隨著汽車高速化,輕量化的發(fā)展,盤式制動器越來越多的應(yīng)用于轎車的制動器中,而對于卡車,大客車而言,鼓式制動器依然占據(jù)著主要地位。鼓式制動器具有制動力強的特點,但由于其結(jié)構(gòu)所限,與盤式制動器相比散熱較差,特別是應(yīng)用于重載復(fù)雜路況的卡車制動鼓,往往會因為大量的產(chǎn)熱,加劇制動鼓和剎車片的磨損,同時在強烈的熱疲勞和表面應(yīng)力的作用下,導(dǎo)致制動鼓破裂失效,對卡車的行駛安全造成了隱患。根據(jù)耦合仿生原理,利用激光熔凝表面處理技術(shù),在制動鼓表面按照加工出具有不同形狀的仿生單元體,可以使制動鼓的耐磨及抗疲勞性能得到較大提升。然而由于仿生單元體相比于基體硬度較高,表面凸凹不平,容易劃傷剎車片,尤其在制動摩擦副的磨合期甚至?xí)a(chǎn)生摩擦副不匹配,制動不穩(wěn)等問題,大大縮短了與其對磨的剎車片的使用壽命。同時,在摩擦副使用過程中,溫度的變化會對基體和仿生單元體的組織和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響,從而改變仿生表面的物理性能,因此對熱疲勞后仿生表面的摩擦特性仍有待研究。本文通過調(diào)整制動鼓表面仿生單元體的分布,探究仿生制動鼓不同模型與不同類型剎車片之間的匹配關(guān)系,同時對制動鼓不同熱疲勞程度下的磨損行為進行了研究,理清仿生耦元與制動鼓熱疲勞及與剎車片之間的磨損的關(guān)系。研究結(jié)果表明,仿生表面對制動鼓的耐磨性有較大的提高,同時對剎車片的磨損有著不同程度的增加,仿生模型與剎車片之間具有一定的匹配關(guān)系,其中,半金屬型剎車片與45°角網(wǎng)格狀仿生模型,NAO型剎車片與45°角條紋狀仿生模型均顯示了較好的匹配關(guān)系。在熱疲勞過程后,仿生試樣與空白試樣相比,耐磨性的增加均得到了一定程度的保持,而同時由于硬度的降低,對剎車片的磨損逐漸減少,這表明仿生表面在制動鼓的整個使用期均有著良好的強化效果。其中,具有條紋加框模型的試樣,抗熱疲勞性能最好,同時在較高疲勞程度下,仍能保持較高的耐磨性,有著較高的應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.5
【部分圖文】：

圖 2.1 實驗方案Figure 2.1 The experiment Approach試樣制備 剎車片試樣的制備半金屬型，陶瓷型，以及有機無石棉型剎車片通過機械加工的方式30×10 的長方體試樣。 制動鼓試樣的制備用東華數(shù)控公司生產(chǎn)的 DK77 型電火花線切割機將灰鑄鐵制動鼓成 30×20×6 以及 40×20×6 的長方體試樣，并在 40×20×6 的長

圖 2.2 灰鑄鐵試樣示意圖Figure 2.2 Diagram of gray cast iron sample用帶有六自由度機械手臂的激光加工系統(tǒng)（圖 2.3）對灰鑄鐵試樣進行激光熔凝表面處理，該系統(tǒng)配備有 Nd：YAG 激光器及其冷卻系統(tǒng)、二維工作轉(zhuǎn)臺六自由度機械手和伺服控制系統(tǒng)。通過調(diào)整機械手在 z 軸方向上的位置，實現(xiàn)對激光鏡頭離焦量的精確控制，并通過調(diào)整控制電柜的激光加工參數(shù)，使得到的激光仿生單元體大小、形狀、組織結(jié)構(gòu)相同或相近；加工過程中，通過伺服控制系統(tǒng)制定程序，使機械手按照設(shè)定路線運行，在試樣表面加工出具有不同模型的激光仿生單元體。本文中使用的激光參數(shù)如表 2.2 所示。表 2.2 激光加工參數(shù)Table 2.2 Parameters of laser process

圖 2.3 激光加工系統(tǒng)Figure 2.3 Laser processing system2.4 熱疲勞實驗熱疲勞實驗在如下圖所示自制的電阻加熱自約束熱疲勞試驗機上進行，熱疲勞試樣用鐵絲掛在以同樣高度掛于實驗盤上，以保持加熱及冷卻速度一致，通過電機帶動絲杠實現(xiàn)上下垂直運動，使試樣完成加熱及冷卻的熱循環(huán)過程，通過控制電柜和限位器控制加熱及冷卻時間以及絲杠行程，并反饋至計數(shù)表完成對循環(huán)次數(shù)的記錄。試驗機采用感應(yīng)電阻絲加熱，流動自來水冷卻，通過熱電偶測溫儀控制爐溫，如圖 2.4 所示。本次實驗中，設(shè)定加熱溫度為 700℃，冷卻溫度為室溫，為保證試樣達到目標(biāo)溫度且不在爐中長時間加熱，經(jīng)實際測試，設(shè)定加熱時間 3min，冷卻時間 5s 為一次循環(huán)，能夠達到較好的熱疲勞效果。

【參考文獻】

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本文編號：2812687