制动盘轻量化理论与计算

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1、重量轻的先进复合材料已被确定为车辆应用的汽车系统，以降低油耗。超过75％的燃油消耗，直接关系到车辆的重量。但是，降低了车辆的重量，可以提高运输行业的成本性能比。研究人员已经证明，降低整车重量，提高车辆的能源消耗，是一种很有前途的战略，并提出了一个重要的机会，以减少能源的使用在运输部门。总的能源使用，减轻重量和二氧化碳（CO2）排放量密切相关。石油燃料占运输能源使用造成整车重量的75％，几乎每个国家公认的国际能源机构（IEA）石油燃烧的二氧化碳排放量[1，2]的主要来源的95％以上。道路车辆使用估计占人为的全球温室气体（GHG）排放量的10％。这个数字将增长，因为汽车行

2、业是增长最快的行业之一。有人预测，2009年全球生产的汽车数量要超过51万。随着知名度不断提高，运输轻量化，提高燃油经济性和二氧化碳排放量，是这个行业的顶级挑战[3，4]。交通，电力及热发电厂产生了约三分之二，在2009年全球二氧化碳排放量。汽车行业是公认的全球二氧化碳排放量的23％，2009年的第二大贡献者。乘用车比罗尔预测未来一段时间内稳步增长的全球需求和行驶距离[5]，运输燃料的需求将增长40％，到2035年。在过去的20年，虽然整车的重量减少的技术效率稳步提高，消费者偏好更大，更重，更强大的模型已经抵消了大部分这些效率的提高，从而产生变化不大，能源消耗和二氧化

3、碳排放量[6]。在汽车燃料消耗的主要决定因素之一，是汽车的重量。重量节省整体汽车质量被认为是一大研究热点。的研究表明，在车辆的重量每减少10％，可以减少燃料消耗5〜8％[7,8]。平均减少68公斤，给出了一个额外的练习场英里每加仑燃料消耗〜0.423公里/升。在其对二氧化碳排放量，减少了100公斤的整车重量方面带来了减少二氧化碳排放量高达12.5克/公里[7]。早先的研究表明，车辆的燃油消耗降低maleque等。2012年诠释。J.车辆结构及系统，4（2），69-7370的好处是，与光权重[9]。很显然，使用更轻的材料，整车的重量减少有可能降低油耗，但确切的关系不是那

4、么明显。观察表明，在燃料消耗的改进，取值范围为0.0015-0.007升/公里每公斤的重量减少[9]。影响此关系的因素，包括车辆的尺寸和类型，用于评估车辆的驱动周期，与动力传动系。bandivadekar等，[10]评价整车的重量减少燃料消耗，以恒定的性能和尺寸的影响。该模拟实验结果表明，从平均新车为每一个10％的重量减少，车辆的燃料消耗减少了6.9％。减肥可以提高运输系统的成本性能比。新型轻质材料提供了途径，以提高燃油效率和减少排放的有害污染物，不妥协的性能和尺寸。研究表明，减少20％的重量可能会产生12-14％的燃油经济性的改善[11]。节约能源在汽车中的应用重量

5、更轻，制动转子上的信息不可用在文献中。本文试图预测减轻体重的效果，对能源消耗和节约成本，使用的铝基复合材料汽车制动转子。建立评估数学模型重量减少材料消耗，节省成本和能源的影响。2。材料性能与成本分析铝基质复合体（AMC）已被广泛研究，在汽车行业中的应用[12-14]。以前的研究表明，在热处理过程中的磨损和摩擦性能的复合材料[15，16]加强和提高。属性还包括增加的比强度和刚度，耐磨损性，轻量化，高导热性和改进的高周疲劳抗性[17-19]。尽管节省的重量在50〜60％的顺序是[20，21]，需要实现的性能改善，更值得关注。作为簧下使用复合材料的重量降低，这也降低了惯性力

6、的燃油经济性，以提供一个额外的好处。图图1显示了质子威拉AMC制动转子原型设计的尺寸。AMC和铸铁材料的制动转子测得的机械和物理性能示于表1。以前的研究表明，AMC转子的摩擦系数在0.32-0.46之间[22，23]。有人还指出，制动噪音和磨损AMC转子在测试过程中低于那些使用铸铁的。ADEBISI等人[24]和Eltoukhy[25]观察到AMC转子摩擦表面上的温度上升比铸铁转子制动试验条件下的静态低。表1：材料性能制动转子[22]表1：材料性能制动转子[22]材料AMC铸铁拉伸强度（MPa）312250硬度（HB）143195密度（gcm的3）2.87.2热传导率

7、（W/m-1K-1）18252铸铁刹车盘是由废钢铸铁刹车盘是由废钢铁。的复合转子包括铝和SiC颗粒。无论铸铁和AMC刹车盘的是100％可回收。如表2中所示，AMC的生产需要生产铸铁由于铝熔化温度低的订单中的能量比。生产过程中的搅拌铸造SiC颗粒不需要完全熔化，因为它涉及到预加热到800℃。对于相同的几何形状，成本分析进行根据材料消耗和制造的制动转子的重量的。用于AMC转子的材料成本超过两个单元和批量生产，如表3中所示的铸铁转子。然而，考虑到AMC转子的长寿命化，寿命周期成本的一半相比铸铁转子[28]。约55％的重量减少也积极影响其他内部系统的车轮的成