汽車制動器高品質(zhì)制動襯塊尺寸的確定

隨著車速的不斷增加，汽車制動器的作用變得越來越重要。應(yīng)用最廣的制動器為盤式制動器。在汽車制動時，盤式制動器中摩擦塊與金屬背板構(gòu)成的制動襯塊與制動盤摩擦，實現(xiàn)汽車制動。在整個制動過程中，制動盤溫度急劇上升，從而導(dǎo)致制動性能下降甚至失效。制動襯塊在整個制動過程中除與制動盤摩擦實現(xiàn)制動以外，還起到儲熱、散熱的作用。較大尺寸（體積和面積）的制動襯塊有利于提高制動性能和散熱，但這將造成整車成本、質(zhì)量的增加。此外，車輪總成能夠提供的裝配空間也有限。但是，若制動襯塊尺寸較小，可能造成制動性能不足以及制動襯塊的頻繁更換。目前，對制動襯塊尺寸的確定多由設(shè)計人員依靠經(jīng)驗進行設(shè)計，缺少可靠的依據(jù)。對此，本研究依據(jù)測功機和實車試驗數(shù)據(jù)，對汽車制動性能進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果給出確定制動襯塊尺寸的依據(jù)。

為獲得試驗數(shù)據(jù)，采用一輛發(fā)動機功率為440kW的競賽汽車作為試驗車，該車的行駛速度最高可達220km/h，減速度可維持在0.6～1.2g，試驗在封閉的賽道上進行。試驗時，制動襯塊選用了兩種不同材料制造：A材料為碳纖維與鑄鐵構(gòu)成的復(fù)合材料；B材料為陶瓷材料與鑄鐵構(gòu)成的復(fù)合材料。每種材料構(gòu)成的制動襯塊與制動盤的接觸面積分別設(shè)定為54cm2、77cm2、110cm2和130cm2。試驗分別選用不同的制動襯塊，將汽車加速至200km/h（±5km/h）左右時開始制動，記錄相應(yīng)的制動距離和制動時間。

試驗結(jié)果表明：①B材料表現(xiàn)出更好的制動特性；②隨著制動襯塊與制動盤接觸面積的增加，制動性能也相應(yīng)增加；③若將制動襯塊與制動盤接觸面積在54cm2時的制動性能作為基準，則接觸面積每增加20cm2，制動性能約增加15%。依據(jù)該結(jié)果結(jié)合汽車的最高車速便可設(shè)計制動襯塊的接觸面積；④制動襯塊體積的設(shè)計還需要根據(jù)制動過程中制動襯塊溫度的變化進行確定。

DavidB.Antanaitisetal. SAE

2015-01-2679.

編譯：王祥