文 献 综 述

1.目的及意义

汽车以一定速度行驶时具有一定的动能，要使汽车根据需要减速停车，路面必须强 制地对行驶车轮产生阻止其行驶的力──制动力，这个力的方向与汽车行驶方向相反。实际上这个力是将汽车制动时的动能强制地转化成其他形式的能量并将其扩散于大气 中。实现汽车制动的装置主要是汽车制动器，它的功能是根据汽车行驶时的需要使汽车减速或在最短的距离内停车，以确保汽车安全运行。

作为一种新型的制动部件，盘式制动器与传统的鼓式制动器比较，具有散热快、重量轻、构造简单、调整方便、制动效果稳定、热稳定性好、高负载时耐高温性能好等优势，正越来越广泛地应用于轿车、客车和重型载货车上，有着非常好的发展前景。随着我国公路交通条件的改善、高等级公路的发展、车辆性能和车速的不断提高，人们出行也更加追求快捷与舒适乘车方式。而盘式制动器能提高汽车的主动安全性，又较好地解决了制动过程中粉尘污染、制动噪音污染、维修频繁等鼓式制动器无法解决的问题，在汽车上的应用必将更广泛。所以，对于盘式制动器的研究势在必行。

2.盘式制动器的国内外研究现状

在国外对盘式制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性，随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高，有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。由于盘式制动器制动过程中摩擦副间温度沿半径方向分布不均匀，局部温度过高，使该处热膨胀量大于摩擦副其他接合处，一旦偶件表面的小块面积开始承受不适当的载荷且其温度比周围表面高，它将膨胀并形成”热点”。局部热点的形成导致制动压力不均匀分布的进一步发展，这反过来又造成局部温度进一步升高，表面温度梯度变化加剧。制动而产生的瞬时高温使摩擦副和附近零件温度升高，过高的温度使摩擦材料的摩擦系数降低，产生热衰退，磨损加剧，严重时使摩擦材料损坏，对偶零件产生龟裂或挠曲，附近轴承润滑油脂变稀而流失，或间隙变小而胶合。在汽车盘式制动器中，该问题尤为突出，从而降低了汽车刹车性能，并造成较大的经济损失。因此，摩擦衬片压力分布是否合理直接决定着制动性能的好坏和使用寿命的长短。L#183;鲁道夫没有按摩擦状态进行划分，提出对于新制动器而言，制动压力接近于均匀分布。

实际上，制动衬片压力分布受到多方面因素的影响，如制动气缸活塞的施压位置、制动卡钳的结构、衬片弹性变形与磨损、金属偶件的热变形等。M.Tirovic的研究表明， 无论是在静态还是在动态状况下，内外两侧制动片的压力分布都不相同。要完整分析制动压力分布，应将应力场、位移场和温度场作为统一的耦合问题来解决。可分为两个阶段进行研究，第一个阶段先假设制动压力在接触面上均匀分布，主要解决盘、片之间的热流分配问题；第二个阶段将应力场、位移场和温度场在同一有限元模型中解决。马保吉等提出，由于界面的接触只发生在表面，且只关心其表面求解的压力分布与位移，所以边界单元法更适合于此类问题，而且边界单元法具有降维的特点,，可有效提高求解效率。他采用边界单元法对盘式制动器摩擦衬片与制动盘接触界面间静、动态压力分布进行分析，运用柔度矩阵技术提高了计算效率，考虑到摩擦接触过程的不可逆性，给出了增量加载过程求解的一般格式。P.Zagrodzki等研究湿式多片离合器和制动器轴对称模型的瞬态热弹性问题，揭示了热变形对湿式多片离合器和制动器摩擦面上法向压力分布有很大影响，应用有限差分法解决了不稳定的热传导问题、有限单元法解决了弹性问题。

在国内，高诚辉等建立了盘式制动器三维模型，考虑到移动热源的影响，模拟求解了盘式制动器非轴对称瞬态温度场，但在求解过程中没有考虑盘、片之间的热流耦合及温度、应力耦合。吕振华指出，制动器的热弹性耦合属于摩擦系统的热弹性接触问题，是一种典型的多物理场非线性耦合动力学问题。在进行热弹性耦合分析时，温度场与应力场相互作用的非线性程度不是很高，适于采用顺序耦合法。按照顺序耦合的思路将问题分解为几个方面分别进行研究，再通过迭代得到原来问题的完整数值解。在制动器设计上，根据摩擦系统特性的不同，目前有”衬片压力均匀分布”和”衬片均匀磨损”两种模型，诸文农指出，干摩擦状态接近于均匀分布，金属型制动片在湿摩擦状态接近于均匀磨损。

基于目前盘式制动器的研究现状，今后可借助虚拟样机设计技术、热力学技术 ,研究其超负荷工作的散热机理，借助计算机仿真技术、热弹塑性理论和断裂力学理论,研究其摩擦副间热力耦合的摩擦机制及其破坏机理，借助有限元、相似理论和模态综合技术,建立其低频噪声结构耦合模型，形成数值仿真计算模型，通过试验模态分析对试验结果与理论计算结果进行分析比较，研究其结构参数对低频噪声的影响，进而定量提供结构设计参数。

2.盘式制动器概述