树脂基复合材料摩擦片摩擦学性能研究

摩擦片的摩擦磨损性能严重影响盘式制动器的使用寿命和客车行驶的安全性.以灰铸铁HT250圆盘为对偶件,利用销盘式摩擦磨损试验机,在不同温度下对树脂基复合材料摩擦片的摩擦系数和磨损率进行研究,同时应用JSM-651010LA型扫描电子显微镜、HGP-7500型光电直读光谱仪和HXD-1000TMSC型显微硬度测试仪对摩擦磨损表面进行观察和测量,表征其摩擦表面的微观形貌和测定微观硬度,进而推断其磨损机理.结果表明:在不同温度下,平均摩擦系数和磨损率均随着温度的升高先增加后降低;随着温度升高,摩擦层的面积和其微观硬度的变化和平均摩擦系数、磨损率的变化规律基本相同;在高温摩擦磨损过程中,黏着磨损占主导作用,同时伴随着切削磨损.

基于FLUENT的制动盘对流换热系数研究

基于Fluent仿真软件,用多步稳态分析代替瞬态分析,研究了温度和盘毂对对流换热系数的影响规律,及对流换热系数沿制动盘周向和径向的变化趋势;分析了解析值与仿真值的区别;验证了仿真模型建立的正确性;给出了基于现有经验公式的修正系数.结果表明:温度对对流换热系数影响很小,可以忽略不计;对流换热系数在周向各点处数值不等,迎风面对流换热系数高于背风面,盘毂面对流换热系数沿盘径逐渐增大,且在盘径中部增大趋势较为平缓;无盘毂面的对流换热系数在盘径中部最小,盘径外端部分最大;制动盘转速影响对流换热系数的波动幅度.

薄壁管材推弯工艺参数灵敏度分析

利用有限元分析软件ABAQUS,构建管材推弯有限元仿真模型,并利用推弯实验验证有限元模型的正确性。通过以椭圆率、管壁减薄量、弯曲回弹角度为指标的多指标正交实验方法,研究了相对弯曲半径(管材弯曲半径与内轮模直径的比值)、硬化系数、推弯长度、摩擦系数、推弯速度、芯棒深入长等主要影响因素对管材推弯成形质量的影响,并构建多指标正交实验矩阵分析模型,综合评价得出主要影响因素按灵敏度绝对值的排序及其最佳组合,为提高管材成形质量提供理论依据。

盘式制动器支架疲劳分析及优化

取盘式制动器摩擦块的标准试样进行压缩试验,建立制动盘-摩擦块制动过程的数值模型,根据计算结果分析支架受力分配,并利用疲劳台架试验对数值模型进行验证;基于支架应力测试试验,建立支架有限元分析数值模型,研究盘式制动器支架的应力应变分布规律,结果表明:支架应力最大值出现在较细拱桥一侧,大于屈服强度,数值解与试验值吻合程度较好,说明模型可靠;基于20万次疲劳台架试验,建立盘式制动器的疲劳分析模型,研究盘式制动器支架疲劳寿命的影响因素;结合有限元分析和疲劳分析的结果,对盘式制动器支架进行形状优化,优化后支架应力得到明显改善,解决了目前盘式制动器支架易出现疲劳破坏的关键性问题。

基于动态中心法的制动接触压力均匀性研究

针对盘式制动器,设计了台架试验、定速摩擦磨损试验、单轴拉伸试验,并根据试验结果建立了制动器对称有限单元模型,进行了静态加载和准静态旋转工况下制动盘和摩擦块接触压力的计算与分析。在此基础上,设计正交试验研究推杆位置对接触压力的影响规律,建立接触压力均匀性优化响应模型,通过优化计算,使得动态压力中心与摩擦块形心趋于一致。结果表明,通过优化计算,动态压力中心更接近摩擦块形心,其距离为2.4mm。优化最优结果与原始方案对比,最大接触压力降低4.8MPa,降低31.2%,力矩增大1.4%,接触面积增大279.2mm2。优化最优结果与正交试验最优结果对比,接触压力均匀性大幅提升,1、2摩擦块接触压力分布趋于相同。

基于有限元法的盘式制动器橡胶密封圈设计

根据汽车实际制动中常出现的盘式制动器橡胶密封圈上蹿现象,提出了过盈量和温度是影响橡胶密封圈正常工作的原因的猜想,运用UG软件建立了4种不同初始过盈量的橡胶密封圈和托盘模型,并对后两种模型进行结构改进,以找出最佳橡胶密封圈结构,采用YEOH模型定义橡胶的超弹性,建立橡胶密封圈-托盘非线性有限元分析模型.结果表明:过盈量和温度是影响橡胶密封圈正常工作的原因,过大的过盈量会使橡胶的压入和拔出都较困难,且容易产生上蹿现象.在橡胶密封圈无锯齿处与托盘间留微小间隙,在橡胶密封圈锯齿处与托盘间留较大过盈,并且适当减少橡胶是橡胶密封圈与托盘最佳配合关系和最优模型.

汽车制动器疲劳试验台架优化设计

对目前常用的汽车制动器疲劳试验台架的优缺点进行研究分析,进行试验台架的优化设计。用扭矩传感器替代液压扭臂扭矩测量机构,解决了液压系统易漏油问题;在工装夹具中加入心轴,改善工装夹具的刚度性能,提高了试验的稳定性;在试验台上增加了恒温箱系统,可以对非常温工况进行疲劳测试。运用正交试验对工装夹具在满足强度和刚度的条件下进行轻量化设计,对轻量化设计后工装夹具进行150℃工况下热应力分析和疲劳分析。根据金属材料热膨胀的特性提出了一种制动器试验台架的控制方法,可避免工件在发生热膨胀后发生干涉的问题。结果表明:加入芯轴后工装夹具刚度提高15%;在应力循环400000次下,工装的疲劳损伤值为0.00379,工装夹具使用寿命为10年。结果证明了疲劳台架设计的可行性。

TA2工业纯钛焊接接头中低温拉伸力学性能及本构模型

以TA2工业纯钛焊接接头为研究对象,开展了不同温度和应变速率下的拉伸试验,分析了温度及应变速率对于材料强度及流变应力的影响。结果表明:TA2焊接接头的屈服强度与温度呈线性关系,与应变速率呈指数关系,并建立了屈服强度与温度和应变速率的经验公式。基于Arrhenius、Johnson-Cook (JC)及Modified Zerilli-Armstrong (MZA)本构方程,对工业纯钛焊接接头的中低温拉伸流变应力进行预测。将三种模型的预测值与试验值进行定量对比,发现JC模型预测精度最低,MZA模型预测精度最高。研究结果为钛材在承压设备中的应用提供数据支撑,有利于更好地设计、加工、制造和使用钛制承压设备。