对于其它子结构,将动力学方程扩展到状态空间,并阐述了刚体模态的处理方法。系统层面:在状态空间中推导了非对称耦合刚度及摩擦负斜率矩阵,运用模态综合技术建立了完全由子结构模态参数和耦合关系参数表达的系统动力学方程,从而将系统稳定性问题转换为模态坐标下的广义特征值问题。文章采用复特征值分析法对系统稳定性求解,得到了不同工况下的尖叫模态,探讨了旋转、摩擦负斜率、摩擦耦合三者对稳定性的影响。研究表明,旋转使制动盘重根模态分离并产生行波,在常摩擦假设下对系统稳定性起消极作用,且能引发与盘块面内振动相关的新的不稳定模态,且系统整体尖叫倾向随转速升高而增大。在负斜率摩擦下,负斜率特性导致负阻尼效应,加剧系统不稳定,并同样激发新的不稳定模态,但由于高转速区间摩擦系数下降,转速升高反而使得系统趋于稳定,即说明负阻尼对系统振动的发散作用最终会被摩擦耦合减弱而产生的对系统的稳定作用所掩盖。本文认为,摩擦耦合所致的系统模态耦合自激振动是制动尖叫的主要机理,旋转所致的重根模态分离和摩擦负斜率所致的负阻尼效应对稳定性的影响有限。最后通过制动尖叫试验验证了本文建模思想和理论分析结果的正确性。本文的研究工作使制动尖叫复特征值分析模型理论更加完善、模型预测结果更接近实际,全面地揭示了制动盘旋转、摩擦负阻尼特性、摩擦耦合对系统稳定性的影响,对于在设计阶段准确预测并分析、抑制制动尖叫具有理论价值与工程应用价值。