摩擦性能试验研究及制动器摩擦衬片的优化设计

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1、屮图分类号：THim学校代码：10856学号：M010312110硕士学位论文Master’sThesis摩擦性能试验研究及制动器论文题目摩擦衬片的优化设计机械设计及理论专业张向伟作者姓名金晓怡教授指导教师完成口期2014年12月中图分类号：TH117.1学校代码：10856学号：M010312110上海工程技术大学硕士学位论文摩檫性能试验研宄及制动器摩檫衬片的优化设计作者姓名：张向伟指导教师：金晓怡教授专业：机械设计及理论学院：机械工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：烏匕乂答辩委员

2、会主席：1%成员：iK只电、#1iM上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年）月及曰上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名:指导教师签名:曰期：年》月$曰曰期：年月X曰UniversityCode：10856StudentID:M010312110EXPERIMENTALRESEARCHONFRICTIONPERFORMANCEANDOPTIMIZATIO

4、NDESIGNOFTHEBRAKEFRICTIONPLATECandidate:ZhangXiangWeiSupervisor:ProfessorJinXiaoYiMajor:MechanicaldesignandtheoryCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014摩擦性能试验研究及制动器摩擦衬片的优化设计摘要据不完全统计，摩擦大约消耗了超过1/3的能

5、源，而磨损导致了超过70%的装备失效。为了减少经济损失，近年来人们越来越重视摩擦磨损基本规律的研究与实际工业生产的结合，本课题的研究正是基于这方面的内容而展开的。本文首先介绍了摩擦磨损相关的基本原理，在此基础上设计不同的试验方案来研究不同参数对摩擦系数的影响规律和权重次序；然后建立销盘摩擦副的二维和三维模型，观察接触应力的分布情况以及载荷对接触应力的影响；最后，根据摩擦磨损机理对扬州源锋机电有限公司提供的鼓式制动器进行研究，主要包括衬片夹具的摩擦学设计和鼓式摩擦片的参数优化。论文研究的主要内容和结果如下：(

6、1)运用MMW-1A和MMS-2A摩擦磨损试验机，设计试验来检测速度、载荷对摩擦系数的影响规律，并根据正交试验完成速度、载荷、时间影响摩擦系数的显著顺序。试验结果表明：摩擦系数随着载荷、速度的增大有减小的趋势，影响程度的顺序为载荷、时间、速度。这就为后续的研究工作奠定了理论基础。(2)在有限元软件Ansys中建立销盘副的静态和动态模型，对接触应力进行模拟分析。仿真结果表明，接触应力的分布呈现中间小、边缘大的态势；销盘滑动以后，接触应力场向滑动方向偏移，销底部边缘出现最大值，并且应力值有所增大。另外，通过建立

7、的三维模型分析载荷对接触应力的影响，发现随着载荷的增大接触应力值增大，分布状态没有改变。有限元的分析可以从直观上观察接触应力分布，同时也为摩擦磨损机理研究提供的途径。(3)根据提供摩擦片的形状设计夹具，分别从定位和夹紧方面考虑，确定夹具的主体和夹紧装置，然后对其仿真分析，得到最大偏移量为0.000197mm、承受最大应力为1.09Mpa，满足要求。这样的分析能够为加工制造减小误差、保证装配精度。(4)利用SolidWorks建立鼓式制动器的几何模型，并导入AnsysWorkbench中，分析不同条件下摩擦片

8、的应力分布，完成摩擦片的材质、起始角、厚度的优化设计。分析结果表明，当材质为少金属类、厚度在3mm～5mm之间、起始角在25°～27°I之间的摩擦片，接触应力集中程度降低，波动比较稳定，能够提供良好的制动性能和增加使用寿命。参数的优化能够为新型制动器的开发提供数据支持。关键词：摩擦试验，销盘接触仿真，夹具设计，鼓式制动器，参数优化IIEXPERIMENTALRESEARCHONFRICTIONPERFORMANC