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高压大型车用盘式制动器热摩擦磨损机理研究
| 论文题名： | 高压大型车用盘式制动器热摩擦磨损机理研究 |
| 关键词： | 汽车盘式制动器;温度场;应力场;热摩擦磨损;UMESHMOTION程序 |
| 摘要： | 盘式制动器的制动过程伴随着强烈的“热-应力-磨损”耦合现象，制动盘温度高、波动程度大，摩擦片磨损快且不均匀的问题，已经成为制约盘式制动器使用寿命的主要因素，因此，开展高压大型车用盘式制动器热摩擦磨损机理研究，对提高汽车制动安全性，有效提升制动性能具有重要的理论意义和实用价值。本文针对24.5吋灰铸铁制动盘和树脂基复合材料摩擦片所组成的摩擦副，采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的方式，对其在1.2MPa气压下的热摩擦磨损机理进行研究。主要研究内容和结论如下： （1）通过制动盘与摩擦片在室温至800℃的拉压试验、热物性参数试验，建立制动盘与摩擦片的本构模型和热机耦合有限元分析模型。综合利用解析法和CFD技术，确定摩擦片、制动盘和空气之间的对流换热系数，并结合温度场试验，探讨制动盘与摩擦片在紧急制动工况和连续制动工况下温度场、应力场和接触压力的变化规律，证明温度场与应力场之间存在强耦合关系。 （2）以树脂基复合摩擦材料为对象，进行销盘式摩擦磨损试验，研究摩擦系数、磨损率随温度的变化关系，建立合理的摩擦磨损模型。通过分析试验过程中摩擦力矩、磨损体积、磨损深度和接触压力的变化规律，得出磨损半径越大，磨损深度越大的结论。提出磨损深度不均匀度 hNU和接触压力不均匀度 piNU的概念，采用正交试验极差分析法，研究不同制动工况下压力分布对磨损深度的影响，得出当压力中心处于摩擦材料试样下半部分中心时，hNU和 piNU最小，摩擦磨损性能最好的结论。 （3）编写用户子程序UMESHMOTION，采用自动后处理热机耦合计算结果方式，实现盘式制动器热摩擦磨损行为的数值模拟，分析摩擦片磨损体积、磨损深度、摩擦力矩、接触压力和接触面积的变化规律，探究温度对磨损深度、接触压力和接触面积的影响。利用惯性台架试验，验证热摩擦磨损仿真的正确性，并采用扫描扫描电镜，观察磨损后摩擦片表面的微观形貌，研究温度对磨损机理的影响，得到不同制动时期的摩擦片磨损形式。 |
| 作者： | 谭雪龙 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 唐文献 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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