制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的研究與開(kāi)發(fā)

1、f.右 .一人S.城類號(hào)U4610710-23039.二礦 sic八畢長(zhǎng)安大學(xué)氣r.卜碩士a 1一;:，一. ' _學(xué)位論文丈是r扇- rf-少石阮、千少一盆，妙川指導(dǎo)教師妙宕一一趣朝_教授一中請(qǐng)學(xué)位級(jí)別亞土一學(xué)科名稱診文提女日期2006. 5論文答殊日期一2006. 6一一才，答辯委員會(huì)主席:學(xué)位論文評(píng)閱人:二零零六年五月論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明:本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的成果。 本聲明的法

2、律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名:)匆年“”。日 論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開(kāi)閱覽、借閱以及申請(qǐng)專利等權(quán)利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，署名單位仍然為長(zhǎng)安大學(xué)。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)炎枷今秘論文作者簽名:，。年乙月”日導(dǎo)師簽名:鄉(xiāng)尸若年了月住日.IJj月摘要 汽車制動(dòng)器是關(guān)系到行車安全的關(guān)鍵設(shè)備，其質(zhì)量至關(guān)重要，而完善的測(cè)試體系和良好的測(cè)試設(shè)備是保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。 開(kāi)展汽車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的研究，使其能更好地模擬制動(dòng)器實(shí)際使用模式和環(huán)境條件，更真

3、實(shí)地反映制動(dòng)器性能，能夠提高制動(dòng)器研發(fā)水平，縮短制動(dòng)器開(kāi)發(fā)周期，提升制動(dòng)技術(shù);還可以提高制動(dòng)器測(cè)試技術(shù)，提高試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)水平;它對(duì)制動(dòng)器產(chǎn)品的研發(fā)、質(zhì)量控制以及整車制動(dòng)性能的提高都有十分重要的意義。 論文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外典型摩擦材料試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理以及試驗(yàn)方法的研究，提出了制動(dòng)器測(cè)試體系、制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)基本構(gòu)成、控制方法;通過(guò)對(duì)汽車制動(dòng)過(guò)程的模型分析，提出了制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)思路和基本設(shè)計(jì)方法，并對(duì)重型車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn);具體包括試驗(yàn)臺(tái)慣量的確定和組合、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇、整機(jī)結(jié)構(gòu)與安裝方式、滑臺(tái)結(jié)構(gòu)與鎖緊方式、試驗(yàn)臺(tái)冷卻與除塵等。最后，利用完成的試驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)自

4、動(dòng)調(diào)整臂進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出了自動(dòng)調(diào)整臂試驗(yàn)方法，并對(duì)影響自動(dòng)調(diào)整臂功能的因素進(jìn)行了研究。 該試驗(yàn)臺(tái)架順利通過(guò)驗(yàn)收。實(shí)踐證明:該試驗(yàn)臺(tái)架在功能上能夠滿足制動(dòng)器效能試驗(yàn)、熱衰退及恢復(fù)試驗(yàn)、制動(dòng)襯片(塊)磨損試驗(yàn)、制動(dòng)器噪聲測(cè)定以及同步測(cè)量記錄試件溫度、記錄輸入管路壓力和輸出制動(dòng)力矩的關(guān)系、記錄制動(dòng)試件與輸出力矩關(guān)系的要求。由于采用了成熟可靠的機(jī)電設(shè)備和自控技術(shù)，試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)合理、控制手段先進(jìn)、基本功能完善、系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。關(guān)鍵詞:慣性式;摩擦材料;制動(dòng)器;試驗(yàn)臺(tái)架; Abstract The automobile detent is essential equipments relat

5、e to the traffic safety, whose quality isvery important. Perfect test system and good test facility are the premise and the foundation toguarantee the product quality. It can improve research and develop level, elevate brake technical and develop frictionmaterial theory according to the research of

6、automobile detent inertia test-bed and make it well tosimulate practice use mode and setting condition which could reflect detent performance truly. Itcan elevate detent test technical and the design level of test-bed too, which have much moreimportant to the research and develop of detent product,

7、quality control and the elevation of brakeperformance of the whole automobile at the same time. This provided proposes the testing system of detent, the fundamental structure of detent inertiatest-bed, controlling measures through researching the configuration, characteristic, workingprinciple of th

8、e friction material test facility from domestic and oversea. And it provided designingcourses and the essential designing means of automobile detent inertia test-bed trough analyzingautomobile brake process. At the same time, this paper simulated the detent inertia test-bed ofheavy vehicles which in

9、volved confirmation and combination of test-bed inertia, the choice ofhost drive electric motor, the structure of machine and fixing mode, slipway structure and lockmode, cooling and dust-remove of test-bed etc. At last this paper made a test research withtest-bed designed, and presented the test wa

10、ys of auto regulation test of the arm, analyzed thefactors influencing the function of auto regulation test of the arm. This test platform has already passed check and accept, it is proved that the test-bed couldcarry out detent performance test, heat-declining and renewing test, brake liner patch(b

11、lock)abrasion test, detent yawp mensuration and record temperature of measuring test piece at the sametime, record relation between pressure of input pipeline and output brake moment, record relationbetween brake test piece and output moment，which were put forward at the beginning. Thestructure of t

12、he test-bed is reasonable, the control method is advanced, the basic skill is perfect andthe system function safely steady and credibly because of the adoption of autocontrol andelectricity-machine device which is mature and credibly.Keywords: Inertia type; Friction material; detent; Experiments the

13、 gantry目錄第一章緒論.1 1.1問(wèn)題的提出.。.。二。，.。.。.，。二。二。二。，二。、。，。.、。.。二，.1 1.2研究意義.1 1.3相關(guān)技術(shù)概述. 2 1.3.1制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理. 2 1.3.2制動(dòng)摩擦特性.。，.。二。.。二。. 2 1.3.3制動(dòng)副的磨損. 4 1.3.4制動(dòng)摩擦噪聲. 5 1.3.5制動(dòng)器性能要求. 6 1.3.6制動(dòng)器摩擦磨損測(cè)試體系.，.，.。二。二。. 9 1.4本論文的主要研究?jī)?nèi)容二，.10第二章國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備研究.11 2.1國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備的分析比較.11 2.1.1定速摩擦試驗(yàn)機(jī).·.··

14、83;·································11 2.1.2 FAST摩擦試驗(yàn)機(jī).12 2.1.3 Chase摩擦試驗(yàn)機(jī).。.13 2.1.4慣性摩擦試驗(yàn)機(jī)。.，.，.14 2.1.5多用途摩擦試驗(yàn)機(jī).15 2.1.6 Krauss摩擦試驗(yàn)機(jī)

15、.。.16 2.2國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器性能試驗(yàn)方法對(duì)比分析.18 2.2.1日本JIS D4411 /JIS D4311試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).18 2.2.2美國(guó)SAE,J661試驗(yàn)程序與規(guī)范.19 2.2.3德國(guó)大眾VW-PV3212標(biāo)準(zhǔn). 21 2.2.4國(guó)標(biāo)QC/T 479-1999貨車、客車制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)方法. 22 2.3制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備組成.，.。二。. 24第三章制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架研究. 25 3.1汽車制動(dòng)過(guò)程模型. 253.23.3制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)思路. 26制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)方法. 28第四章制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 41 4.1重型車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo). 4

16、1 4.1 .1技術(shù)要求及參數(shù)二。. 41 4.1.2重要性能指標(biāo). 42 4.2重型車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn). 43 4.2.1飛輪組慣量計(jì)算. 43 4.2.2飛輪系統(tǒng). 45 4.2.3電機(jī)功率的測(cè)算二，. 47 4.2.4滑臺(tái)和滑臺(tái)罩. 51 4.2.5測(cè)速裝置. 52 4.2.6被試制動(dòng)器或試件. 52 4.2.7制動(dòng)扭矩測(cè)量裝置. 52 4.2.8溫度測(cè)量裝置.·.·················

17、;············53 4.2.9試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)體與底座. 54 4.2.10應(yīng)急制動(dòng)器. 54 4.2.11工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng). 54 4.2.12直流調(diào)速電力拖動(dòng)系統(tǒng). 56 4.2.13電氣控制/測(cè)量系統(tǒng). 57 4.2.14氣源及制動(dòng)控制. 61 4.2.15冷卻和除塵系統(tǒng). 62 4.2.16測(cè)量/控制系統(tǒng). 62 4.3試驗(yàn)臺(tái)架驗(yàn)收. 64第五章自動(dòng)調(diào)整臂試驗(yàn)研究. 65 5.1自動(dòng)調(diào)整臂工作原理. 65 5.2影響自動(dòng)調(diào)整臂功能的因素分析. 67 5.3自動(dòng)調(diào)

18、整臂的性能檢測(cè). 67 5.4試驗(yàn)方法及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù).。.。.。二. 685.5出現(xiàn)間隙變化的原因分析. 70第六章結(jié)論與建議. 71 6.1本論文的結(jié)論. 71 6.2進(jìn)一步研究的建議. 72參考文獻(xiàn).。.73攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文. 75特別致謝.，.76夕第一章緒論1.1問(wèn)題的提出 隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和汽車保有量的急劇增加，汽車安全問(wèn)題引起了我國(guó)政府和廣大民眾的高度關(guān)注。 眾所周知，制動(dòng)器是保證汽車安全行駛的重要部件之一，而制動(dòng)器的一對(duì)摩擦副制動(dòng)盤(pán)和摩擦墊塊或制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄，是制動(dòng)器中的關(guān)鍵偶件，其摩擦磨損性能對(duì)汽車的制動(dòng)性能起著十分重要的作用川。 達(dá)安汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是一個(gè)國(guó)家

19、授權(quán)的汽車整車和汽車總成、零部件檢測(cè)機(jī)構(gòu)。隨著國(guó)家對(duì)汽車總成、零部件質(zhì)量重視程度的逐步提高，汽車制動(dòng)器試驗(yàn)任務(wù)不但增加，急需增加制動(dòng)器試驗(yàn)?zāi)芰Α＝?jīng)過(guò)調(diào)研得知，雖然國(guó)內(nèi)外有一些制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備，但由于此類設(shè)備屬非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其試驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)、試驗(yàn)方法和控制手段各異，無(wú)法滿足企業(yè)實(shí)際需要，因此提出了自主研制重型車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架的要求。1.2研究意義 制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)架的作用，就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是摩擦材料的試驗(yàn)和驗(yàn)證。我國(guó)的摩擦材料試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備是在引進(jìn)國(guó)外設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。目前，在用的設(shè)備中有從日本、美國(guó)、德國(guó)進(jìn)口的各種類型的試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，也有國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的檢測(cè)設(shè)備，其試驗(yàn)原理、試驗(yàn)方法和設(shè)備技術(shù)水平都有較

20、大的差異。 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)設(shè)備的研究，研制符合企業(yè)自身要求的制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)架，使其更好地模擬制動(dòng)器的實(shí)際使用模式和環(huán)境條件，更真實(shí)地反映制動(dòng)器性能，從而提高制動(dòng)器研發(fā)水平，提升制動(dòng)技術(shù)，發(fā)展摩擦材料理論。 研制高水平制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)架，還可以提高制動(dòng)器測(cè)試技術(shù)，提高試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)水平，特別對(duì)制動(dòng)器產(chǎn)品的研發(fā)、質(zhì)量控制以及整車制動(dòng)性能的提高都有十分重要的意義。1.3相關(guān)技術(shù)概述1.3.1制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理 制動(dòng)器一般分為盤(pán)式和鼓式兩種形式。盤(pán)式制動(dòng)器一般采用浮動(dòng)鉗盤(pán)式結(jié)構(gòu)，固定元件為橫跨制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的制動(dòng)鉗，制動(dòng)鉗上設(shè)有制動(dòng)輪缸、活塞和摩擦墊塊。制動(dòng)鉗支承在前橋轉(zhuǎn)向節(jié)上，摩擦墊塊通過(guò)導(dǎo)向件懸裝在制動(dòng)

21、鉗上，可軸向移動(dòng)。在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)鉗內(nèi)活塞的移動(dòng)，使摩擦墊塊壓向隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤(pán)，產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力矩使汽車減速直至停車。制動(dòng)盤(pán)有的采用整體通風(fēng)式鑄鐵圓盤(pán)，有的采用兩面為鑄鐵中間為通風(fēng)間隙材料的復(fù)合式圓盤(pán)。制動(dòng)鉗只有內(nèi)側(cè)設(shè)有一個(gè)輪缸，鉗體為一整體鑄件，制動(dòng)時(shí)，輪缸活塞在制動(dòng)液壓作用下向外運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)與活塞接觸一側(cè)的內(nèi)制動(dòng)襯片緊壓制動(dòng)盤(pán)，由于制動(dòng)盤(pán)不能作軸向移功，液壓進(jìn)一步上升時(shí)，制動(dòng)鉗體將在制動(dòng)盤(pán)所受液壓的反作用力作用下沿導(dǎo)向定位銷向內(nèi)移動(dòng)，推動(dòng)外制動(dòng)襯片緊壓制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)制動(dòng)盤(pán)因兩面受阻而產(chǎn)生制動(dòng)作用。 鼓式制動(dòng)器工作原理基本相似。它是靠輪缸活塞推動(dòng)制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩擦，來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。盤(pán)

22、式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別在于:鼓式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其摩擦工作表面為園柱面;盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為以端面工作的金屬圓盤(pán)即制動(dòng)盤(pán)。 由于盤(pán)式制動(dòng)器熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動(dòng)器好，可靠性和安全性也高，因而得到廣泛應(yīng)用。但是盤(pán)式制動(dòng)器效能低，無(wú)法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動(dòng)時(shí)需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制，大部分車是采用前盤(pán)后鼓的制動(dòng)系統(tǒng)組成。 電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車引入了新的制動(dòng)理念。它是把制動(dòng)需要消耗的能量用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向蓄電池反向充電，既達(dá)到了制動(dòng)的目的，又節(jié)約了能源，是一種非常科學(xué)的制動(dòng)理念。其電制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器是

23、基于傳統(tǒng)的制動(dòng)器，也分為盤(pán)式電制動(dòng)器和鼓式電制動(dòng)器。鼓式電制動(dòng)器由于制動(dòng)熱衰減性大等缺點(diǎn)，將來(lái)汽車上會(huì)以盤(pán)式電制動(dòng)器為主2101.3.2制動(dòng)摩擦特性汽車制動(dòng)器，無(wú)論是盤(pán)式還是鼓式，其摩擦類型都屬于干式滑動(dòng)摩擦。制動(dòng)襯片與轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)鼓(盤(pán))接觸時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力來(lái)自表面接觸處因分子間的引力所產(chǎn)生的“粘著”阻力和由于表面凹凸不平而產(chǎn)生的機(jī)械變形阻力，它們之間的關(guān)系為: F=F1+F2(1一1) 式中P一一摩擦力; F1粘著阻力; F2變形阻力; 由于襯片和盤(pán)(鼓)表面形貌的粗糙度和接觸時(shí)的不均勻性，實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于名義接觸面積。在外力的作用下，接觸點(diǎn)處承受較大的應(yīng)力而產(chǎn)生彈性或塑性變形，表面因

24、高壓變形而受到破壞，部分材料剝落或者被擠出，造成基體間的直接接觸而產(chǎn)生“粘著”或“冷焊”現(xiàn)象，形成摩擦力。 摩擦理論研究表明:摩擦系數(shù)的大小及其穩(wěn)定性，不僅與摩擦副材料的性質(zhì)(物理性質(zhì)、機(jī)械及化學(xué)性質(zhì))有關(guān)，還與制動(dòng)時(shí)的工況條件(制動(dòng)作用力的大小、制動(dòng)初速、制動(dòng)頻率及制動(dòng)時(shí)間等)、表面狀況(摩擦表面的粗糙度及接觸特性、表面的溫度狀況)和制動(dòng)副的結(jié)構(gòu)和參數(shù)等有關(guān)。故只能在特定條件下，得出某些經(jīng)驗(yàn)公式，如Rhee對(duì)有機(jī)石綿摩擦墊片與鑄鐵制動(dòng)鼓組成的摩擦副，在一定的試驗(yàn)條件下，提出如下摩擦力的計(jì)算公式，: 凡=KPacwbc>(1-2) 式中P.一制動(dòng)力; V一制動(dòng)初速; K試驗(yàn)常數(shù); t一制

25、動(dòng)時(shí)間; a,b-.與溫度有關(guān)的系數(shù)，對(duì)有機(jī)石綿摩擦襯片， a=0.8一1.25, b=一0.25一+0.25 由式(2-2)可知，制動(dòng)摩擦力受多種因素的影響。對(duì)金屬與有機(jī)襯片組成的制動(dòng)副，摩擦表面的溫度對(duì)摩擦力的穩(wěn)定性影響尤為突出，因此提高制動(dòng)副材質(zhì)的熱容量、導(dǎo)熱率、耐熱性，選用散熱性好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以提高制動(dòng)摩擦力。1.3.3制動(dòng)副的磨損 制動(dòng)襯片與對(duì)偶件在摩擦過(guò)程中，表面的相互作用將引起表面材料的流失和轉(zhuǎn)移，即產(chǎn)生磨損。磨損會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)副的間隙增大，直至襯片或盤(pán)(鼓)不能繼續(xù)使用，由此決定制動(dòng)器的壽命。從安全可靠性角度考慮，希望制動(dòng)副的摩擦系數(shù)較高，尤其是在高溫下仍能保持較高的摩擦系數(shù)，即

26、足夠的制動(dòng)摩擦力矩。但一般來(lái)說(shuō)，摩擦系數(shù)越高，摩擦所產(chǎn)生的剪切阻力越大，表層所受的剪切應(yīng)力也越大，使用壽命也越短。因此，摩擦與磨損是摩擦過(guò)程中既相關(guān)又矛盾的兩個(gè)方面，不同的工況條件和要求，側(cè)重有所不同，但對(duì)制動(dòng)摩擦副來(lái)說(shuō)，需要一定的摩擦阻力但又不致引起過(guò)大的磨損。 制動(dòng)副的磨損一般有粘著磨損、磨粒磨損、熱疲勞磨損和氧化磨損等幾種形式。 (1)粘著磨損 由于接觸的不均勻性和分散性，接觸點(diǎn)處承受高壓、高溫會(huì)形成局部粘著點(diǎn)。當(dāng)粘著點(diǎn)受剪切所產(chǎn)生的磨擦阻力大于表面膜與基體的結(jié)合力或基體材料本身的流動(dòng)極限時(shí)，在法向和切向力的聯(lián)合作用下，表面膜將破裂，材料會(huì)被擠出。剪斷面總是強(qiáng)度小且表面不平的表面，摩擦面

27、的表面材料粘到另一面上而產(chǎn)生材料的轉(zhuǎn)移。一般是較軟材料轉(zhuǎn)移到較硬材料的表面。 (2)磨粒磨損 無(wú)論是摩擦襯片還是對(duì)偶件表面，在摩擦的初期，由于表面粗糙及表面溫度不高，硬質(zhì)點(diǎn)(包括襯片材質(zhì)中的高硬度填料，對(duì)偶件表面的凸峰或外界塵埃、砂粒等)在切向力的作用下將材料表層劃傷或犁出溝槽。這種磨損叫磨粒磨損。對(duì)有機(jī)摩擦襯片的材質(zhì)，其磨粒呈現(xiàn)卷曲狀。 (3)熱疲勞磨損 制動(dòng)過(guò)程中由于表面接觸的分散性，每經(jīng)一個(gè)接觸斑點(diǎn)就是一變形波。表面接觸處承受循環(huán)應(yīng)力的作用，反復(fù)制動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生較大的溫度梯度，受循環(huán)熱應(yīng)力的作用，表面或在表層、多相的晶界面或界面處將產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展至小塊磨粒而剝落。對(duì)粉末冶金摩擦襯片，材質(zhì)

28、的多孔性就是形成許多應(yīng)力源，在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，易出現(xiàn)疲勞磨損;對(duì)于有機(jī)摩擦襯片，在填料與粘合劑或填料界面間總存在一些粘合強(qiáng)度的薄弱點(diǎn)而成為裂紋根源。 (4)氧化磨損 制動(dòng)過(guò)程中，摩擦面受高溫作用，易與空氣介質(zhì)中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有機(jī)襯片高溫下的熱氧化，使金屬表面形成氧化膜，繼而破裂而產(chǎn)生磨損。 制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的磨損形式隨工況條件、摩擦副材質(zhì)不同而易，而且在制動(dòng)過(guò)程的不同階段呈現(xiàn)的磨損形式也有所不同。有機(jī)摩擦襯片與灰鑄鐵對(duì)偶件摩擦?xí)r，在制動(dòng)摩擦初期，表面溫度不高，以磨粒磨損為主，高溫時(shí)則以粘著磨損和熱疲勞磨損為主。1.3.4制動(dòng)摩擦噪聲 制動(dòng)時(shí)由于制動(dòng)副的摩擦振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。制動(dòng)器的振動(dòng)包括摩

29、擦材料特性引起的摩擦振動(dòng)和機(jī)械部件振動(dòng)特性引起的部件振動(dòng)。 (1)制動(dòng)副間的摩擦振動(dòng) 制動(dòng)時(shí)，摩擦接觸物體間的摩擦力增大，瞬間溫度突然升高，接觸表面會(huì)出現(xiàn)局部凸起點(diǎn)“粘著”與“分離”5。特別是高速時(shí)的強(qiáng)制制動(dòng)，這種振動(dòng)尤為劇烈。摩擦振動(dòng)與摩擦材料的硬度、表面處理、壓縮彈性率、抗拉強(qiáng)度、氣孔率、粘彈性、摩擦系數(shù)一溫度關(guān)系曲線、摩擦系數(shù)一速度關(guān)系曲線等參數(shù)有關(guān)。 摩擦振動(dòng)的趨勢(shì)隨著表面接觸壓力的增加而增加，也隨著摩擦材料的表面溫度的升高而加強(qiáng)。相對(duì)滑動(dòng)速度增加時(shí)，摩擦系數(shù)也隨著變化，因而出現(xiàn)振動(dòng)噪聲的可能性也會(huì)增加。 (2)制動(dòng)副的部件振動(dòng) 制動(dòng)器部件的摩擦振動(dòng)是由于作為相對(duì)速度函數(shù)的摩擦系數(shù)變化

30、的結(jié)果，而相對(duì)速度又產(chǎn)生于制動(dòng)襯片、摩擦表面(盤(pán)或鼓)和機(jī)械系統(tǒng)的阻尼器之間，當(dāng)兩摩擦表面的相對(duì)速度增加時(shí)，若摩擦系數(shù)減少，則產(chǎn)生摩擦振動(dòng)，引起部件的振動(dòng)而發(fā)出噪聲。當(dāng)接觸的部件由于摩擦而發(fā)生磨損后，其間隙增大也會(huì)引起部件振動(dòng)。摩擦部件的振動(dòng)也與負(fù)荷的大小有關(guān)，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到足以使蹄和鼓的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化時(shí)，以及彈性力引起蹄和制動(dòng)器瞬間脫離時(shí)，整個(gè)關(guān)聯(lián)的機(jī)械系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生輕微的變形。一旦蹄和制動(dòng)器脫離嚙合，機(jī)械系統(tǒng)的彈性力就會(huì)很快使蹄和鼓恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)而在兩接觸面產(chǎn)生較低頻率的摩擦振動(dòng)。 高頻制動(dòng)尖叫聲和低頻制動(dòng)噪聲是產(chǎn)生制動(dòng)噪聲的主要原因。1.3.5制動(dòng)器性能要求 國(guó)標(biāo)QC/T 582-1999

31、、QC/T239-1999對(duì)轎車以及貨車、客車制動(dòng)器性能提出了明確要求。7)0 制動(dòng)器性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)有: (1)、第一次衰退率F,=MB' MBmi0 X100% MB,(1-3)式中MB;一第一次衰退試驗(yàn)中， MBA,一第一次衰退試驗(yàn)電第一次制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩值，N.m;第二次至第十次制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩的最小值，N.m;該指標(biāo)考核制動(dòng)器在多次連續(xù)使用時(shí)制動(dòng)力矩的衰變; (2)第二次衰退率凡2(MB / P)max - (MB. / P)minFat - . . , r、100% kMB / r)MI.(1-4)式中(MB / P)一第二次衰退試驗(yàn)中，單位管路壓力的制動(dòng)力矩最大值;(MB

32、 / P)mi。一第二次衰退試驗(yàn)中，單位管路壓力的制動(dòng)力矩最小值;該指標(biāo)考核制動(dòng)器經(jīng)過(guò)第一次衰退和恢復(fù)試驗(yàn)后，單位管路壓力的制動(dòng)力矩變(3)恢復(fù)差率恢復(fù)試驗(yàn)中，最后一次制動(dòng)力矩與基準(zhǔn)制動(dòng)力矩的差值，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。R.二二竺必創(chuàng)翌A(yù)nd、100% (MB )r(1一5) 式中(MB )r一衰退恢復(fù)試驗(yàn)前，基準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)的三次制動(dòng)力矩平均值; (MB )end一恢復(fù)試驗(yàn)中最后一次制動(dòng)力矩值; 該指標(biāo)重點(diǎn)考核制動(dòng)器在多次連續(xù)使用，冷卻后的恢復(fù)能力。 (4)速度穩(wěn)定性 試驗(yàn)中，在額定制動(dòng)管路壓力下，不同制動(dòng)初速度時(shí)的制動(dòng)力矩差值，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。V,t(m-n)=竺叢.、100%(1-6)Mn式中vst(m-n

33、)一車速m (km/h)與n (km/h)相比的速度穩(wěn)定性，% 呱、風(fēng)一效能試驗(yàn)中，在額定制動(dòng)管路壓力下，車速分別為m,n時(shí)的制動(dòng)力矩;該指標(biāo)考核制動(dòng)器輸出制動(dòng)力矩的速度穩(wěn)定性。對(duì)貨車、客車制動(dòng)器而言，制動(dòng)器性能試驗(yàn)判定標(biāo)準(zhǔn):a.第一次磨合試驗(yàn)達(dá)到80%接觸面積的磨合次數(shù)滿足表1一1要求。表1一1磨合次數(shù) 車型 Gaz1800kg的Ni類 Gas6000掩的N2及M:類 Ga>6000kg的N2. N3及M3類*Ga為汽車最大總重(質(zhì)量),kg;次數(shù) b第一次效能試驗(yàn) (1)制動(dòng)初速度為30km/ h，制動(dòng)管路壓力為額定值時(shí)，制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下式要求: Me5MB51.3Me(

34、1一7) 式中MB -制動(dòng)力矩，N-m; M一制動(dòng)力矩額定值，N-m; (2)制動(dòng)器輸出制動(dòng)力矩的速度穩(wěn)定性應(yīng)滿足下式要求: Vst (s0-30) 1:5 10% (1-8) Vst (70-30) 1:520% (1-9)c第一次衰退一恢復(fù)試驗(yàn) (1)第一次衰退率應(yīng)滿足表1-2的要求。表1-2第一次衰退率 車型GaZ1800kg的N;類Gas6000kg的N:及M2類Ga>6000kg的N2. Ns及Ms類衰退率IFalI540%525% (2)第一次恢復(fù)差率滿足下式要求: Res20%(1一10) (3)試驗(yàn)中及試驗(yàn)后，制動(dòng)器應(yīng)能徹底松開(kāi)，不得有拖磨現(xiàn)象。d第二次效能試驗(yàn)與b中規(guī)定

35、相同。e第二次衰退試驗(yàn)第二次衰退率滿足下式要求: Fat卜60%(1一11)同時(shí)，試驗(yàn)中及試驗(yàn)后，制動(dòng)器應(yīng)能徹底松開(kāi)，不得有拖磨現(xiàn)象。f第二次磨合試驗(yàn)?zāi)ズ洗螖?shù)為50次，不允許人工打磨。g第三次效能試驗(yàn)與b中規(guī)定相同。h制動(dòng)噪聲噪聲應(yīng)小于90dB (A).i磨損量及制動(dòng)器外觀檢查要求做完全部規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目后，制動(dòng)器應(yīng)工作正常。.制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)工作表面應(yīng)無(wú)刮傷。.制動(dòng)底板或制動(dòng)鉗應(yīng)無(wú)影響制動(dòng)器性能的變形。.制動(dòng)襯片(襯塊)應(yīng)完整、無(wú)脫層、無(wú)燒焦現(xiàn)象，允許有輕微裂紋。.制動(dòng)輪缸應(yīng)無(wú)滲漏現(xiàn)象。1.3.6制動(dòng)器摩擦磨損測(cè)試體系 汽車摩擦材料從開(kāi)發(fā)到批量生產(chǎn)，一般采用如下的測(cè)試體系: (1)、小樣試驗(yàn) 小

36、樣試驗(yàn)是把所需研究的摩擦材料制成尺寸較小的試樣，在相應(yīng)的試樣試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。它的試驗(yàn)條件選擇范圍較寬，影響因素容易控制。在短時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行較多參數(shù)和較多次數(shù)的試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性較好，對(duì)比性較強(qiáng)，易于發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性，一般多用于摩擦材料配方研究與篩選試驗(yàn)。 小樣試驗(yàn)的試驗(yàn)費(fèi)用較低，周期短，采用比較廣泛。 (2)、臺(tái)架試驗(yàn) 臺(tái)架試驗(yàn)是在相應(yīng)的專門臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。它是在試樣試驗(yàn)基礎(chǔ)上，用優(yōu)選出來(lái)的滿足摩擦磨損性能要求的材料，制成與實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸相同或者相似的摩擦件和對(duì)偶件，并模擬實(shí)際使用條件進(jìn)行試驗(yàn)。目的是選擇摩擦副的合理結(jié)構(gòu)，校驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和在模擬實(shí)際工況條件下摩擦件的可靠性。 臺(tái)架試驗(yàn)比小樣試驗(yàn)更

37、接近于實(shí)際使用條件，從而提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。相比使用試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，臺(tái)架試驗(yàn)容易控制試驗(yàn)條件，還可強(qiáng)化實(shí)際使用條件，縮短試驗(yàn)周期，減少試驗(yàn)費(fèi)用。 (3)、使用試驗(yàn) 在上述兩種試驗(yàn)基礎(chǔ)上，再優(yōu)選出摩擦磨損性能好的材料，制成實(shí)際使用的摩擦副，在實(shí)際使用條件下進(jìn)行試驗(yàn)。 這種試驗(yàn)的真實(shí)性和可靠性好，是摩擦磨損試驗(yàn)最終不可缺少的環(huán)節(jié)。但是，它需要較多的人力、物力，需要特殊的測(cè)量?jī)x器，費(fèi)用較高，周期較長(zhǎng)，而且試驗(yàn)結(jié)果由于受到多種因素的綜合影響，不易進(jìn)行單因素的考察，不易分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因。 如果不進(jìn)行前述兩種類型的試驗(yàn)，一開(kāi)始就進(jìn)行使用試驗(yàn)，特別是對(duì)摩擦磨損這樣一個(gè)多因素復(fù)雜問(wèn)題，必然難以抓住主要矛盾作分

38、析比較，致使整個(gè)試驗(yàn)周期拖長(zhǎng)，費(fèi)用加大。 因此，對(duì)汽車制動(dòng)器產(chǎn)品而言，更強(qiáng)調(diào)能夠控制使用條件，具有較好數(shù)據(jù)重復(fù)性的臺(tái)架試驗(yàn)。1.4本論文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)臺(tái)架的研究，提出制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)思路，完成了試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)。 論文完成了以下幾個(gè)方面的工作: 1、國(guó)內(nèi)外汽車摩擦材料試驗(yàn)設(shè)備的分析比較; 2、汽車制動(dòng)器性能要求和試驗(yàn)方法研究; 3、汽車制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法研究; 4、重型車制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 5、試驗(yàn)臺(tái)架控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì); 6、試驗(yàn)臺(tái)架試驗(yàn)、傳動(dòng)、加載、控制、測(cè)量方式的選擇和實(shí)現(xiàn); 7、對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂進(jìn)行了試驗(yàn)研究。第二章國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備研

39、究2.1國(guó)內(nèi)外制動(dòng)器試驗(yàn)設(shè)備的分析比較 國(guó)外汽車摩擦材料的研究己經(jīng)開(kāi)展得比較廣泛。目前國(guó)內(nèi)研究汽車摩擦材料的進(jìn)口試驗(yàn)設(shè)備大致可分3類:第1類是日本SHINKO工程公司制造的FAST機(jī)(FAST是FRICTION ASSESSMENT SCREENING TEST的縮寫(xiě)，即摩擦材料評(píng)定篩選試驗(yàn));第2類是美國(guó)福特汽車公司研制的FAST機(jī)和美國(guó)LINK公司制造的CHASE摩擦試驗(yàn)機(jī);第3類是德國(guó)ATE-TEVES與ERICH.KRAUSS研制的Krauss試驗(yàn)機(jī)。國(guó)產(chǎn)試驗(yàn)設(shè)備有武漢材料保護(hù)研究所開(kāi)發(fā)的MD240定速試驗(yàn)機(jī)和吉林大學(xué)機(jī)電設(shè)備研究所研制JF 150D等。下面就最典型的幾種試驗(yàn)設(shè)備及其試

40、驗(yàn)方法作簡(jiǎn)要分析。2.1.1定速摩擦試驗(yàn)機(jī) HP-S定速摩擦試驗(yàn)機(jī)最早由日本人采用，它是通過(guò)測(cè)出一定壓力、速度下連續(xù)制動(dòng)時(shí)，摩擦材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨溫度變化的情況，從而判斷摩擦材料性能的試驗(yàn)設(shè)備。其特點(diǎn)是采用盤(pán)一塊式摩擦副，定速滑磨。 如圖2-1所示。定速摩擦試驗(yàn)機(jī)是由電機(jī)通過(guò)三角帶、錐形齒輪帶動(dòng)主軸上的摩擦盤(pán)以一定速度(790rpm)轉(zhuǎn)動(dòng)的。試樣(25mmx25mm)安裝在上支撐臂中，并通過(guò)加載杠桿系統(tǒng)向摩擦盤(pán)施加一定負(fù)荷。摩擦面溫度由熱電偶測(cè)量，加熱裝置置于摩擦盤(pán)下。摩擦力矩由彈簧系統(tǒng)的測(cè)力桿和轉(zhuǎn)鼓記錄。 該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。它以測(cè)試摩擦材料性能為目的，已作為我國(guó)評(píng)定襯片材質(zhì)和摩擦

41、性能的標(biāo)準(zhǔn)樣機(jī)之一。國(guó)產(chǎn)的MD-240定速摩擦試驗(yàn)機(jī)工作原理與之相同，但杠桿加載系統(tǒng)改為液壓加載。圖2-1定速摩擦試驗(yàn)機(jī)1、皮帶輪:2、轉(zhuǎn)軸;3、軸冷卻水噴嘴;4、冷卻水噴嘴(微調(diào))5、冷卻水噴嘴(粗調(diào))6、輔助加熱裝置;7、試片:8.摩擦盤(pán);9、試片支撐臂;10、加壓軸:11,摩擦力測(cè)定用彈黃:12、鏈輪:13.杠桿水平調(diào)整裝置;14、載荷用杠桿;15、杠桿水平指示器;16,硅碼;17,摩擦力記錄滾簡(jiǎn); 18、油緩沖器2.1.2 FAST摩擦試驗(yàn)機(jī) FAST (FRICTION ASSESSMENT SCREENING TEST的縮寫(xiě))摩擦試驗(yàn)機(jī)是美國(guó)福特汽車公司研制的專門評(píng)價(jià)制動(dòng)襯片和離合器摩擦面片的摩擦磨損性能的試驗(yàn)機(jī)。其主要試驗(yàn)方法是恒摩擦力試驗(yàn)。當(dāng)摩擦系數(shù)因熱衰退導(dǎo)致摩擦力衰退時(shí)，通過(guò)提高試驗(yàn)壓力的辦法保持恒定摩擦力，這與制動(dòng)襯片在行車制動(dòng)中的工作狀態(tài)加大制動(dòng)踏板力提高制動(dòng)系統(tǒng)管路壓力相似，因此有較好的模擬性。如圖2-2所示。 FAST試驗(yàn)機(jī)的主要功能是:研究測(cè)定摩擦系數(shù)與溫度、壓力的關(guān)系，增加某些附件后，也可用于研究與速度的關(guān)系;還可以用于研究靜摩擦、衰退特性、尖叫界限、殘余