制动器惯性试验台架的研究与开发【带CAD图纸设计说明书】
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带CAD图纸设计说明书
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分类号 学 号 硕士学位论文制动器惯性试验台架的研究与开发廖云霞指导教师姓名 长安大学 魏朗 教授 申请学位级别 硕 士 专业名称 载运工具运用工程 论文提交日期 2006年5月 日论文答辩日期 年 月 日 学位授予单位 长安大学 答辩委员会主席 评 阅 人 二六年五月91摘 要汽车制动器是关系到行车安全的关键设备，其质量至关重要，而完善的测试体系和良好的测试设备是保证产品质量的前提和基础。论文在综合研究国内外汽车制动器试验台架的基础上，利用先进的控制理论和计算机技术，设计研制出了制动器惯性试验台架。该台架能够按照国标QC/T239-1997货车、客车制动器性能要求和QC/T479-1999 货车、客车制动器试验方法的要求，可以实现汽车制动器性能的检测和试验，可以实现汽车制动器生产厂家的产品开发试验、产品质量控制以及汽车整车研发机构的制动系统匹配试验等。本文首先介绍了制动器性能要求和制动器试验方法，全面分析了国内外与制动器相关的试验设备的原理、现状和特点，提出了制动器惯性试验台架的设计原理和相关技术，并对惯性制动器试验台架的设计实现作了详细说明。具体包括试验台惯量的确定和组合、主驱动电机的选择、整机结构与安装方式、滑台结构与锁紧方式、试验台架冷却与除尘等。最后，结合试验台架设计要求和技术指标进行了分析验证。该试验台架顺利通过验收。实践证明：该试验台架在功能上能够满足最初提出的制动器效能试验、热衰退及恢复试验、制动衬片（块）磨损试验、制动器噪声测定以及同步测量记录试件温度、记录输入管路压力和输出制动力矩的关系、记录制动试件与输出力矩关系的要求。由于采用了成熟可靠的机电设备和自控技术，试验台架结构合理、控制手段先进、基本功能完善、系统运行安全、稳定、可靠。 关键词：惯性式；摩擦材料；制动器；试验台架；目 录第一章 绪 论11.1 问题的提出11.2 研究意义11.3 国内外摩擦材料试验设备分析21.4 相关技术概述111.5 本论文的主要研究内容14第二章 制动器相关理论分析152.1 制动摩擦原理152.2 制动器性能要求182.3 制动器性能试验方法23第三章 制动器惯性试验台架设计原理343.1 汽车制动过程分析343.2 制动器惯性试验台架基本设计思路353.3 制动器惯性试验台架设计原理37第四章 制动器惯性试验台架技术方案与设计实现524.1 重型车制动器惯性试验台架设计任务书524.2 重型车制动器惯性试验台架设计与实现54第五章 试验台架应用实例自动调整臂试验735.1 自动调整臂工作原理735.2 影响自动调整臂功能的因素分析755.3 自动调整臂的性能检测755.4 试验方法及实测数据765.5 出现间隙变化的原因分析78第六章 结论与建议806.1本论文的结论806.2 进一步研究的建议81特别致谢82参考文献83攻读学位期间发表的论文85 第一章 绪 论1.1 问题的提出随着我国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的急剧增加，汽车安全问题引起了我国政府和广大民众的高度关注。众所周知，制动器是保证汽车安全行驶的重要部件之一，而制动器的一对摩擦副制动盘和摩擦垫块或制动鼓与刹车蹄，是制动器中的关键偶件，其摩擦磨损性能对汽车的制动性能起着十分重要的作用1。通过试验台架来模拟制动器实际使用条件，从而实现对汽车制动器总成性能的检测，是本课题研究的出发点。国家汽车质量监督检验中心（襄樊）是一个国家授权的汽车整车和汽车总成、零部件检测机构。随着国家对汽车总成、零部件质量重视程度的逐步提高，汽车制动器试验任务不但增加，总成试验室根据自身检测力量的实际情况，提出了研制汽车制动器惯性试验台架的要求。1.2 研究意义制动器试验台架的作用，就其本质来说是摩擦材料的试验和验证。我国的摩擦材料试验检测设备是在引进国外设备的基础上发展起来的。目前，在用的设备中有从日本、美国、德国进口的各种类型的试验检测设备，也有国内厂家生产的检测设备，其试验原理、试验方法和设备技术水平都有较大的差异。通过对国内外试验设备的研究，研制高水平制动器试验台架，使其更好地模拟制动器实际使用模式和环境条件，可以更真实地反映制动器性能，从而能够提高制动器研发水平，提升制动技术，发展摩擦材料理论。研制高水平制动器试验台架，还可以提高制动器测试技术，提高试验台架的设计水平，对制动器产品的研发、质量控制以及整车制动性能的提高都有十分重要的意义。1.3 国内外摩擦材料试验设备分析国外汽车摩擦材料的研究已经开展得比较广泛。目前，摩擦材料试验设备大致有定速摩擦试验机、FAST试验机、Chase摩擦试验机、Krauss摩擦试验机和惯性台架试验机等几种形式。1、定速摩擦试验机HP-S定速摩擦试验机最早由日本人采用，它是通过测出一定压力、速度下连续制动时，摩擦材料的摩擦系数和磨损率随温度变化情况，从而判断摩擦材料性能的试验设备。其特点是采用盘块式摩擦副，定速滑磨。图1-1 定速摩擦试验机1、皮带轮； 2、转轴； 3、轴冷却水喷嘴； 4、冷却水喷嘴（微调） 5、冷却水喷嘴（粗调）6、辅助加热装置； 7、试片； 8、摩擦盘； 9、试片支撑臂； 10、加压轴； 11、摩擦力测定用弹簧； 12、链轮； 13、杠杆水平调整装置； 14、载荷用杠杆； 15、杠杆水平指示器；16、砝码；17、摩擦力记录滚筒； 18、油缓冲器如图1-1所示。定速摩擦试验机是由电机通过三角带、锥形齿轮带动主轴上的摩擦盘以一定速度（790rpm）转动的。试样（25mm25mm）安装在上支撑臂中，并通过加载杠杆系统向摩擦盘施加一定负荷。摩擦面温度由热电偶测量，加热装置置于摩擦盘下。摩擦力矩则由弹簧系统的测力杆和转鼓记录。该机结构简单，操作方便，已作为我国评定衬片材质和摩擦性能的标准样机之一。国产的MD240定速摩擦试验机工作原理相同，但杠杆加载系统改为液压加载。定速摩擦试验的条件如下：试验速度：v7.5ms试验压力：p=106N.m2摩擦盘材质：HT2040灰铸铁，珠光体大于95%，HB170210摩擦盘温度：100350升温) 350100 (降温)测量参数：不同温度时(100350)的摩擦系数 不同温度时(100350)的磨损率W 2、FAST摩擦试验机FAST（FRICTION ASSESSMENT SCREENING TEST的缩写）摩擦试验机是美国福特汽车公司研制的专门评价制动衬片和离合器摩擦面片的摩擦磨损性能的试验机。其主要试验方法是恒摩擦力试验。当摩擦系数因热衰退导致摩擦力衰退时，通过提高试验压力的办法保持恒定摩擦力，这与制动衬片在行车制动中的工作状态加大制动踏板力提高制动系统管路压力相似，因此有较好的模拟性。图1-2 FAST摩擦试验机外形如图1-2所示。试验机本体由驱动电机、摩擦盘、加载臂、夹紧总成、控制阀总成、基座兼储油室、压力传感器及附于本体上的开关柜和电动泵组成。FAST试验机的主要功能是：研究测定摩擦系数与温度、压力的关系，增加某些附件后，也可用于研究与速度的关系；还可以用于研究静摩擦、衰退特性、尖叫界限、残余拖磨等方面。FAST试验机的主要技术参数为：驱动电机功率： 0.7355kw主轴转速（定速）： 900850r/min(50Hz时)；1000950r/min（60Hz时）最大允许摩擦力： 当额定功率为0.7355kw时为97.86N夹紧管路压力（Pcmax）：4.34MPa(630psi)滑磨线速度： 7m/s（r3），6.78m/s（r2.9）转速： n880r/min（有载情况下）摩擦盘： 外径179.3mm，厚度38mm，铸铁材质试样尺寸： 12.7mm12.7mm，厚4.7mm/25.4mm25.4mm，厚4.7mm试件数： 1个摩擦副形式： 平面摩擦 3、Chase摩擦试验机Chase摩擦试验机由美国LINK公司制造，1958年由美国汽车工业工程师协会（SAE）作为制动衬片质量控制的测量设备，目前应用比较广泛。其结构原理如图1-3所示。调速电机带动一端装有试验制动鼓的主轴旋转，试样(254mm254mm)安装在可施加负荷的杠杆一端的夹具中。通过调节气压和垂直加载，经伺服阀控制正压力。测力杠杆经压力传感器，输出摩擦力信号并反馈系统控制施加压力的大小以实现恒摩擦功输出的测试。气缸和电磁阀的作用是控制加载杆的升降，便于更换试样。试验制动鼓的外套设有一加热装置，用调压器和空冷方式来保持一定的温升条件。鼓上装有三对不同深度的热电偶，可测量不同深度方向的摩擦温度。该方法与前两种试验方法不同之处在于该机采用的是输入恒摩擦功的试验方法，通过正压力的调节来保持一定的摩擦力，正压力的变化情况也就反映衬片摩擦性能的变化，因此也是评定制动衬片质量一种快捷方法，得到较广泛的认可。而且，随着计算机的广泛应用，其试验程序，包括试验参数的选择、程序的执行和处理，测试结果的分析和数据的记录等，均可用微机来控制。图1-3 Chase摩擦试验机1、负荷传感器； 2、气压记录仪； 3、压力调节器过滤器计量表；4、电磁气阀；5、汽缸； 6、周期继电器； 7、鼓的辅助加热器不同型号的Chase试验机，其试验参数有所不同(见表11)，但试验制动鼓材质及尺寸大小是一致的。试验对偶件材质：低合金灰铸铁(C r(0.150.25)，Mo(0.20.3)，Ni(0.60.7)；珠光体组织；硬度为HBl79220尺寸：试样尺寸为25.425.46.1mm表11 不同型号的Chase试验机的试验参数试验参数 型号M858M600调速范围（rpm）调压范围（Pa）电机功率（kw）15085002007.351501000060022这种试验机也可模拟潮湿或涉水条件下制动衬片摩擦性能的变化情况。4、惯性摩擦试验机MM1000惯性摩擦试验机是在原苏联JO1、JO2试验机的基础上改进研制的，国内已经定型。该试验机是一种模拟短时反复制动时的惯性摩擦试验机，基本能满足干式摩擦试验多方面的要求，增加辅助装置后可用于湿式摩擦试验要求。图1-4 MM-1000摩擦试验机结构原理图1、主轴； 2、飞轮组； 3、4 支承架； 5、电磁离合器； 6、金属对偶（环行试样）；7、摩擦材料（环行试样）； 8、汽缸； 9、平皮带； 10、机架； 11、调速电机国产MMl000摩擦试验机(如图1-4)，由调速电机(010000 rpm)通过平皮带带动主轴l旋转，经离合器与一端装有环形试样的主轴相联接或脱离。同样形状尺才的试样安装在固定于加载气缸轴的一端。主轴1的一端可更换不同的转动惯量盘，转速可通过整流子电机无极变速，载荷可通过气缸的不同气压来调节。装在气缸主轴端的等强度杆可测量制动摩擦力矩。摩擦温度则可用装在固定件上的热电偶来测量。该机可在不同转动惯量下，对不同制动速度、制动压力、制动频率、制动时间、制动间隔时间等参数条件下制动衬片材质、摩擦力矩、制动温度及衬片磨损量的变化特性进行评定，并模拟汽车摩擦制动副的工况条件，在干摩擦条件下，评定衬片材质的摩擦性能；也可在有润滑的条件下，评定湿式制动材料的摩擦性能。制动时间、制动压力、次数及频率以及相应的摩擦力矩和温度等均可通过二次仪表自动记录和调节。这种试验机适用于压力及速度变化范围较大的摩擦制动装置，对不同的摩擦状态，模拟工况条件有一定的实际意义，但不适宜用在低速度和小压力的场合，因其试样小，散热大，又无加热装置，难以达到所需的摩擦温度。其主要技术参数为：主电机： 带遥控调速装置的JZS2型三相异步整流子变速电机功率： 07.5kw调速范围： 02850r/min遥控电机： 0.12kw主轴转速： 09000r/min，无级变速加压方式和范围： 气压加载（可预选压力）装用小汽缸时： （15150）9.8N装用大汽缸时：（901000）9.8N惯量模拟方法范围： 用组合飞轮通过弹性联轴器与主轴连接范围： 0.315千克力.厘米秒2 级差： 0.1千克力.厘米秒2磨头中心高度及移动范围：中心高度170mm试件尺寸： 种类 外径 内径 高度大磨环 78mm 53mm 20mm 小磨环 28mm 20mm 15mm5、多用途摩擦试验机我国自行研制的MD79型多用途摩擦试验机是在定速试验机上，增加摩擦温度的自动控制装置，并将原来的固定转速电机改为调速电机，除可变速外还在加载系统增设附加油缸及压力控制系统，可进行定摩擦力的试验和模拟断续式的试验程序。为了达到恒定摩擦功的目的，在一定的试验时间和摩擦速度下，主要是通过调节正压力的大小来保持摩擦系数不变。该机所采用的机械液压定摩擦力控制系统原理如图1-5所示。图1-5 MD-79多用途摩擦试验机1、摩擦盘； 2、衬片试样； 3、加载横梁； 4、拉杆； 5、拨叉； 6、测力弹簧 7、加载杠杆； 8、控制阀； 9、油缸； 10、节流阀； 11、压力传感器； 12、溢流阀；13、叶片泵； 14、电机定量油泵13和溢流阀l 2组成恒液压油源，液压油经减压阀10到控制阀8(行程节流阀)流入油缸9，对加载杠杆施加载荷，作用于试验衬片上，其摩擦力矩由拉力弹簧6保持平衡。当摩擦系数增大时，平衡弹簧被拉长，使拨叉杆带动控制阀阀芯杆向右移动，节流口间隙变小，输出油压多降低，作用正压力减少。而摩擦系数减少时，由于平衡拉力弹簧压缩作用，使拨叉杆带动控制阀的芯杆向左移动，节流间隙变大，则输出油压增高，作用正压力增大，以此调节正压力值保持摩擦力的恒定。 在定速摩擦试验机上附设该系统，既保持了原定速摩擦试验机的特点和试验规范，又可作定功摩擦试验，能快速且灵敏地测定摩阻材料的摩擦系数随温度变化的关系和比较衬片材料的耐磨性。该机的主要技术性能如下：负荷范围： 3002500N相应比压： 2.5200Ncm2：温度范围： 室温350速度范围(主轴转速)： 010000rpm电机功率： 7.5kW摩擦力测定范围： 2001000N试样尺寸： 定速20mm 30mm5mm，2个 定功20mm20mm5mm，2个试验圆盘： 外径350 mm 摩擦轨迹 300 mm 珠光体灰铸铁HB 190220加载方法： 液压6、Krauss摩擦试验机Krauss摩擦试验机是由德国ATE-TEVES与ERICH.KRAUSS研制，故称Krauss试验机。它依据盘式制动副力矩与压力成正比的特性来确定试验原理，具有优良的模拟性和数据重现性，试验简单快捷，经济可靠，是摩擦材料试验的权威性试验设备。Krauss摩擦试验机的结构简图如图16所示。它是由电机(29kW)经离合器与齿轮箱输入轴相接，而齿轮箱的输出轴端直接安装制动盘和原配卡轴，气动液压加载系统用压力传感器测量；自动记录仪记录制动力矩，并采用热电偶测温装置和强风冷却系统等。 试验条件：转速： 66010rpm(相当于70kmh)制动压力： 106Nm2制动时间： 5s制动间隔时间： 10 s 制动次数： 10次JF55型krauss试验机主要技术参数：主电机： 功率55kw,转速1480r/min,AC,380v主轴转速： 660r/min许用力矩： 820N.m制动压力： （10150）105Pa（伺服控制）恒力矩范围： 50800N.m（伺服控制）温度测量： 室温800冷却排尘： 鼓风11m3/min，引风12m3/min静力矩系统： 转速8r/min，许用力矩 1000N.m图1-6 Krauss摩擦试验机结构原理图 应该说，定速试验机、FAST试验机、Chase试验机和MM1000试验机都是小样试验机，无法实现制动器实物的检测。因此，由于摩擦副形式、工况的模拟性等方面与实际应用状态的差异性，决定了试验结果的局限性。而Krauss摩擦试验机则克服了上述因小样试验导致的不足，能够以制动器为对象进行试验，在摩擦材料的测试中具有重要意义。现在的Krauss摩擦试验机除机械结构和控制手段更加先进外，基本功能也更加完善。试验对象由单一的盘式片扩展到鼓式片；主轴转速由定速发展为调速；加载方式由拖磨发展到飞轮加载系统；有些试验机还设有力矩恒输出功能。1.4 相关技术概述1、制动器结构与工作原理制动器一般分为盘式和鼓式两种形式。盘式制动器一般采用浮动钳盘式结构，固定元件为横跨制动盘两侧的制动钳，制动钳上设有制动轮缸、活塞和摩擦垫块。制动钳支承在前桥转向节上，摩擦垫块通过导向件悬装在制动钳上，可轴向移动。在制动过程中，制动钳内活塞的移动，使摩擦垫块压向随车轮一起旋转的制动盘，产生摩擦制动力矩使汽车减速直至停车。制动盘有的采用整体通风式铸铁圆盘，有的采用两面为铸铁中间为通风间隙材料的复合式圆盘。制动钳只有内侧设有一个轮缸，钳体为一整体铸件，制动时，轮缸活塞在制动液压作用下向外运动。推动与活塞接触一侧的内刹车片紧压制动盘，由于制动盘不能作轴向移功，液压进一步上升时，制动钳体将在制动盘所受液压的反作用力作用下沿导向定位销向内移动，推动外刹车片紧压制动盘，此时制动盘因两面受阻而产生制动作用。解除制动时，导向定位销上橡胶衬套所释放出来的弹性有助于外刹车片离开制动盘，轮缸活塞上的密封圈弹性变形的回复有助于活塞和内刹车片的回位。鼓式制动器工作原理基本相似。它是靠轮缸活塞推动制动蹄片与制动鼓产生摩擦，来实现制动的。盘式制动器和鼓式制动器在结构上的最大区别在于：鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其摩擦工作表面为园柱面；盘式制动器摩擦副中的旋转元件为以端面工作的金属圆盘即制动盘。由于盘式制动器热和水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好，可靠性和安全性也高，因而得到广泛应用。但是盘式制动器效能低，无法完全防止尘污和锈蚀，兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构，因而在后轮上的应用受到限制，很多车是采用前盘后鼓的制动系统组成。电动汽车和混合动力汽车上引入了新型的制动器。它作为一种新的制动器型式，势必引起制动器型式的变革。电制动系统制动器是基于传统的制动器，也分为盘式电制动器和鼓式电制动器，鼓式电制动器由于制动热衰减性大等缺点，将来汽车上会以盘式电制动器为主2。2、对摩擦材料的技术要求不管制动器形式如何变化，就其制动过程来说，都是汽车行驶的动能通过制动，消耗在制动器的摩擦对偶件上，并转化成热量。因此，制动系统的有效性和制动舒适性主要依赖于制动器使用的摩擦材料（即摩擦垫块）。摩擦材料通常通过热压的方法黏结在衬背钢板上，为提高黏结强度，摩擦材料和衬背表面之间的衬底将两者有机地结合在一起。摩擦材料主要由纤维材料、粘合剂、润滑剂和摩擦填料所组成。配方考虑了物理属性和摩擦因素。对摩擦材料的技术要求如下3：（1）、要求摩擦材料产品的硬度较低；因为硬度高的摩擦材料在制动时易产生噪声，特别是在低频制动时尤为突出；另外，硬度较高的刹车片容易损伤对偶件；（2）、要求具有优良稳定的摩擦性能，尤其是在高温制动工况下摩擦系数要尽可能保持稳定，即刹车片的热衰退要小；（3）、要求制动时无颤抖，具有良好的踏板感觉，以提高制动舒适性；（4）、要求摩擦副使用寿命长，刹车片的磨损小，耐磨损性能好，剪切强度和冲击强度高，制品的热变形和热膨胀小；（5）、要求制品中对人体和环境有害的成分尽可能少；目前国内外普遍采用的是无石棉摩擦材料。3、摩擦磨损试验汽车摩擦材料从开发到批量生产，一般采用如下的试验体系：（1）、小样试验小样试验是把所需研究的摩擦材料制成尺寸较小的试样，在相应的试样试验机上进行试验。它的试验条件选择范围较宽，影响因素容易控制。在短时间内可以进行较多参数和较多次数的试验，试验数据重复性较好，对比性较强，易于发现其规律性，一般多用于摩擦材料配方研究与筛选试验。小样试验的试验费用较低，周期短，采用比较广泛。（2）、台架试验台架试验是在相应的专门台架试验机上进行。它是在试样试验基础上，用优选出来的满足摩擦磨损性能要求的材料，制成与实际结构尺寸相同或者相似的摩擦件和对偶件，并模拟实际使用条件进行试验。目的是选择摩擦副的合理结构，校验试验数据和在模拟实际工况条件下摩擦件的可靠性。台架试验比小样试验更接近于实际使用条件，从而提高了试验数据的可靠性。相比对使用试验来说，台架试验容易控制试验条件，还可强化实际使用条件，缩短试验周期，减少试验费用。（3）、使用试验在上述两种试验基础上，再优选出摩擦磨损性能好的材料，制成实际使用的摩擦副，在实际使用条件下进行试验。这种试验的真实性和可靠性好，是摩擦磨损试验最终不可缺少的环节。但是，它需要较多的人力、物力，需要特殊的测量仪器，费用较高，周期较长，而且试验结构由于受到多种因素的综合影响，不易进行单因素的考察，不易分析问题产生的原因。如果不进行前述两种类型的试验，一开始就进行使用试验，特别是对摩擦磨损这样一个多因素复杂问题，必然难以抓住主要矛盾作分析比较，致使整个试验周期拖长，费用加大。三种类型的试验，不一定分别依次进行，主要应依据具体情况决定,可以分别选取或结合进行。4、制动器惯性试验台架组成原理制动器惯性试验台架又称为惯性测功机（Dynamometer），是制动器和摩擦材料性能综合测试中最具权威性的测试设备。制动器惯性试验台架一般由试验、传动、加载、控制、测量等5部分组成。（1）、试验部分这一部分是试验台最基本部分，主要是制动器实施制动过程。（2）、传动部分传动部分由电机和传动系统组成，使制动器的对偶件具有适当的速度（转速）和足够的力矩。（3）、加载部分为试验部分提供所需的压力、制动管路压力等。加载方式可以是液压、气动等方式。（4）、控制部分一般由电控系统组成，实现按一定程序控制试验台架完成预定目的试验。具体包括转速控制、加载控制、测量控制、试验条件控制（如冷却、加热等）和数据采集控制等。（5）、测量部分实现对转速、压力、温度、摩擦力矩等的测量。通过测量，进而计算出摩擦系数等。1.5 本论文的主要研究内容本论文在详细分析制动器结构及工作原理的基础上，通过对国内外试验台架的研究，提出制动器惯性试验台架设计思路，完成了试验台架的设计并加以实现。论文完成了以下几个方面的工作：1、 汽车制动器结构和原理分析；2、 制动摩擦原理分析；3、 汽车制动器性能要求和试验方法分析；4、 国内外汽车摩擦材料试验设备的分析比较；5、 汽车制动器惯性试验台架试验原理和实现方法；6、 试验台架结构设计；7、 试验台架控制系统的总体设计；8、 试验台架试验、传动、加载、控制、测量方式的选择和实现。第二章 制动器相关理论分析本章介绍了制动摩擦原理、制动器性能要求以及制动器试验方法等内容。2.1 制动摩擦原理制动器的工作原理是利用摩擦副相对运动时接触表面间所产生的摩擦阻力来调节相对运动速度和终止运动，从而达到制动的目的。因此运动副的摩擦磨损特性将直接影响其制动性能、制动器的使用寿命和可靠性。1、制动摩擦特性汽车制动器，无论是蹄式还是鼓式，其摩擦类型都属于干式滑动摩擦。制动衬片与转动的制动鼓（盘）接触时所产生的摩擦阻力来自表面接触处因分子间的引力所产生的“粘着”阻力和由于表面凹凸不平而产生的机械变形阻力，它们之间的关系为：F=F1+F2 （2-1）式中F摩擦力；F1粘着阻力；F2变形阻力；由于衬片和盘（鼓）表面形貌的粗糙度和接触时的不均匀性，实际接触面积远远小于名义接触面积。在外力的作用下，接触点处承受较大的应力而产生弹性或塑性变形，表面因高压变形而受到破坏，部分材料剥落或者被挤出，造成基体间的直接接触而产生“粘着”或“冷焊”现象，形成摩擦力。摩擦理论研究表明：摩擦系数值的大小及其稳定性，不仅与摩擦副材料的性质（物理性质、机械及化学性质）有关，还与制动时的工况条件（制动作用力的大小、制动初速、制动频率及制动时间等）、表面状况（摩擦表面的粗糙度及接触特性、表面的温度状况）和制动副的结构和参数等有关。故只能在特定条件下，得出某些经验公式，比如Rhee对有机石绵摩擦垫片与铸铁制动鼓组成的摩擦副，在一定的试验条件下，提出如下摩擦力的计算公式4： （2-2）式中P制动力； V制动初速；K试验常数；t制动时间；a,b与温度有关的系数，对有机石绵摩擦衬片，a=0.81.25, b= -0.25+0.25由式（2-2）可知，制动摩擦力受多种因素的影响。对金属与有机衬片组成的制动副，摩擦表面的温度对摩擦力的稳定性影响尤为突出，因此提高制动副材质的热容量、导热率、耐热性，选用散热性好的结构设计，可以提高制动摩擦力。2、 制动副的磨损 制动衬片与对偶件在摩擦过程中，表面的相互作用将引起表面材料的流失和转移，即产生磨损。磨损会导致制动副的间隙增大，直至衬片或盘（鼓）不能继续使用，由此决定制动器的寿命。从安全可靠性角度考虑，希望制动副的摩擦系数较高，尤其是在高温下仍能保持较高的摩擦系数，即足够的制动摩擦力矩。但一般来说，摩擦系数越高，摩擦所产生的剪切阻力越大，表层所受的剪切应力也越大，使用寿命也越短。因此，摩擦与磨损是摩擦过程中既相关又矛盾的两个方面，不同的工况条件和要求，侧重有所不同，但对制动摩擦副来说，需要一定的摩擦阻力但又不致引起过大的磨损。制动副的磨损一般有粘着磨损、磨粒磨损、热疲劳磨损和氧化磨损等几种形式。（1）粘着磨损由于接触的不均匀性和分散性，接触点处承受高压、高温会形成局部粘着点。当粘着点受剪切所产生的磨擦阻力大于表面膜与基体的结合力或基体材料本身的流动极限时，在法向和切向力的联合作用下，表面膜将破裂，材料会被挤出。剪断面总是强度小且表面不平的表面，摩擦面的表面材料粘到另一面上而产生材料的转移。一般是较软材料转移到较硬材料的表面。（2）磨粒磨损无论是摩擦衬片还是对偶件表面，在摩擦的初期，由于表面粗糙及表面温度不高，硬质点（包括衬片材质中的高硬度填料，对偶件表面的凸峰或外界尘埃、砂粒等）在切向力的作用下将材料表层划伤或犁出沟槽。这种磨损叫磨粒磨损。对有机摩擦衬片的材质，其磨粒呈现卷曲状。（3）热疲劳磨损制动过程中由于表面接触的分散性，每经一个接触斑点就是一变形波。表面接触处承受循环应力的作用，反复制动时将产生较大的温度梯度，受循环热应力的作用，表面或在表层、多相的晶界面或界面处将产生裂纹，裂纹扩展至小块磨粒而剥落。对粉末冶金摩擦衬片，材质的多孔性就是形成许多应力源，在反复热应力作用下，易出现疲劳磨损；对于有机摩擦衬片，在填料与粘合剂或填料界面间总存在一些粘合强度的薄弱点而成为裂纹根源。（4）氧化磨损制动过程中，摩擦面受高温作用，易与空气介质中氧起作用，有机衬片高温下的热氧化，使金属表面形成氧化膜，继而破裂而产生磨损。制动过程中出现的磨损形式随工况条件、摩擦副材质不同而易，而且在制动过程的不同阶段呈现的磨损形式也有所不同。有机摩擦衬片与灰铸铁对偶件摩擦时，在制动摩擦初期，表面温度不高，以磨粒磨损为主，高温时则以粘着磨损和热疲劳磨损为主。3、制动摩擦噪声制动时由于制动副的摩擦振动而产生噪声。制动器的振动包括摩擦材料特性引起的摩擦振动和机械部件振动特性引起的部件振动。（1）制动副间的摩擦振动制动时，摩擦接触物体间的摩擦力增大，瞬间温度突然升高，接触表面会出现局部凸起点“粘着”与“分离”5。特别是高速时的强制制动，这种振动尤为剧烈。摩擦振动与摩擦材料的硬度、表面处理、压缩弹性率、抗拉强度、气孔率、粘弹性、摩擦系数温度关系曲线、摩擦系数速度关系曲线等参数有关。摩擦振动的趋势随着表面接触压力的增加而增加，也随着摩擦材料的表面温度的升高而加强。相对滑动速度增加时，摩擦系数也随着变化，因而出现振动噪声的可能性也会增加。（2）制动副的部件振动制动器部件的摩擦振动是由于作为相对速度函数的摩擦系数变化的结果，而相对速度又产生于制动衬片、摩擦表面(盘或鼓)和机械系统的阻尼器之间，当两摩擦表面的相对速度增加时，若摩擦系数减少，则产生摩擦振动，引起部件的振动而发出噪声。当接触的部件由于摩擦而发生磨损后，其间隙增大也会引起部件振动。摩擦部件的振动也与负荷的大小有关，当负荷达到足以使蹄和鼓的结构尺寸发生变化时，以及弹性力引起蹄和制动器瞬间脱离时，整个有关联的机械系统就会产生轻微的变形。一旦蹄和制动器脱离啮合，机械系统的弹性力就会很快使蹄和鼓恢复到原来的状态而在两接触面产生较低频率的摩擦振动。高频制动尖叫声和低频制动噪声是产生制动噪声的主要原因。2.2 制动器性能要求制动器主要性能参数一般有如下几个：1、制动力矩制动力矩是保证制动性能的基本参数，也是选择制动器的主要依据。 （2-3）式中M制动器制动力矩Mt负载力矩，可换算为制动轴上的传动系统的惯性力矩；Mf换算到制动轴上的 总摩擦力矩；2、制动的效能因数（K）它表明了制动器的抗衰退性能，其定义是指制动衬片与制动鼓（轮）或盘之间的摩擦力（F）与作用于蹄或块上的制动力（驱动力PN）之比值，即制动器的效能因数。 （2-4）或 （2-5）制动器的制动因数，也是各制动蹄或块的制动因数之和。对一定结构参数的制动器，制动效能因数仅是衬片材料摩擦系数的函数。制动过程中，摩擦温度、相对滑动速度，压力及相对湿度等的改变，都会影响衬片材质摩擦系数的变化，因此制动因数摩擦系数曲线的斜率，可作为制动器的敏感度，即相对一定摩擦系数值（）或值变化时力矩的变化率也就反映了制动性能的稳定程度或制动器的抗衰退性能。 （2-6）一般来说，盘式制动器的制动因数较低，其敏感度较小。制动因数过大，将会引起过高的敏感度SB而使制动稳定性恶化。当时，若对制动蹄（块）施加很小的力，则主蹄产生的制动力矩急剧增大而抱死车轮。这种现象必须防止，但敏感度高恰好又是盘式制动器优于鼓式制动器之处，也是它能在轿车中得到广泛应用的重要原因之一6。3、制动器的额定吸热率它是制动器的热特性指标，表明制动时在单位时间内制动器所能吸收的热负荷。摩擦制动过程中大量的动能转换为热能时，衬片及对偶件材质所能承受最大的热负荷与制动工况条件有关，连续制动时的额定吸热率为： （2-7）式中 制动盘最高的体积温度；传热系数；制动器的散热面积；比重；C比热；V制动盘的体积；t连续制动时间；国标QC/T 582-1999 、QC/T239-1999对轿车以及货车、客车制动器性能提出了明确要求。本文以QC/T239-1999货车、客车制动器性能要求为例作简单介绍7。制动器性能试验评价指标有：（1）、第一次衰退率 （2-8）式中 第一次衰退试验中，第一次制动时的制动力矩值，N.m；第一次衰退试验中，第二次至第十次制动时的制动力矩的最小值，N.m；该指标考核制动器在多次连续使用时制动力矩的衰变；（2）第二次衰退率 （2-9）式中第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最大值；第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最小值；该指标考核制动器经过第一次衰退和恢复试验后，单位管路压力的制动力矩变化。（3）恢复差率恢复试验中，最后一次制动力矩与基准制动力矩的差值，以百分数计。 （2-10）式中衰退恢复试验前，基准试验时的三次制动力矩平均值；恢复试验中最后一次制动力矩值；该指标重点考核制动器在多次连续使用，冷却后的恢复能力。（4）速度稳定性试验中，在额定制动管路压力下，不同制动初速度时的制动力矩差值，以百分数计。 （2-11）式中车速m(km/h)与n(km/h)相比的速度稳定性，；、效能试验中，在额定制动管路压力下，车速分别为m,n时的制动力矩；该指标考核制动器输出制动力矩的速度稳定性。对货车、客车制动器而言，制动器性能试验判定标准：a.第一次磨合试验达到80%接触面积的磨合次数满足表2-1 要求。表2-1 磨合次数车 型次 数Ga1800kg的N1类Ga6000kg的N2及M2类200Ga6000kg的N2、N3及M3类500* Ga为汽车最大总重(质量),kg; b. 第一次效能试验（1）、制动初速度为30km/h，制动管路压力为额定值时，制动器输出的制动力矩应满足下式要求：MeMB1.3Me （2-13）式中MB制动力矩，Nm； Me制动力矩额定值，Nm；（2）、制动器输出制动力矩的速度稳定性应满足下式要求：Vst（50-30）10% （2-14）Vst（70-30）20% （2-15） c 第一次衰退-恢复试验 (1)、第一次衰退率应满足表2-2的要求。表2-2 第一次衰退率车 型衰退率|Fa1|Ga1800kg的N1类Ga6000kg的N2及M2类40%Ga6000kg的N2、N3及M3类25% (2)、第一次恢复差率满足下式要求： Re20% （2-16）(3)、试验中及试验后，制动器应能彻底松开，不得有拖磨现象。d. 第二次效能试验与b中规定相同。e.第二次衰退试验 第二次衰退率满足下式要求：Fa260% （2-17）同时，试验中及试验后，制动器应能彻底松开，不得有拖磨现象。f.第二次磨合试验磨合次数为50次，不允许人工打磨。g.第三次效能试验与b中规定相同。h. 制动噪声噪声应小于90dB（A）。i.磨损量及制动器外观检查要求 做完全部规定的试验项目后，制动器应工作正常。（1）、制动鼓或制动盘工作表面应无刮伤。（2）、制动底板或制动钳应无影响制动器性能的变形。（3）、制动衬片 (衬块）应完整、无脱层、无烧焦现象，允许有轻微裂纹。（4）、制动轮缸应无渗漏现象。试验报告表见表2-3表2-3 试验报告表序号试验项目性能要求试验结果1第一次磨合试验达到80%的接触面积时次数:按车型而定(200或500次)2第一次效能试验V=30km/hMeMB1.3MeV=50km/hV=80%Vmax3速度稳定性Vst（50-30）10%Vst（70-30）20%4第一次衰退恢复试验衰退率按车型 (|Fa1|25%或40%)恢复差率Re20%5第二次效能试验V=30km/hMeMB1.3MeV=50km/hV=80%Vmax6速度稳定性Vst（50-30）10%Vst（70-30）20%7第二次衰退试验Fa260%8第三次效能试验V=30km/hMeMB1.3MeV=50km/hV=80%Vmax9速度稳定性Vst（50-30）10%Vst（70-30）20%10噪声90dB(A)11磨损量12制动鼓(盘)工作表面无刮伤痕迹制动底板(卡钳)没有影响制动性能的变形制动衬片完整无损、不脱层、无严重裂纹、无烧焦轮缸不准有渗油现象2.3 制动器性能试验方法制动器的性能根据不同的工况条件要求而异。为了保证制动器性能的可靠性，需要对制动器的摩擦性能进行综合评价。国内外有关制动摩擦试验机的型式很多，试验方法也很多，下面介绍几种典型的试验方法和评价规范。 1、SAEJ661试验程序与规范（8）（1）目的：本标准为SAE（美国汽车工业工程师协会）推荐标准，其目的在于用一种统一的试验室测试方法，对制动衬片的安全情况及摩擦磨损特性做出报告。本规范的测试数据可以用于制动衬片生产厂内的质量控制，也可以用于外购制动衬片的质量评估。（2）设备：设备应具有以下功能：测量鼓温、加热试验鼓、控制试验鼓的升温速率、仅从鼓的背面对鼓进行冷却、控制试验鼓降温速率、测量摩擦力、测量鼓的转动速度，同时还应该具有对试样的重量及厚度进行测量的条件。（以Chase机为主）。温度的测量装置由焊接的热电偶、鈰合金滑环、银石墨碳刷、温度显示器或高输入阻抗的记录仪组成。鼓的升温速率可按下述方法调整，并且在测试过程中保持此速率，鼓的旋转速度为411r/min。打开冷却空气，从149冷却至93，然后关闭冷却风使鼓温冷却至82，在82时打开加热器并记录时间，加热10分钟，鼓温应在10分钟时达到22114。鼓的降温速率可按照下述方法调整，鼓的转速为411r/min。打开加热器加热试验鼓，使其温度达到371，关闭加热器并打开冷却空气，当鼓温降至343时开始记时，冷却10分钟。在10分钟时，鼓的温度应当是9314。温度测量系统的精度应达到满量程的2%，摩擦力测量系统的精度应达到满量程的2%，试验鼓转速的测量系统精度应达到满量程的2%，试验鼓内径的有效使用范围为277.0mm的新鼓内表面距离为2.55mm（打印位置号1）、3.05mm（打印位置号2）和3.55mm（打印位置号3）。热电偶安装的位置按如下安排：鼓内径 热电偶安装位置号277278mm 1278279mm 2279280mm 3 （3）试验条件：在按照上述要求完成准备工作后，方可进行性能测试。 所试验的进行：所有的测试要连续进行，不能中断。试验鼓转速：试验鼓转速（r/min）是以公称直径为278.5mm的鼓并且对试样加载的状态为基准的。（4）试验准备：试样的准备：本试验所用之试样，应该从摩擦材料的中部截取，取样位置到材料周边距离相等。试样为方形，尺寸为25.7mm25.6mm（660mm2），试样背面为平面，其工作面的半径应与试样鼓的半径一致，对于从已经过磨削加工的制动衬片上截取的试样，应从其工作表面上磨去1.01.2mm，以便衬片表面的树脂浸润层能被完全去掉。从试样中心测量试样（或试样加上垫片）厚度，应该为6mm左右，多余的部分应从工作面的背面去掉。如果取样的制动衬片厚度不到5mm，则在对工作面的背面磨削时，应尽可能减少磨削量，以恰好磨出平面为宜。试样的工作面不可以用手接触，同时应避免沾上其他外来物质。 试验鼓表面状态的准备：a.新的或表面重新加工的鼓：在试验机上对鼓进行磨削后，应用砂纸或砂布抛光，以去掉所有的磨痕，再用320目的砂纸最后抛光。然后用干净的绒布、白色的软纸或其他类似材料擦净鼓表面的砂尘，最后用一个标准试样在载荷为440N，转速为411r/min的条件下连续磨合，其温度不得超过93，一直到摩擦系数趋于稳定为止，至此试验鼓磨出表面的准备工作结束。b.每次试验前的准备工作：用砂布或砂纸打磨鼓的每次表面，最后用320目的砂纸抛光，再用干净的绒布、白色的软纸或其他类似材料擦净鼓表面的砂尘。试样的磨合：在转速为308r/min、载荷为440N、最高温度为93的条件下对试样进行磨合，时间不得少于20分钟，试样的接触面积不得低于95%。初始温度和重量的测量：试样的初始温度须沿平行于试验鼓的轴向取3个点（外侧、中心和内侧）进行测量并记录，试样的称重应精确到毫克并记录。然后将试样重新安装在试验机上，在载荷220N，转速为205r/min的条件下连续磨合5分钟。当试样与试验鼓处于非接触状态时，试样与鼓的初始间隙应该为0.30.4mm。初始磨损量的测量：鼓处于静止状态，其温度为88到99之间对试样加载660N，用千分表测量试样卡具的高度并记录。（5）试验：基线试验：在鼓转速为411r/min的条件下，对试验加载10秒，其载荷为660N，卸载20秒，共进行20次。试验开始时，鼓温应该在82到93之间，在以后的每次加载中鼓温都应保持在这个范围内，可以采用风冷的方法达到这一目的，但最后一次加载时应关闭冷却风。第一次衰退试验：关闭加热和风冷，让鼓在转动中自然冷却，当鼓温降至82时，对试样加载，同时开启加热器，在转速为411r/min，载荷为660N的条件下，试样连续拖磨，当温度达到288或拖磨时间达到10分钟，在这两个条件中任一先实现，试验即告完成。在试验过程中从93开始，每隔28记录一次摩擦力，同时记录当鼓温达到288时所用的时间。第一次恢复试验：当第一次衰退试验（5）结束后，立即关闭加热器，打开冷却风，鼓转速为411r/min，当鼓温降至260、204、149、93时，分别对试样加载10秒，载荷为660N，记录各次加载时的摩擦力。第二次磨损测量：重复初始磨损测量。磨损试验：在转速为411r/min、载荷为660N的条件下，对试样加载20秒、卸载10秒，一共进行100次。开始试验时鼓温应在193！204之间，在全部试验过程中鼓温皆应维持在193216这个范围内，可用冷却空气来达到此目的。第三次磨损测量：在磨损试验结束后，立即将试验鼓冷却至88、99，然后重复初始磨损测量。第二次衰退试验：在第三次磨损测量完成后，立即关闭加热器冷却，让鼓在转动中自然冷却，当鼓温降至82时，对试样加载，同时开启加热器，在转速为411r/min、载荷为660N的条件下，试样连续拖磨，当温度达到343或拖磨时间达到10分钟这两个条件中任一个先实现，试验即告完成。在试验过程中从93开始每隔28记录一次摩擦力，同时记录当鼓温达到343所用的时间。第二次恢复试验：当第二次衰退试验结束后，立即关闭加热器，打开冷却风，鼓转速为411r/min，当鼓温降至316、260、204、149、93时，分别对试样加载10秒，载荷为660N，记录各次加载时的摩擦力。第二次基线试验：重复第一次基线试验。最终磨损量测量：重复初始磨损量测量。最终厚度及重量测量：按初始厚度和重量测量要求进行。（6）摩擦系数数值的选取原则：在断续加载的试验中，摩擦系数取加载终点的数值。（7）试验数据的表达方式：试验数据填写在总记录表中。试验数据在总曲线表中绘成曲线。SAE J661试验程序见表24。表2-4 SEAJ661的试验程序与规范序号项 目压力（Pa）速度（rpm）温度（）时间min载 荷开始终止试验中加载卸载次数加热器鼓风1试样准备*2第一次磨合*10031215137203测量试样厚度及重量4第二次磨合502081055第一次计量磨损量15001371020206基准线试验15041720200137连续开动切断7第一次衰退试验1504172020055010108第一次恢复试验1509第二次计量磨损量15013710磨损试验1504172040033720201010011第三次计量磨损量150013712第二次衰退试验1504172020058710连续开动13第二次恢复试验60013710每100切断14基准线试验2001371010202015最后磨损量计算1500137*试样3件25.4mm25.4mm，弧与鼓内表面重合，表面用砂纸磨光，CCI4清洗。*磨合接触面积达95%以上。2、德国大众VW-PV3212标准9该标准由ATE与TEXTAR PAGID公司人员在法兰克福共同商讨制定。Krauss试验方法采用Krauss试验机，基本试验内容为：将完全尺寸与配置的制动器和对偶装于Krauss试验机上。转速n（定速）： 66010r/min相当于车速： 75120km/h制动管路压力P（恒定）： （225）105Pa 可获摩擦面比压： 100n/cm2制动时间： 5s释放时间： 10s每一循环制动次数： 10次循环数： 10个循环制动次数总和： 100次 试验程序： 刹车片磨合：第1至3循环为磨合循环，此过程进行风冷，温度不允许超过300，每个循环之间，制动盘要空转冷却到100；试验：第4个循环开始的盘温要小于50，第4至第9循环不冷却，第10个循环有冷却，各个循环之间，盘空转，冷却到110。每一次制动制动力矩和温度变化情况都要记录下来。称重和测量：试验前和后，要对刹车片称重，且按标准规定的位置测量。 评价：求出m、max、min、K和F，其中：工作摩擦系数m第3、510循环的第一次制动测量，且为制动过程持续1分钟之后测量出一个点的摩擦系数；最大摩擦系数max第310循环中所有次制动中最大摩擦系数；最小摩擦系数min第310循环中所有次制动中最小摩擦系数；冷摩擦系数K第4个循环中的第一次制动连续1分钟之后所测得的摩擦系数，用于评价对低温的敏感性，可能K50m3/min；风速：020m/s可调； 含抽风除尘系统4、 重要性能指标4.1 检测参数及精度：转速 0900r/min，测量误差0.1%F.S，控制精度0.5%F.S扭矩 020000N.m，测量误差0.5%F.S温度 0800，测量误差1%压力 01.2MPa,测量误差1%4.2 系统控制 试验台架控制采取计算机控制，设备控制采用手动控制和自动控制并存的控制方式。手动控制：试验过程中，全部由手动控制进行试验；自动控制：试验过程中，试验按程序进行自动循环，人不必参与，其试验控制形式为：时间控制、压力控制、速度控制、温度控制、输出控制。4.3 数据采集计算机自动采集计算每次制动的制动管路压力、制动减速度、输出制动力矩、制动鼓（盘）初（终）温度、制动衬片（块）初（终）温度、制动时间、制动距离、制动初速度，并在计算机屏幕上显示这些参数的相关曲线。数据自动存盘，试验终了时能打印这些数据和曲线。4.4 计算机控制系统计算机控制系统应运行于Windows系统下，测控及数据采集处理软件使用Windows系统界面，采用自动采集试验数据和手动输入数据两种方式并存的处理方式。计算机系统及应用软件显示界面为中文。4.5 当量惯量当量惯量使用机械式（惯量盘），当量惯量应从1501500kg.m2,可灵活调整，惯量盘调换应方便、省力。4.6 试验台架的安全保护试验台架因应具有良好的安全保护功能，出现下列情况应进行超限报警、断电保护、紧急制动：安全罩没罩好 ；制动温度超限；制动力矩超限；制动时间超限；非制动过程制动现象；制动过程中制动力矩突然消失；电机超速。4.2 重型车制动器惯性试验台架设计与实现根据设计任务书，下面对试验台架的设计实现详细介绍：“制动器试验台架”一般由以下六个部分组成:a) 制动器试验台架台体;b) 工业控制计算机系统;c) 直流调速电力拖动系统；d) 电气控制与测量系统;e) 气源及气动控制系统;f) 冷却和除尘系统。试验台架组成框图见图4-1。 图4-1 试验台架组成框图1 台体“制动器试验台架”台体结构形式见图4-2。图4-2 制动器试验台架台体制动器试验台架台体是由以下部分组成：（1）直流电动机按照一般整车参数，计算电动机选用如下；电机: Z4-315-32型直流电机，双轴伸，带鼓风机;容量：200KW;额定电压：400Vdc;额定电流：501A;励磁功率：4.65 kw ；额定转速：600r/min（最高转速1500 r/min）;转动惯量：3.4kgm2 ；重量：2290kg;输出轴直径：100mm。电机外形及尺寸见图4-3：图4-3 电机外形图(2) 联轴节采用尼龙棒式联轴节，可以补偿电机主轴和惯性系统主轴的不同轴度，隔离振动,且有过载保护功能19。型号：HL8-100/120弹性柱销联轴器(GB5014-85)。转动惯量：1.6 kgm2 ;重量：119kg ;许用位移：径向0.2mm ；角向0.5；轴向2mm。(3) 应急制动器应急制动器采用盘式气制动器，安装在试验台架电机与飞轮间，制动力矩为6000Nm。应急制动器平时不参加工作，当试验台架发生特定故障时，故障处理程序指令应急制动器工作，使试验台架主轴停止旋转，以确保人身或设备安全。转动惯量：0.6 kgm2 。 (4)飞轮系统飞轮系统是由主轴、轴承、轴承座、飞轮底座、可换飞轮、随动飞轮、飞轮移动装置、飞轮支架和飞轮罩等部分组成。图4-4 惯性轮分布图主轴: 主轴采用40Cr锻件，调质处理。主轴与在主轴上的部件联结采用胀紧套联结，尽量减少主轴上的键槽数量并合理布局，以改善主轴的受力状况，延长使用寿命及保证良好的刚性，消除冲击负载对键及键槽的破坏。轴承座：轴承座采用灰口铸铁铸造，它是由底座、上盖、侧盖等部分组成。采用非接触密封以保护轴承。轴承：选用瑞士SKF双列调心滚棒轴承，轴承采用油脂润滑。 型号：22236CC/W33(C=1010000N;n=1300r/min)。飞轮底座：飞轮底座是用钢板焊接而成的，在设计时应保证结构上有足够的刚度和强度，以避免飞轮从主轴卸下时导致支撑面下沉。基准底面进行刮削研磨，以保证定位精度。随动飞轮：主轴上安装了四片随动飞轮，用于固定可换飞轮。随动飞轮和主轴组装后进行组合动平衡，其动平衡的精度在2.5-6.3G之间。设计最小惯量不大于60 kgm2。基础惯量初步分配如下：随动飞轮j=40 kgm2;主轴 j=4.2 kgm2;集流环 j=0.02kgm2;测速机 j=0.01 kgm2; 联轴器 j=1.6 kgm2;电机 j=5.5 kgm2;应急制动器 j=0.6 kgm2;j总=51.93kgm2。可换飞轮：主轴上安装八片可换飞轮，转动惯量分别为12.5kgm2 ,25kgm2 50kgm2 ,100kgm2 ,200kgm2 ,400 kgm2 ,500 kgm2（两片）。所有飞轮均经过组合动平衡，可根据试验需要任意组合。飞轮移动装置：用手动液压泵驱动四只油缸同步移动，通过移动支架拖动飞轮到预定位置。可方便地更换飞轮。飞轮支架：不参加工作的飞轮通过飞轮支架架空在飞轮底座上与主轴分离。 图4-5 飞轮移动机构液压原理图飞轮罩：飞轮罩的主要功能是避免操作者触到高速旋转的飞轮。飞轮罩采用双层轻金属结构，两层之间充填隔音材料。飞轮罩和底座密封良好，两侧有观察窗口，可以观察飞轮工作情况。 当需要调整当量惯量时，用桁吊把飞轮罩移开飞轮罩，调整完毕，盖上飞轮罩。设置飞轮罩就位电气开关，在飞轮罩没有就位时禁止电机起动。(5) 滑台和滑台罩滑台用碟型弹簧锁紧缸固定在滑台座上，用手动液压泵松开后能沿着导轨在底座上移动，其移动方式为电动方式。滑台罩用来隔音和防止有害气体外漏，滑台罩通过直线滚动轴承装在底座上，两侧有观察窗口。设置滑台罩就位电气开关，在滑台罩没有就位时禁止电机起动。(6) 测速装置数字测速装置是采用德国P+F光电编码器，对接收的脉冲进行定时计数，经计算机处理后得到主轴转速、刹车距离等参数。增量型编码器型号：TRD-J1200-SWVCS（输出：5V，RS422）； 联接器：9401-8/8 。 图4-6 测速框图(7) 被试制动器或试件被试制动器或试件安装在主轴和测试轴之间，位于滑台罩内。(8) 制动扭矩测量装置测力架及测力系统是由中间轴、连接法兰、摆动轴、空心轴、空心轴支承轴承、测力臂组件、拉压力传感器等部分组成20。 图4-7 制动力矩测量示意图(9) 温度测量装置测温装置是由两部分组成：固定件的温度测量和旋转件的温度测量组成，它们均采用热电偶Pt100作为温度传感器。固定部分的热电偶信号直接引出，旋转部分的热电偶信号采用集流环引出。 图4-8温度测量框图 (10)试验台架底座试验台架底座是由45号钢其厚度是30mm-40mm的钢板焊接而成的，在结构上保证有足够的刚度和强度，在焊缝处先进行机械加工，采用双面焊接，焊缝表面光滑平整，焊接后进行人工时效，消除内应力。2 工业计算机控制系统为提高系统的抗干扰能力和增强系统配置的灵活性，我们选用了工业控制计算机作为控制和测试数据处理的智能中心（简称工控机），工控机与外部信息的联系通过计算机子系统的总线扩展进行，其间有信号调理板，接口板，智能仪表等，它们和工控机一道构成了控制和测试系统的核心，另外需要有不间断电源，激光打印机等组件。 系统的性能一方面依赖于硬件及接口的精度，另一方面与软件的设计及数值处理方式也是息息相关的。(1) 硬件配置 计算机主机安装在控制柜中，CRT镶嵌在合理视角的面板上，便于操作和使用，计算机的配置如下： a) 主机：工业控制计算机机箱, CPU：P 主频1.2G; b) 显示器：1024*780(.28)高分辨率彩色显示器； c) 磁盘：3.5, 硬盘：40G ; d) 内存: 256M; e) 激光打印机; f) 光驱:50 倍速; g) 不间断电源:500瓦 h) 模拟量输入接口板;i)模拟量输出接口板;j)144通道I/O接口板;k)8CH定时计数器板。(2) 系统及控制软件 根据制动器惯性试验台架的功能和技术要求，软件应在硬体的支持下，按照国家制动器台架试验有关标准的规定，完成制动器的性能测试，并能把测试结果进行显示、存储和打印，方便用户查询等。主要任务归结如下：具备自动测试及手动测试两套工作模式；对气压制动系统的控制和监测；对冷却及除尘风机的控制和监测；对电机及调速柜的动态控制和监测；对试验台架系统状态进行全面监测并具备声光报警功能；具备系统软硬件资源的再扩展功能，为后继开发预留接口；设计专用指令系统语言，用户可对被试件进行可编程自动测试；根据试验标准要求处理各项数据，计算结果，绘制性能曲线；建立原始试验数据及处理结果数据库；具备试验参数曲线、图表的显示及打印功能；操作错误提示及拒绝执行超限参数设定功能。 对软件可能的故障，采取软件容错技术，软件冗余技术及软件看门狗技术等方法；对硬件可能的故障，能及时诊断并快速响应声光报警，提示操作人员，请求停止运行测控系统，进行对系统的检查。(3) 时间特性要求： 中断响应时间：10MS50MS； 数据刷新时间：10MS50MS； 数据显示时间：10MS500MS；曲线显示时间：10MS1000MS。(4) 输入输出要求 输入：所有数据均采用十进制实整数，以方便用户编程和CMM手册对照，采用国标计量单位，其输入格式由用户编程决定，并通过文件形式存储用户所编测控程序，数据范围待定。输出：对测控过程中所有的测量结果，根据测试过程的具体情况和中断安排，应及时地以不同的文件形式进行存储，并以文档要求方式处理试验结果，或进行CRT屏幕显示或曲线绘制等。(5) 实时曲线显示a)等制动初速度时，制动压力和制动时间的关系曲线；b)等制动初速度时，制动压力和制动距离的关系曲线；c)等制动初速度时，制动压力和制动力矩的关系曲线；d)等制动压力时，试件温度和制动时间的关系曲线；e)等制动压力时，试件温度和制动距离的关系曲线；f)等制动压力时，试件温度和制动力矩的关系曲线；g)一次完整制动过程中，制动压力和制动力矩的关系曲线；h)制动次数和温度、力矩的关系曲线；i)磨损试验时的制动力矩变化曲线。(6) 软件的其他设计要求：具备良好的用户操作界面；具备丰富的动态提示和帮助信息；测试软件具备多种数字滤波抗干扰设计；软件具备容错和自诊断功能；在手动模式时，可接受人工测试结果输入。3 直流调速电力拖动系统(1)基本方案根据本试验台架工况特点起动和低速时需要大转矩，而高速工作时只需较小的驱动转矩，直流调速系统具有此特点，而且其运行平稳、可靠，造价低于交流变频调速系统。因此，我们采用美国ABB公司的DCS400晶闸管变流器直流传动系统。DCS400是最新一代直流传动设备，功率范围从9kw到522kw，供电电压为230v到500v。象模拟系统一样易于使用，但同时具有数字传动的所有特点。应用最新的半导体技术，减少了维护成本，增加了产品的可靠性。新颖的软件结构使调试过程变的非常简单。由于磁场单元使用了IGBT技术，所以没有必要再根据不同的供电电压选用磁场变压器。控制盘或PC工具上的调试向导可以在调试过程中引导用户对所需参数进行设置这使调试过程变得极为简单。DCS400还采用了应用宏。通过选择应用宏，用户可以预先对软件结构和I/O口进行设定。这节省了时间并减少了错误。(2) 基本功能 传动功能速度给定斜坡发生器（S-曲线，两种加/减速斜坡）;测速机、编码器和EMF测速反馈;速度控制;转矩/电流给定处理;外部转矩限幅;电流调节器;自动弱磁;电流环自优化、磁场自优化、速度环自优化、EMF调节器自优化;速度监测;起/停逻辑;远程/本地控制;急停;相序自动检测;电机过载检测;内部电动电位器作为速度给定;点动功能;应用宏。 监测功能 具备自诊断和故障储存功能。 电机保护a)速度反馈故障;b)过热（PTC监测）;c)过载;d)超速;e)电机堵转;f)电枢电路过流;g)电枢电流脉动超限;h)电枢电路过压;i)最小磁场电流;j)磁场过流。变流器保护a)过热;b)看门狗功能;c)主电源扰动。(3) 控制和操作 MMC（人机接口）本程序可以在所有Windows环境下运行。a)参数设定;b)信号显示及分析;c)故障监测和故障记录器。 CS-400控制盘带文本显示，可带电插拔的控制盘。a)引导调试;b)参数设定;c)故障检测;d)给定和实际值显示;e)本地控制。DCS400的系统组成见图4-9。图4-9 DCS400系统组成原理图4 电气控制/测量系统制动器惯性试验台架电气控制/测量系统包括全部的电气逻辑控制测量电路，它根据计算机发出的指令控制试验台架的运行过程。 图4-10 试验台架控制原理图图4-11 电气控制柜外形图(1) 电源检测部分采用具备计算机通信接口的FLUKE45数字式万用表，能测量交流电压/电流、直流电压/电流、频率、电阻、 分贝等。在试验过程中，动态监测系统供电状态，若有异常即通知中央处理器，及时进行故障处理。(2) 扭矩、转速测量/控制扭矩转速控制模块由以下几部分组成：a)扭矩显示器；b)转速显示器；c)转速自检旋钮；d)扭矩调零旋钮；e)交流接触器线路板；f)电源线路板。(3) 温度/循环次数显示机箱a)温度显示器；b)循环次数计数器；c)电源线路板；d)温度自检电路；e)循环次数计数电路；f)温度测量电路。(4) 电源控制机箱这个机箱控制所有电气部件的用电。(5) 状态显示机箱状态显示机箱前面板上装有一排指示灯，当控制系统工作时，相应的指示灯就“亮”，这些指示灯表示以下内容：a)电机旋转和停止；b)制动系统工作和停止；c)主轴旋转和停止；d)调速柜工作和停止e)冷却风机状态；f)除尘风机状态；g)测试滑台状态。在工作状态显示机箱的面板上有一个红色紧急停止按钮（同时在试验台架上也有一个同样功能的红色按纽），当试验台架发生事故和故障时，按动此紧急停止按纽，计算机进入故障处理程序，应急制动系统工作。系统在短时间内就停止转动，同时，电气控制柜内部发出声音和灯光告警信号。(6) 气动控制系统气动控制系统包括手动控制和自动控制两种工作模式。多种制动气压可以预先分别调节，制动时直接选通即可。气制动系统是由以下几部分组成:a)手动/自动控制转换开关；b)电磁换向阀；c)减压阀；d)气容（2L）；e)单向阀；f)压力表/压力传感器；g)气源净化装置。当系统采用自动控制时，制动过程都是由计算机来完成的。当试验台架采用手动控制时，制动过程是在人工操作下一步一步进行，试验比较麻烦但较直观，手动操作适用于试验台架检测新产品和调试时使用。5 气源及制动控制(1) 气源选用W-1/12型空压机，其公称压力1.2MPa ，排量为1m3 /min。配置储气罐和气源净化装置。(2) 气动控制系统最高工作压力1.2MPa，制动压力按被试制动器在汽车上所使用的压力范围每隔0.1MPa作为一级，各级压力分别设定，试验时由计算机按需要选相应的压力进行制动。图4-12气动控制原理图6 冷却和除尘系统冷却风机位于试件罩顶部，是用来冷却被试制动器或试件，采用三菱FR-044-1.5K小型变频调速器实现风量无级调节，具有极好的性价比。可程控调节，也可以用面板电位计手动调节21。制动所产生的粉尘及冷却空气由轴流风机通过地下管道排出。7 测量/控制系统(1) 试验台架转速控制与测量试验台架转速给定信号由计算机发出，由直流调速单元实现转速的闭环控制。由于试验室要求转速控制精度小于5，普通直流调速系统难于满足要求，必须选择具有“电流环自适应控制”的直流调速系统。22这种控制系统可以在试验过程中自动计算负载系统的特性参数，从而达到最优控制精度。采用德国倍加福（P+F）旋转编码器来采集主轴的转速、制动距离等数据，具有测量精度高，工作可靠等特点。(2) 制动力矩的测量试验台架制动力矩的测量采用间接测量方式。系统刹车力矩经过测力臂传递到力传感器上，测量结果乘以测力臂长度即为制动力矩。电阻应变式力传感器技术参数：a)量程：50000N；b)线性误差：小于0.05%FS；c)重复性：小于0.05%FS；d)滞后：小于0.05%FS；e)温度零漂：小于0.003%FS/；f)灵敏度变化：小于0.0015%FS/；g)供电电源：10VDC（纹波： 1）。本系统采用OMRON智能称重仪表(型号：K3NV-LC1A-L2)作为力信号的放大、显示及数据传输设备，系统总精度为0.1%FS。具有测量精度高、工作可靠等特点。(3) 制动压力的控制与测量制动压力控制系统包含七路独立的供气单元，可以预先分别调节为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa，制动时由计算机直接选用即可。气制动系统元件选用德国FESTO的产品，主要由以下几部分组成：a)手动/自动控制转换开关；b)电磁换向阀；c)减压阀；d)气容（2L）；e)单向阀；f)压力表/压力传感器；g)气源净化装置。压力测量传感器选用一体式集成压力传感器(麦克传感器)，量程：0 MPa2MPa,其输出为1V5V信号，可以直接送表进行显示或传送给计算机。(4)试验温度的控制与测量被试件的温度用标准热电偶（镍铬-镍硅）来测量，温度信号传送给智能数显表进行显示，同时转送给计算机进行数据处理。温度控制方式：当温度低于标准规定的数值时，用制动器升温；当温度超出规定范围时，启动冷却风机进行冷却。 显示仪型号：天津中环XMZ4110HE。(5) 滑台移动控制滑台移动控制包括滑台开锁和移动两个工序。当需要移动滑台时，首先用手动液压泵将碟型弹簧锁紧缸松开，设定开启压力为14 MPa15MPa。然后用安装在台体尾部的滑台移动控制盒操纵滑台驱动电机带动滑台向预定方向运动。具有电气限位和机械限位双重保护。这种方式工作可靠，操作简便。8 试验台架验收试验台架经过安装调试，顺利通过了总成试验室、计量室组成的联合小组的鉴定验收。附表：检定数据原始记录表第五章 试验台架应用实例自动调整臂试验本章重点介绍本试验台架在制动器自动调整臂匹配中的应用。国标GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法中规定：自2003年后，有关行车制动器的磨损应能自动调整。5.1 自动调整臂工作原理目前市场上的自动调整臂因间隙调整机构的不同主要有三种类型：1.齿轮齿条式 2.齿轮拉杆式 3.蜗轮蜗杆式 。图5-1为齿轮齿条式结构间隙自动调整臂；图5-1齿轮齿条式间隙自动调整臂1.调节轴 2.垫圈 3.螺钉盖 4.滚针轴承 5.离合器环 6.离合器弹簧 7.被动齿轮8.轴承 9.蜗杆 10.螺旋弹簧 11.压力盘 12.滚针轴承 13.蜗杆盖 14.铆钉 18.蜗轮 19.控制盘 20.橡胶圈 21.盖 22.衬垫 23.橡胶圈 24.回位弹簧 25.齿条该结构中，离合器环5、离合器弹簧6、被动齿轮7一起组成一个单向离合器。该单向离合器与蜗杆9、齿条25、回位弹簧24、控制盘19等一起承担自动调整间隙的功能。 通常自动调整臂与气室、分泵、活塞等连用，通过蜗轮花键固定在凸轮轴上，控制盘被固定在制动器（或桥）上的支架，不能随同制动调整臂动作，工作行程主要有正常行程（NT）、过剩行程（ST）、弹性行程（ET）；在正常行程（NT）情况下，齿条随着自动调整臂前进而下移，直到靠住控制部件的控制盘上的缺口下缘。由于制动蹄片的磨损，调整臂的行程远大于正常行程，即产生过剩行程（ST）；促使齿条被压在控制盘上。由于控制盘的固定，被迫作向上运动，直到蹄片与制动鼓接触为止。这导致齿条转动单向离合器内的被动齿轮；由于运动的方向性，离合器弹簧会产生收缩使得被动齿轮滑开单向离合器；被动齿轮反方向运动，离合器弹簧会涨开拉住被动齿轮。随着继续运动，由于蜗轮的负荷太大，蜗杆压紧螺旋弹簧，使得蜗杆与离合器环之间轴向松动，锥形离合器分离；直到制动蹄片压紧制动鼓，实现刹车制动目的，此行程为弹性变形行程（ET）；该行程主要是克服制动应用时制动鼓和制动力传递部分的弹性变形23。制动释放过程制动过程图5-2 制动与制动释放在制动释放开始，弹性行程（ET）中离合器环与蜗杆处于分离状态，在回位弹簧的作用下，齿条拉动被动齿轮转动，带动整个单向离合器空转；随着S凸轮轴扭力下降，螺旋弹簧推动蜗杆与离合器环啮合。正常间隙行程（NT）中，制动臂继续运动，由于回位弹簧的力不足以使齿条拉动单向离合器、蜗杆、蜗轮、凸轮轴。而使得被动齿轮拉动齿条上移，直到抵住控制盘缺口上缘。在制动释放的过剩间隙行程中（ST），制动臂继续回返，由于控制盘作用力，使得齿条拉动被动齿轮转动，带动蜗杆蜗轮凸轮轴运动，过剩间隙得以调整。5.2 影响自动调整臂功能的因素分析自动调整臂有两大功能：制动功能和间隙自动调整功能。通过工作原理分析，影响制动功能的零件主要有制动臂外壳、蜗轮蜗杆。而影响自动调整功能的零件主要有, 单向离合器、蜗杆9、齿条25、回位弹簧24、控制盘19等。从工作原理、结构及强度上分析，可能出现问题的有24：（1）、离合器环锥体牙齿与蜗杆锥形牙齿出现磨损，导致锥形离合器失效；（2）、螺旋弹簧刚度过大，在制动进程中的弹性变形行程（ET）期间，蜗杆没能压缩回位弹簧，蜗杆与离合器环之间无法产生轴向松动，此时还处于啮合状态，将导致在制动释放中蜗杆与单向离合器之间一直处于啮合状态，最终因弹性变形或制动鼓变热膨胀而引起了间隙调节。这种状况是相当很危险的；（3）、螺旋弹簧失效，直接导致蜗杆与离合器环之间无法啮合。市场上有些产品是采用正反弹簧垫圈。由于刹车制动的载荷大冲击大，该弹簧抗疲劳耐久强度要大。（4）、蜗轮蜗杆的啮合出现损坏，这也会表现在制动功能失效上。（5）、控制盘的缺口开度。直接控制着正常行程（NT），即制动器正常间隙。（6）、控制盘的安装，即相对调整臂外壳的位置。通常控制盘有一定的转动量，如果安装位置不一样，则影响着制动释放中正常行程（NT）大小；对制动进程无影响。市场上，进口件一般都在外壳上标有安装记号，但国内很少有厂家注意这个问题。（7）、各零部件之间的装配间隙及磨损。5.3 自动调整臂的性能检测通过以上的分析，结合SAE J1462External Automatic Slack Adjuster Test Procedure、有关制动间隙调整臂的技术资料及有关试验积累的基础上，本文提出了如下检测方法：性能检测：主要考虑影响制动及间隙自动调整的参数及指标。主要分自由间隙、调整力矩、间隙自动调整功能三个方面。自由间隙直接影响制动行程；调整力矩则直接反映调整臂功能是否失效；间隙自动调整功能直接描述调整功能。从工作原理中可知道，正常情况下顺时针旋转蜗杆轴，扭矩很小；如果力矩过大，直接影响制动释放的过剩行程（ET）中调节间隙，在检测中，顺时针力矩一般在8Nm以内；逆时针旋转蜗杆轴，不仅需要克服回位弹簧阻力，且只有在足够的力矩下蜗杆与离合器环的锥性啮合才会出现移位跳动，在检测中，力矩一般在22Nm35Nm范围，且蜗杆与离合器环锥性啮合器产生“卡嗒”声。如果太小，则锥 形离合器已磨损；如果太大，则说明蜗轮蜗杆已损坏。图5-3 .间隙自动调整功能曲线自动调整间隙功能检测中，采取模拟实车状态安装制动间隙自动调整臂，模拟磨损调整制动器间隙为0.9mm，多次制动，测量间隙。 图5-3为某自动调整臂间隙调整功能曲线。这是一种静态描述，在SAE中，提到一种方案，使用特殊材料构造的制动器，将调整臂按实际状况安装在制动器上，完全模拟汽车行驶时刹车制动及制动释放，监测制动器间隙、蹄片衬子厚度、行程、力矩及温度；该方案比较真实的再现实际情况。5.4 试验方法及实测数据1测量方法（1）、试验前测量：在每一蹄片的两边分别定下4点，共8点，并作上记号，测量这8点的厚度，记录之。另一蹄片作同样处理。在制动器样品安装于惯性台架完毕后，用塞尺测量出自调臂未调时与两个蹄片对应的8点处的间隙，并记录之。再测量自调后制动器刚度，以及这时的8点间隙。本论文重点介绍衰退试验的情况试验条件：预先按国家标准磨合。再以V=60km/h，a=4.5m/s2，初温为80C，制动周期为40s，以制动温度至400C为一个循环，进行若干个循环（最多5个循环），达到稳定情况即可结束衰退试验。记录内容：每个循环初期（冷却后）8点间隙值和末期(高温)间隙值。 试验数据如下：表5-1 第一循环测量数据（T1=室温30 T2=室温30 T1=362 T2=350）测量点12345678初期1159595110145125115135末期(高温)135115115125195150150180表5-2 第二循环测量数据（T1=45 T2=室温31 T1=360 T2=352）测量点12345678初期804550751158080115末期(高温)135115115130160115115165表5-3 第三循环测量数据（T1=29 T2=27 T1=360 T2=293）测量点12345678初期7540506590707095末期(高温)140115115130170155150180表5-4 第四循环测量数据（T1=38 T2=33 T1=340 T2=293）测量点12345678初期754050651058585105末期(高温)120100100115150120120150衰退试验全部结束后，冷却至室温，记录如下：表5-5 衰退试验后测量数据测量点12345678间隙值mm754045559575701005.5 出现间隙变化的原因分析从试验数据可以看出，衰退之前室温状态的间隙比衰退末期高温状态时小。其主要原因是因为制动鼓和制动器同等温度下，前者的热膨胀较后者大25。而衰退后同样冷却到室温，此时的间隙又比衰退前室温时间隙小。安装了自调臂后的制动器总成，由于自调臂只可单向调整间隙（即只能将间隙往小调），就造成车辆在运行过程中，由于制动鼓热胀冷缩大于制动器，或者制动鼓和制动器刚度之间的差异，造成自调臂误调，从而导致制动器拖磨的产生。为了避免这种拖磨的产生，就要对自调臂和制动器总成的匹配进行预先检查，留够制动器总成的预设间隙。我们采用台架试验，选用东风车桥有限公司带自调臂的360制动器总成，模拟车辆运行情况，对安装了自调臂制动器总成与自调臂的匹配进行了探索。合理匹配自动调整臂，需要考虑一下几方面因素： 1、合理设计预设间隙；由于自动调整臂的单向性，必须设计合理的预设间隙，能够消除鼓、器热膨胀不同步的影响，而不至于误判，产生拖磨；2、加强鼓、器的刚性；由于制动产生的高温，会使制动器件变软。自动调整臂也会误判这种“间隙”。因此，应尽量避免刚性原因引起的“误判”；3、尽量保持制动鼓与制动器（包括蹄片、支架等）同步膨胀；从试验中看，这种影响很大，但控制不同膨胀却比较难。第六章 结论与建议6.1本论文的结论1、本论文在综合研究汽车制动器基本理论的基础上，分析了汽车制动器试验设备的优、缺点，提出了制动器惯性试验台架设计的基本原理和实现方法。2、本论文在详细研究汽车制动器性能和试验方法的基础上，提出了试验台架基本参数和性能指标，完成了试验台架的总体方案和结构设计、控制设计，可用于指导汽车制动器试验台架的实际生产。论文提出了汽车制动器惯性试验台架的总体方案，完成了试验台架的结构设计。在该试验台架上能完成总质量在6-30吨的各种前轮制动器或后轮制动器(盘式、鼓式等)的性能试验。试验车速为1-120km/h。能完成的项目：（1）、制动器的性能试验；（2）、摩擦材料的性能试验；（3）、摩擦材料的磨损、磨耗及使用寿命试验。3、论文在进行试验台架设计的过程中，除了考虑能按照国家制动器试验标准，完成制动器性能试验外，同时考虑了试验操作的方便性。主要特点如下：（1）、具备自动测试及手动测试两套工作模式；（2）、对气压制动系统的控制和监测；（3）、对冷却及除尘风机的控制和监测；（4）、对电机及调速柜的动态控制和监测；（5）、具备系统软硬件资源的再扩展功能，为后续开发预留接口；（6）、根据试验标准要求处理各项数据，计算结果，绘制性能曲线；（7）、建立原始试验数据及处理结果数据库；（8）、具备试验参数曲线、图表的显示及打印功能；（9）、操作错误提示及拒绝执行超限参数设定功能；（10）、具备良好的用户操作界面、丰富的动态提示和帮助信息；对软件的可能故障，采取了软件容错技术，软件冗余技术以及看门狗技术等办法；（11）、对硬件的故障，能及时诊断并快速响应声光报警，提示操作人员，请求停止运行测控系统，进行对系统的检查；（12）、系统具有自检功能，方便日常维护和校验。4、研制完毕后的制动器台架是集机械、电气、计算机采集控制系统于一体的复合性系统，台架按计划顺利交付使用，已经按照国标QC/T 479-1999完成了多个厂家的不同型号的气动鼓式、盘式制动器性能试验，期间试验台架工作正常，运转稳定，试验数据准确。6.2 进一步研究的建议1、由于设计任务书没有明确提出气压恒扭矩试验要求，虽然在试验台架的研制过程中考虑了气压恒扭矩试验的方案，但由于空气介质的可压缩性，导致系统特性的不确定，因此不能完成实用的恒扭矩测试；建议对恒扭矩试验作进一步研究，完善这一功能。2、以制动器惯性试验台架为基础，扩充试验功能，可以完成对ABS、ASR的试验；这是可以进一步研究的方向；特别致谢我是一名在职硕士研究生，在我学习的过程中，我的导师长安大学汽车学院院长、博士生导师魏朗教授给我无微不至的关怀，他严谨求实的科研作风、豁达大度的导师风范、浩瀚渊博的理论学识令我折服，给我将来的人生以极大的鼓舞和影响。特别是在本论文的写作过程中，导师魏朗教授不辞辛苦，从论文的选题，到课题的研究；从论文结构的把关到基础理论的充实，从文章的基本结构到标点符号魏朗教授认真审阅、严格把关，给我许许多多的帮助！长安大学汽车学院的王生昌教授、刘浩学教授、李晓霞教授、李宪明教授以及郭景庆、杜老师等都给我细致的指导，为论文的完成做出了决定性的贡献。我的企业导师邓祖国高工、同事程华国工程师以及课题组的全体成员不仅同我一起完成了这个课题的任务，而且帮助总结形成了具体的实施方案和相关理论，为我论文的写作提出了宝贵的建议。感谢总成试验室同仁的通力协作！感谢计量室的同仁的密切配合！感谢设备单位的辛勤工作！参考文献1.王涛 朱文坚 摩擦制动器原理、结构与设计1992年12月第1版2.魏朗汽车技术概论人民交通出版社出版发行19983.苏堤贺安安汽车制动摩擦材料的研究19964.张明喆等 摩阻材料的摩擦学汽车工艺与材料19995.谢关恒丰向摩
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