汽车卡钳加工工艺及柔性组合夹具设计+CAD图纸(3)
1.2.2 制动器分析
制动器的组成部件很多，其中的主要的部件包含制动盘、摩擦片、固定器、制动钳体等。汽车制动的过程中各个部件均受到复杂的力和力矩的作用，因此容易造成制动盘、摩擦片、固定器、钳体的变形等，引起磨损不均匀。有时制动器还会产生振动，引起噪声，甚至引起方向盘、制动踏板、制动底板和座椅的剧烈抖动。振动还会引起汽车跑偏，严重影响汽车的稳定性能。 制动器在制动过程中因使用不当或制造、装配误差及设计不合理等因素还会有一些工作不良或故障现象发生，以下对这些现象和原因进行简要介绍： 1)、磨损不均匀，结合不同步，导致先接触点的压力急剧加大，局部摩擦力超过摩擦片和制动盘表面的应力极限值，导致严重的局部的磨损或者是损伤，并目会导致制动盘和摩擦片的局部温度迅速升高，局部烧伤摩擦片，失去制动能力。结合不同步的主要原因还是制动器的低频和高频共振诱发制动系统的变形引起的。 2)、制动振动:制动振动按照发生机理可以将其分为3类:低频抖动、中频颤动和高频啸叫。制动抖动是指车辆在一定车速范围内实施制动时引起转向盘.、制动踏板、车身底板和座椅的剧烈抖动现象，是制动引起的振动的一种。低频抖动主要是由制动力矩波动引起的低频强迫振动，抖动的频率和车速呈现一定的阶次关系，频率在100HZ以下，通常是10~50HZ.抖动一般发生在车辆高速行驶并进行中等强度的制动时。当车速下降到一定程度的时候制动抖动消失，制动抖动一般由低阶扰动引起。中频颤振是制动盘和摩擦片表面的摩擦特性引起的，频率是100~1000Hz。制动引起的颤振一般发生在车速较低的情况下(低于l0km/h。高频啸叫与制动系统元件的模态有关系，而与车速没有关系，制动啸叫的频率一般在1000Hz以上，并通过空气进行传播。现在一般认为高频啸叫是制动系统的一种自激振动。 3)、制动跑偏和侧滑：制动过程中车身不按照原路线和方向减速停车，而是自动脱离原行驶轨迹，偏向左或者是右侧产生移动，这种现象就是制动跑偏。这种情况极容易造成交通事故。制动跑偏的原因除了车辆设计本身的问题以外，其根本的原因就在十左右车轮的制动效果不一致，特别是两前轮的制动效果不同时，更加容易出现制动跑偏的现象。当左右车轮的路况一致的情况下，那么原因就归结于左右车轮的制动力矩不等，各个制动器的正压力、摩擦系数、接触面积，制动间隙以及各个零件所处状态的差异，都会导致左右制动力矩的不等。因此在文修调整的过程中要尽量的保持制动摩擦力矩的一致。另外由十制动抱死状态下，路面的纵向附着系数增加到最大，因此造成侧向的附着系数急剧下降，容易造成制动侧滑现象。 4)、摩擦片相变和“表面碳化”现象：制动摩擦片的相变是指摩擦片在经过持续高温作用下冷却后的残余厚度增量。制动时摩擦片相变发生的主要原因是摩擦材料在持续高温后，密度会有所降低;不合格摩擦片的高温厚度增量甚至会达到1mm,相变会达到0.5mm;摩擦片的局部相变也是造成制动尖叫和制动自锁的主要诱因。制动器摩擦片的“表面碳化”，是指由十摩擦片的加工工艺采用了硫酸钡等粘结材料，在制动高温的作用下，与制动摩擦产生的微粒，在摩擦片表面烧结形成光滑的硬化层。“表面碳化”降低制动效能，并诱发制动尖叫。以上的这些现象的发生直接影响这制动器的制动效能，从}而影响汽车的行驶安全性。
随着公路交通系统的迅速发展，车辆速度的提高以及车辆密度的口益增加，为了保证行车的安全性，制动系统的性能以及可靠性就显得更加重要了。提高制动器的设计和制造水平，改善汽车的制动性能，减少制动时振动，噪声，成为汽车领域的越来越重要的课题。盘式制动器具有散热快，重量轻，构造简单，调整方便等优点。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。虽然盘式制动器的制动盘与空气接触的面积很大，但很多时候其散热效果还是不能让人满意，于是有的制动盘上又被开了许多小孔，加速通风散热以提高制动效率，这就是通风盘式制动器。一般来说，尺寸大的制动盘要比尺寸小的制动盘散热效率高，而通风盘则要比实体盘的散热效率高。四轮轿车在制动过程中，一般前轮的制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用。因此，一般情况下，汽车前轮制动盘的尺寸要比后轮大，且前轮多采用通风盘，后轮多采用实体盘或通风盘。各种研究和经验表明，汽车制动时的共振，制动器各个部件的变形是振动、噪声以及制动器不正常磨损的原因。 迄今为止，人们已经把全息照相、激光多普勒分析、有限兀分析以及试验模态技术等引入到制动器的振动和噪声研究中，并取得了大量的成果。全息照相技术向人们展示了制动过程中振动的真实形态;有限兀及模态分析的统一，使得建立与实际相符合的振动的数学模型成为了可能，这些都对制动系统的设计和分析提供了便利。 在对系统进行分析、综合和预测时，需要给出系统的动态特性。此时实际系统可能尚未完成或者处十经济性、安全性等因素的考虑，无法通过试验进行验证，往往需要借助于系统仿真来实现这一要求。所谓系统仿真是指利用计算机来运行仿真模型，模仿实际系统的运行状态及随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得出被仿真系统的仿真输出参数和基本特性，以此来推断和估计实际系统的真实参数和真实性能。采用仿真方法研究汽车的各项性能时，需对汽车作适当的简化，然后应用简化模型进行计算分析。随着简化程度的不同，必然会使计算结果与实际情况之间存在不同程度的偏差。由十汽车是一个复杂的系统，其整车、零部件以及各总成的运动模型和力学模型相当复杂，对这些模型进行分析计算，同时要保证一定的精度，所需要的工作量是很大的，在很大程度上受到了计算机处理能力的限制。 随着计算机软硬件技术的发展，计算机对数据的处理能力有了突飞猛进的提高，因此使得计算机仿真技术越来越多地用十汽车的研究开发和设计制造中。近年来，虚拟样机技术(Virtual Prototype Technology)得到快速的发展，采用虚拟样机技术可以综合考虑制动器非线性法向载荷、粘滑作用、结构祸合等因素，分析具体情况下制动器振动的主要诱因。虚拟样
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