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汽车盘式制动器摩擦块偏磨研究与应用

作　者: HASAN
导　师: 乔维高
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 盘式制动器偏磨温度场应力场
分类号: U463.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

从能量观点来看汽车制动过程是将汽车的机械能(动能和势能)的一部分或全部,通过制动器的摩擦转变为热能,并向大气耗散的过程。因此从某种意义上说,摩擦块的工作状态将直接影响制动器效能。如果摩擦块发生偏磨,则制动力矩输出不均、制动不平稳,产生制动跑偏、制动噪音与振动等一系列不良现象。由于摩擦块某些偏磨是由非正常情况引起,将会严重损坏制动器相关零部件,甚.至影响制动效果或导致制动失效,极大缩短盘式制动器使用寿命。因此研究摩擦块偏磨机理,尽量减小异常情况引起偏磨的可能,控制制动器系统原因造成的不可避免的偏磨,将摩擦块偏磨危害降到最低,对盘式制动器的发展有非常积极的意义。本文从制动器实际工作状态展开,分析了造成摩擦块偏磨的制动器结构原因,并利用ANSYS有限元软件、结合理论分析,研究了摩擦块温度场一接触应力场的分布不均对摩擦块偏磨的影响；找合理的解决摩擦块偏磨的途径,并具体应用于武汉元丰公司第二代气压盘式制动器的研发；通过第二代气压产品的开发试制、台架试验和性能试验,结合公司已有的液压盘式制动器实车试验及售后维护的统计数据,验证推理出滑动钳盘式制动器摩擦块偏磨机理。针对摩擦块的三种偏磨形式,综合考虑引起偏磨的可能原因,滑动钳盘式制动器摩擦块的偏磨机理如下：(1)对于内摩擦块来说,若忽略非正常偏磨因素的影响,由于摩擦副温度场一接触应力场的不均匀分布,入口处摩擦材料的磨损量大于出口处。,在摩擦块内外侧方向,影响磨损速度的固有因素有滑磨速度和制动半径两方面。当实际制动半径R取值不同时,摩擦块外侧磨损速度大于、等于或小于内侧磨损速度均可能出现。(2)对于外摩擦块来说,由于卡钳体的影响,在制动器磨合阶段,该摩擦块的偏磨形式与内摩擦块相似但程度减轻；在制动器磨合后阶段,其偏磨形式正好与内摩擦块相反。(3)在一组摩擦块中,制动器拖滞是引起内外片偏磨的主要原因,由制动器工作原理引起的内外片偏磨将会使内摩擦块的磨损速度稍大于外摩擦块。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-13
  1.1 盘式制动器的优势及发展前景  8-9
  1.2 研究盘式制动器摩擦块偏磨机理的意义  9-11
    1.2.1 盘式制动器摩擦块偏磨的表现形式  9-11
    1.2.2 研究盘式制动器摩擦块偏磨机理的意义  11
  1.3 本文主要研究内容  11-13
第2章制动器构造引起的摩擦块偏磨  13-27
  2.1 制动器工作原理导致的偏磨(盘式制动器)  13-15
    2.1.1 盘式制动器结构型式及工作原理  13-14
    2.1.2 制动器的制动过程导致的摩擦块偏磨  14-15
  2.2 制动盘厚度不均导致的摩擦块偏磨  15-17
    2.2.1 制动盘厚度不均对摩擦块偏磨的影响  15
    2.2.2 导致制动盘DTV的原因  15-17
  2.3 制动器施力方式导致的偏磨  17-19
    2.3.1 单活塞(或单推杆)盘式制动器  17
    2.3.2 双活塞(或双推杆)盘式制动器  17-19
  2.4 制动器拖滞导致的摩擦块偏磨  19-24
    2.4.1 卡钳重心不平稳导致的制动器拖滞  19-20
    2.4.2 导向销、支撑销问题导致的制动器拖滞  20-21
    2.4.3 密封圈和密封槽问题导致的制动器拖滞  21-22
    2.4.4 摩擦块压簧、压板问题导致的制动器拖滞  22-24
  2.5 其他原因导致的摩擦块偏磨  24-27
    2.5.1 摩擦块排屑槽问题导致的摩擦块偏磨  24
    2.5.2 滑磨速度不同导致的摩擦块偏磨  24-25
    2.5.3 制动半径偏移导致的摩擦块偏磨  25-27
第3章温度场与接触应力场引起的摩擦块偏磨  27-35
  3.1 摩擦热、接触应力对摩擦块偏磨的影响  27-28
  3.2 制动摩擦副温度场--接触应力场的研究  28-34
    3.2.1 制动摩擦副--温度场的研究  28-29
    3.2.2 制动摩擦副接触应力场的研究  29-34
      3.2.2.1 有限元法的理论基础  29-32
      3.2.2.2 接触分析有限元模型  32-33
      3.2.2.3 计算结果分析  33-34
  3.3 温度场--接触应力场对摩擦块偏磨的影响  34-35
第4章摩擦块偏磨机理的实际应用  35-44
  4.1. 优化制动盘的设计  35-37
    4.1.1 制动盘减小表面锥度的设计  35-36
    4.1.2 制动盘控制热流动的设计  36
    4.1.3 通风盘设计  36-37
  4.2 零拖滞卡钳体的具体设计  37-40
    4.2.1 液压盘式制动器的卡钳体设计  38-39
    4.2.2 气压盘式制动器的卡钳体设计  39-40
  4.3 摩擦块优化  40-42
    4.3.1 摩擦材料的优化  40-41
    4.3.2 摩擦块结构的优化  41
    4.3.3 摩擦材料平均摩擦系数的确定  41-42
  4.4 其它方面应用  42-44
    4.4.1 液压盘式制动器报警片的安装位置  42-43
    4.4.2 第二代气压产品的相关设计  43-44
第5章摩擦块偏磨机理的试验验证  44-57
  5.1 制动器台架试验  44-50
    5.1.1 惯性式制动试验台原理及结构  44-47
    5.1.2 惯性制动试验  47-50
      5.1.2.1 温度试验  48-49
      5.1.2.2 确定摩擦系数试验  49-50
  5.2 制动器实车试验  50-54
    5.2.1 双推杆制动器实车试验  50-51
    5.2.2 其他制动器实车试验  51-52
    5.2.3 制动器实车试验数据分析  52-54
  5.3 试验结论  54-57
    5.3.1 试验结论  54-55
    5.3.2 部分可避免的偏磨损影响因素  55
    5.3.3 各种影响因素对摩擦块偏磨损程度的综合影响  55-57
第6章总结及展望  57-59
  6.1 摩擦块发生偏磨现象机理的研究总结  57-58
    6.1.1 摩擦块发生偏磨的原因  57
    6.1.2 所有偏磨因素对摩擦块产生的综合影响  57-58
  6.2 研究展望  58-59
参考文献  59-61
致谢  61

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