汽车刹车盘性能研究

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1、汽车刹车盘性能研究摘要：刹车片是汽车制动系统中最关键的部件，汽车的刹车制动全靠它与制动盘鼓的摩擦来实现，刹车片的质量直接影响到汽车安全性能，关系到汽车使用者和行人的人身安全，其功能地位不言而喻。1引言汽车用制动器衬片俗称“刹车片”是以耐热增强纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂和矿物填料为原料，经泯拌、热压制、热处理磨削后，粘结（或钏接）到钢背（或蹄铁）上而制成。刹车片是汽车制动系统中最关键的部件，汽千的刹车制动全靠它与制动盘鼓的摩擦來实现,刹车片的质量直接影响到汽车安全性能，直接关系到汽车使用者和行人的人身安全，其功能地位不言而喻。作为汽车主要安全性零部件的刹车片，除了1

2、00%的安全外，车辆驾驶人员也期望任何时候都拥有最大的刹车舒适性、灵敏性、无噪咅和平稳性。对于刹车片而言，最重要的就是摩擦材料的选择。它基本决定了刹车片的制动性能。摩擦材料从基本材质上区分包括石棉、少量金属、半金属和有机物型等儿种。我国1999年就禁止了石棉在摩擦片屮的使用。口前国内普遍采用半金属摩擦材料，多使用钢或铜材料。2刹车盘基本工作条件汽车制动是依靠盘与片之间的摩擦，盘与片在高温、高压下作用，擁损非常剧烈，若过大或不均匀，则整个系统不稳定，轻则出现一些噪咅，重则出现事故。摩擦系数是摩擦材料的最基木参数，决定基木的刹车片制动力矩，摩擦系数必须适当，太高会造成制

3、动过程中的车伦死、方向失控或烧片，太低则制动距离过长，不利于安金行车。刹车片在制动时还会产牛瞬时的高温。尤其在高速行驶或紧急制动时，在高温状态下，摩擦片的摩擦系数会下降,称为热衰退性。热衰退性的高低决定高温状态和紧急制动时是否安全。ri前有的刹盘片问题就出于此。高温热衰退若严重，极易造成长距离下坡刹千失灵。舒适性是摩擦性能的直接体现。包括制动感觉、噪音、粉尘、冒烟、异味等。随看私家车的增人们生活水平的捉髙，在满足安全的基木前提下，舒适性越来越成为摩擦片的重要指标。在舒适性指标屮，刹车盘的噪咅情况是被最为关心的，有许多的车辆刹车时会产生刺耳的尖叫声，这就正说明刹车片的

4、质量存在问题。刹车系统的原理是将刹车盘同轮毂装配在一起，通过为制动衬片进行干摩擦，产牛巨大的摩擦力，将高速行驶车辆的动能转化为热能。有时候汽车从时速100km刹车到静止仅需耍I-儿秒甚至更短，可见刹车系统承受着戸人的负荷。刹车盘是刹车系统屮的一个重要部件,它的性能直接影响刹车效果的好坏。在刹车过程中，刹千盘一直承受着磨损、摩擦的作用,压力过人，则会发生变形或开裂。刹车是个循环不断的过程，使刹车盘一直处在冷热交替的过程中，易产生疲劳裂纹。材料在高温时，滑移变得相对容易，易发生塑性变形，使材料强度、硬度下降，所以要尽量限制材料的温度范亂刹车仅需儿秒，刹车后刹车盘表而温度

5、骤降，而内部温度相对较高，易产牛热应力，若此应力大于材料的强度，则发牛开裂，刹午失效，危及牛命女全。3刹车片性能分析3.1导热性铸铁由于具有优良的导热性能和阻尼性能，一直是汽车刹车盘的主要材料。由于在刹车过程中会产牛摩擦热，刹午盘一定耍使之消散。提高刹车盘的热传导能力的一个方法就是增加材料的热扩散系数。热扩散系数代农着在瞬间过程中热的扩散率，所以它是刹车盘设计过程中的一个基本参数。热扩散系数可以用来计算导热系数。具有高导热系数的灰铁盘对热裂的抵抗性能好，这样一来，就有可能提高刹车盘的使用寿命。3.2热疲劳性刹车盘在工作时，遭受很大的压力和摩擦力，尤其当车辆在复杂的道

6、路上运行时，刹车盘火效比预期的更早。观察表明，刹午盘的失效特征是表面上分布着许多宽且深的裂纹，裂纹的长度可达到盘的高度。裂纹的产生和热疲劳有关。在刹车过程中，刹车盘内外表而温度梯度很人，在材料表面产生了拉应力。当拉应力超过材料的屈服强度时，热裂或塑性变形产生。频繁的刹车，刹车盘处于冷热交替状态，导致材料疲劳，产生了微小裂纹，在拉应力作用下，裂纹扩展。许多小裂纹，结合在一•起，形成长的裂纹。长裂纹可能使刹车盘突然断裂,威胁着汽车的制动性能，因此刹车盘的热疲性能至关重要。3.3耐磨性每年都有大量的刹车盘、刹车片因磨损过量而报废。对于刹车盘來说,提高耐磨性是必须的。在刹车

7、盘磨损的过程中，主耍有磨粒磨损、粘着磨损。磨粒磨损的机理是在配对副材料的床力和摩擦下，铸铁中的硬质相因硬度大于基体而逐渐突出于基体表而，这些硬质相首先为配对副材料接触，构成第一摩擦血，起着承受磨损骨架的作用。基体为石墨构成第二摩擦面，且软基体磨损后可储存润滑油，所以材料的耐磨性提高了。显然，破质相的性质决定着铸磨损性能。3.4刹车鸣叫杀U车鸣叫越来越引起人们的不满，也一直是汽车制动系统中最为困扰的问题。预测和消除制动尖叫。研究表明刹车盘的表ifii粗糙度对噪音的产牛有很人的影响。刹车盘的两侧采用喷砂处理后，噪音产牛的倾向几乎消除，直至被严重磨损Z后。喷砂处理后，