天津工业大学

毕业设计（论文）

题目：惯性式汽车制动器试验台总体设计

姓 名 马 国 存 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机 自 073 指导教师 张 迎 春 职 称 教 授

二○一一年六月一日

天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）

第一章 绪论

1.1汽车制动器试验的必要性和意义 1.1.1汽车制动器试验的必要性

随着我国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的急剧增加，汽车安全问题越来越引起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形式的重要部件之一，而制动器的一对摩擦副——制动盘和摩擦垫块或制动鼓与制动蹄，是制动器中的关键配件，其摩擦磨损性能对汽车的制动性能起着十分重要的作用。

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，而且急需增加制动器试验能力。虽然目前国内外有一些制动器试验设备，但由于此类设备属于非标准设备，其试验侧重点、试验方法和控制手段各异，无法满足企业实际需求，因此，自主研制汽车制动器试验台势在必行。

1.1.2汽车制动器试验的意义

制动器是汽车安全行驶的重要部件之一，其性能的好坏对汽车的行驶安全及动力性能发挥都有着很大的影响。通常，制动器性能都要根据权威机构制定的试验标准来进行测试。通常的试验方法有小样试验和惯性台架试验等。小样试验要进行制动尺寸模拟和形状模拟，因而准确度不高，但是成本相对较低，常用于摩擦材料的分级、质量控制以及新产品的开发。台架试验是制动器质量检测中最具有权威性的试验，能够相当真是的反映制动器的工作特性，已经逐渐成为制动器质量检测的主流。

目前，国产台架试验机普遍存在控制方法相对落后、控制精度不高、关键数据采集和处理精度不够等问题，而国外进口的同类设备价格昂贵，有些甚至达到国产试验机的几倍到十几倍。因此，应用先进控制理论和控制方法，提高制动器台架试验机的控制精度，开发具有自主知识产权的高水平试验机有着非常重要的现实意义。

1.2国内外汽车制动器试验台系统简介

汽车制动器的台架试验是用模拟汽车制动过程，以台架试验的方式来测试制动器的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等项性能。目前世界上通用的方法是用机械惯量或电惯量来模拟制动器总成的制动工况，从而测试其各项性能。本试验台主要针对是轻型轿车的制动器试验。

1.2.1国外汽车制动器试验台简介

在我国影响比较大的国外汽车制动零部件试验台公司有日本的HORIBA公司

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（收购了德国SCHENCK公司）和美国的LINK公司。

LINK1620型压缩性能试验机是对摩擦材料的压缩性、热传到、热膨胀进行测试的专用设备，是对产品制造过程质量监控的主要设备之一，该设备能够提高产品的稳定性，提高公司的研发能力，使试验数据能够和欧美试验设备数据同步，使产品能够进入先进国家的汽车市场。

LINK3900型NVH汽车制动器惯量试验台。该试验台是当前世界上制动器的权威测试设备，可以提供温度及湿度控制以及制造极端试验环境，如温度可以控制在－20℃至+40℃；湿度可以控制在20%—90%(HR)，可以按照美国联邦法规FMVSS135、美国汽车工程师协会SAE、欧洲ECE、AK-Master、日本JASO系列标准以及通用、福特、德国大众、日本本田等国际著名汽车公司标准对汽车摩擦材料和制动系统进行噪音和性能测试，其测试方法和结果被欧美等汽车发达国家广泛认可，并被指定为定点测试设备。

LINK3801试验机是用于车辆制动系统道路试验的智能化数据采集和分析处理系统，主要对跑车过程中的噪音振动和摩擦性能进行测试。

1.2.2国内汽车制动器试验设备简介

我国现行法规及标准中，对制动系统及试验装置的形式、功能、技术参数、精度等未做统一规定；只对制动摩擦衬片试验的定速试验机做了统一规定，并推荐东风汽车公司设备厂生产制造的D-MS定速式摩擦试验机供全行业选用。

近年来，随着汽车工业的迅速发展、试验手段的不断完善，国内的汽车制造厂、制动专业厂、保修单位、研究机关所用的设备，如制动器性能和强度试验台、制动主缸试验台、制动轮缸试验台、制动气室和弹簧制动气室试验台等，大多根据需要自行设计和研制。

吉林工业大学自行设计和联合研制的JF132与NT11型单端制动器试验台，主要用于轿车盘式、鼓式及轻型汽车制动器及摩擦衬片的性能测试，具有优良的模拟性和数据重现性，被欧洲及全世界摩擦材料和汽车制造厂商所认可，成为一种权威性的测试设备。该设备可以按照欧美日等汽车发达国家标准对摩擦材料的摩擦磨损性能进行测试。

重庆汽车研究所研制了多种气压、液压制动系统试验台，已形成系列产品。东风汽车公司、一汽长春汽车研究所也都根据自己的需要研制了多种制动系统试验台。随着技术的进步，我国汽车制动器试验台制作水平越来越高，其控制与数据处理基本实现了计算机化，试验台的功能更加自动化。

通过对国内外试验设备的研究，研制符合中国汽车企业自身要求的制动器试验台架，使其更好地模拟制动器的实际使用模式和环境条件，更真实的反映制动器性能，从而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，

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特别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相关技术概述

1.3.1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，固定原件为横跨制动盘两侧的制动钳，制动钳上没有制动轮缸、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。

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，其摩擦工作表面为圆柱面；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。

由于盘式制动器热稳定性、水稳定性以及抗衰减性能比鼓式制动器好，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，大部分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引入了新的制动理念。它是把制动需要消耗的能量用于驱动发电机向蓄电池反向充电，既达到了制动的目的，又节约了能源，是一种非常科学的制动理念。其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。

1.3.2制动器性能要求

国标QC/T582-1999、QC/T239-1999对轿车以及货车、客车制动器性能提出了明确要求。

制动器性能试验评价指标有： （1）第一次衰退率

Fa1=

MB1?MBmin?100% (1-1)

MB1式中：M——第一次衰退试验中，第一次制动时的制动力矩值，N.m；

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；

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