鼓式制动器制动不稳定时变特性分析

由于工作环境复杂多变,制动器工作不稳定而导致振动和噪声,鼓式制动器制动时的温度变化对制动不稳定性影响较大,研究制动不稳定性影响因素及其制动不稳定时变特性具有实际工程意义。基于鼓式制动器四自由度接触模型,分别在Hypermesh和ABAQUS中建立鼓式制动器制动鼓和制动蹄总成模型与摩擦制动接触模型并进行试验验证;通过热机耦合动态分析,研究制动鼓温度对制动应力的影响;分析弹性模量和热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性的影响。分析表明：制动不稳定性是摩擦力耦合所致;制动过程中制动鼓温度与应力相互作用且均先快速上升后缓慢下降;鼓式制动器制动不稳定时变特性主要体现在不稳定模态个数及不稳定倾向系数（tendency of instability, TOI）值的变化,制动温度变化导致弹性模量变化,引起不稳定模态个数和TOI值略有变化,弹性模量对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较小;制动温度变化导致热膨胀系数变化,引起不稳定模态个数和TOI值先大幅降低后略有升高,热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较大。研究结果对改善汽车制动声品质具有一定指导意义。     

基于Kriging代理模型鼓式制动器稳定性的优化设计

针对鼓式制动器出现的制动噪声问题,引入Kriging代理模型,对鼓式制动器稳定性进行优化设计。采用最优拉丁超立方设计(optimal Latin hypercube design, Opt LHD)生成样本点数据,代入鼓式制动器有限元模型进行求解,生成Kriging代理模型和进行代理模型的精度检验。以摩擦衬片、制动鼓和制动蹄的杨氏模量为设计变量,以加权不稳定倾向系数为目标函数,建立了鼓式制动器稳定性的优化设计数学模型。采用多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm, MIGA)进行优化设计。结果表明:引入Kriging代理模型可以大大提高鼓式制动器稳定性优化的求解效率;通过优化设计能够提高鼓式制动器的稳定性,抑制制动噪声。     

基于台架NVH试验环境的制动器虚拟样机分析

针对NVH台架试验时某汽车鼓式制动器产生的制动抖动现象,在ADAMS软件中建立该鼓式制动器各部件模型、边界和载荷条件,以及NVH实验台相关模型,得到包含试验环境的虚拟样机模型。仿真分析拖滞制动工况时低频振动的激励源和传递特性。结果表明:制动抖动现象是因为摩擦衬片各部位和制动鼓接触不同步所致的低频振动,与制动压力和转速等因素有关;悬架的螺旋弹簧下端振动最大,减振器和衬套都起到了对振动衰减的作用。     

基于实时温控系统的鼓式制动器设计

针对货车制动器失效问题设计了一套自动降温双核控制系统制动器,主要是对制动器的温度控制系统、主副双单片机之间通信的软硬件进行了设计,通过温度传感器测试刹车片实时温度,经过信号转换传给单片机进行分析处理,控制继电器淋水阀喷水降低制动器温度,系统加设双单片机进行控制,以提高鼓式制动器的可靠性,保证行车制动安全。     

鼓式制动器摩擦尖叫的复模态模型与影响因素研究

针对某型号鼓式制动器,应用ABAQUS软件建立了摩擦尖叫有限元模型,通过零部件自由模态试验和制动尖叫台架试验验证了模型的正确性。在此基础上,进行了制动蹄摩擦衬片弹性模量、制动压力和摩擦系数对摩擦尖叫倾向性的影响分析;引入制动鼓与制动蹄间的接触压力分布特性,结合复模态理论,探索了前述因素对摩擦尖叫的影响的内在机制。     

空间机器人关节电磁制动器及其实验研究

针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁场的静态和动态特性,验证了制动器制动性能。通过对该制动器在真空高低温环境下进行多次制动实验,得到其制动力矩随制动次数变化的关系。根据实验前后摩擦副中各摩擦表面磨损状况的对比分析,找到了制动力矩改变的原因。为了使制动器稳定工作,提出了进行钛合金制动片表面处理以及在安装之前对制动器进行充分跑合的改进措施。     

鼓式制动器设计计算研究

制动性能是摩托车行驶安全性的重要指标。摩托车制动性能的好坏直接关系到摩托车行驶的安全性,同时也直接影响到摩托车动力性的充分发挥。摩托车的动力性越好,对制动性能的要求越高。常用的制动结构形式有两种,盘式制动器和鼓式制动器。鼓式制动器制动效能高、结构紧凑、价格便宜。摩托车上通常使用领从蹄式制动器,本文仅讨论内涨鼓式领从蹄制动器的设计。     

盘式制动器制动尖叫热机耦合特性仿真分析

利用试验和仿真相结合的方法,对某车型前通风盘式制动器进行研究。基于多功能制动器动力学试验台架,分别对两套同型号制动器试件进行制动尖叫试验,基于有限元建立制动器热机耦合分析模型,在拖滞制动模式下进行仿真计算。分析研究表明,拖滞制动模式是一个明显的热机耦合过程,其热机耦合效应与减速制动模式具有很多共同点。热机耦合效应对制动尖叫影响较大,考虑热机耦合效应有利于提高尖叫预测精度,并能够反映制动尖叫的时变特性。     

桑塔纳2000轿车制动系统设计

本次设计题目为santana2000轿车制动系统设计。说明书中首先介绍了汽车制动系统的现状、发展以及制动系统方案的分析与选择,并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构特点及优缺点进行分析。确定本设计方案采用前盘后鼓式的双回路制动系统。本设计还根据桑塔纳2000轿车的车型特点进行参数选择。说明书中还主要介绍了前后制动器的设计计算,制动器主要部件的参数选择,制动驱动机构的设计计算以及对确定选用X型管路布置等进行介绍。说明书的最后对本设计的制动性能进行了全面分析。     

盘式制动器NVH性能的时-频域耦合仿真方法

汽车制动时的NVH性能对于乘车舒适性和防治环境噪声污染具有重要意义。目前常规的仿真方法为复特征值(CEA)法,通常CEA法比实际测试出现的制动尖叫频率点更多,容易造成误判。为此,提出采用时-频域耦合动态仿真方法对盘式制动器的NVH性能进行分析。基于有限元平台ABAQUS,根据国际噪声测试标准SAE J 2521规定的工况,分别采用CEA法和时-频域耦合仿真方法,对制动器的非稳态响应进行了分析,得到了制动器的加速度-频率响应曲线以及制动尖叫的频率点;将时-频域耦合仿真及CEA仿真结果与测试结果进行比较,结果表明:传统的CEA仿真得到的的尖叫频率值过多,相比之下时-频域耦合仿真得到的结果与测试数据更为吻合,能够更精准地预测制动器的尖叫噪声频率值。     

油垫可倾式静动压混合支承摩擦副变形

液体静压支承在高速重载工况下运行时,由于强挤压和高速剪切联合作用,微间隙油膜温度和油腔压力分布不均匀,导致静压支承摩擦副发生热固耦合变形,影响液体静压支承的承载能力和高精度稳定运行。为了解决该难题,提出一种新型油垫可倾式静压支承结构,其运行过程中可实现任意方向微摆,产生附加动压,形成静动压混合支承,达到高速重载工况条件下静压支承高精度稳定运行的目的。依据流热固耦合理论,采用ANSYS Workbench对支承摩擦副变形进行流热固耦合分析,探讨承载0 t~32 t极端工况条件下旋转工作台、可倾油垫和底座的流热固耦合变形规律。提取变形数据,并经MATLAB编程处理后得到摩擦副变形关系,发现油腔外侧封油边边角处变形最大,此处间隙油膜最薄,最易发生摩擦学失效,成果为进一步控制摩擦副变形和摩擦学失效机理研究提供新方法。     

Studies on the friction and wear characteristics of rubber-based friction materials containing carbon and cellulose fibers

The present study was an attempt to examine the effects of carbon and cellulose fibers on the tribological characteristics of rubber-based friction materials (RBFMs). A fiber free RBFM as a reference material and a series of fiber included RBFMs at different volume fractions were prepared by two-roll mill. The friction tests were performed at different sliding velocities and various drum temperatures. The mechanical properties and surface microstructure of friction specimens were also examined. It was revealed that the carbon fiber influences slightly the coefficient of friction (COF) of RBFM but it improves the wear resistance and the fade behavior considerably. It reduces the drum temperature as well. Cellulose fiber though offered high COF but it proved to be destructive from the fade behavior and wear rate point of view due to its weak thermal stability. It was found that the rubber-to-glass transition, which occurred at high sliding velocities, influences the COF, wear rate, and fade behavior of the RBFMs significantly for both fiber free and fiber-containing systems.     

聚醚醚酮及其复合材料的摩擦学研究进展

评述了聚醚醚酮（PEEK）及其复合材料的摩擦磨损性能，在滑动过程中形成的摩擦转移膜以及磨屑的研究，总结了聚合物基复合材料摩擦学研究的一般方法及规律，介绍了关于用PEEK复合材料制造的轴承，齿轮等进行的摩擦学研究，以及等离子体表面处理和颗粒增强对PEEK及其复合材料摩擦学性能的影响。     

MAX相增强金属基复合材料的研究现状及应用

Mn+1AX_n(简称MAX)为一种三元层状材料,当其作为金属基复合材料的增强项时,可使复合材料具有优异的力学性能和摩擦学性能,拓展了金属基复合材料的种类和应用范围。本文对MAX相的应用与性能进行了介绍,总结了MAX相增强金属基复合材料的界面对复合材料导电性和力学性能的影响,并对MAX增强金属基复合材料的摩擦学行为进行了综述,同时总结了MAX相作为增强相在协同摩擦、单相摩擦和高温摩擦中的磨损机理。最后对MAX相未来研究方向进行了展望。     

Selection of ceramics for methanol fuel injector plungers based on tribological characteristics when coupled with 4140 steel

This research seeks to increase the working life of methanol fuel injectors by substituting wear- and corrosion-resistant ceramics for the current materials of construction. Because information on the tribological properties of ceramics in methanol is scarce, experiments were performed to characterize the dynamic friction and wear behavior of 11 oxides, nitrides and carbides against nitrided 4140 steel using a reciprocating test machine. The results are compared to baseline tests performed with typical injector construction materials (nitrided 51501 steel and nitrided 4140 steel) that have experienced early wear using methanol fuel. The tribological performance was characterized through measurements of the friction coefficient, mass loss, gross dimensional change and the roughness of the wear scar and by examinations with a scanning electron microscope. All of the ceramics were wear resistant, but many caused severe wear on the 4140 steel. A boron carbide and a nickel-bonded titanium carbide exhibited the best tribological characteristics.     

复合材料添加剂对改性PTFE的摩擦转移膜的形成和稳定作用

采用金属铜的微米粒子和纳米粒子作为聚四氟乙烯(以下记为:PTFE)的改性添加剂,研究了改性后PTFE的摩擦学性能和摩擦转移膜的形成和稳定性。实验揭示了金属微米粒子和纳米粒子对聚合物摩擦转移膜的形成具有不同的机制,分析表明:单独使用微米添加剂或纳米添加剂在提高PTFE复合材料的摩擦学特性方面都具有各自的优势和不足。      

钛合金干滑动摩擦行为与磨损机理研究进展

钛合金因具有高的比强度、比刚度,良好的耐蚀性和耐热性等优点,在航空航天、化工、能源等领域广泛应用,但钛合金存在表面硬度低、抗塑性剪切能力较差、不易加工硬化以及表面氧化物保护作用较差等缺陷,使其耐磨性较差,阻碍了其在耐磨损领域的发展。为了提高钛合金自身的耐磨性潜力和扩大其应用领域,本文主要概述了近年来国内外有关钛合金干滑动摩擦磨损领域的研究现状,讨论了影响钛合金摩擦磨损性能的主要因素以及在不同条件下的磨损机理,并对钛合金干滑动摩擦磨损行为的研究进行了展望。     

Effects of molybdenum dithiocarbamate and zinc dialkyl dithiophosphate additives on tribological behaviors of hydrogenated diamond-like carbon coatings

The tribological behaviors of hydrogenated diamond-like carbon (DLC) coatings under varied load conditions lubricated with polyalpha olefin (PAO), molybdenum dithiocarbamate (MoDTC) and zinc dialkyl dithiophosphate (ZDDP) additives were investigated in this paper. Hydrogenated DLC coatings were synthesized through the decomposition of acetylene by the ion source. The tribological performances were measured on a SRV tribometer. The morphologies and chemical structures of the DLC coatings were investigated by the scanning electron microscope (SEM), Raman spectrometer (Raman) and X-ray photoelectron spectroscope (XPS). It was shown that the low friction and high wear were achieved on the hydrogenated DLC coating under MoDTC lubrication, while low wear was found on the hydrogenated DLC coating lubricated by ZDDP. The primary reason was attributed to different tribofilms formed on the contact area and the formation of graphitic layer. Both factors working together leaded to quite different tribological behaviors.     

PTFE复合材料的摩擦学性能及力学性能

利用MM-200型磨损试验机,对不同填料填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对PTFE复合材料摩擦学性能及力学性能的影响.研究发现,几乎所有填料均可大大降低PTFE复合材料的磨损,但其对PTFE复合材料性能的影响差别较大.聚苯脂填充PTFE复合材料虽然具有良好的摩擦磨损性能,但是其拉伸强度较小.PI增大了PTFE复合材料的摩擦系数,随着PI含量的增加,PTFE复合材料的拉伸强度增大,而其伸长率则减小.CdO填充PTFE复合材料虽具有良好的摩擦性能,但其伸长率较大.淬火处理使PTFE复合材料的结晶度下降,从而导致PTFE复合材料的硬度减小、耐磨性变差.