汽车制动器高品质制动衬块尺寸的确定

汽车制动器高品质制动衬块尺寸的确定

随着车速的不断增加，汽车制动器的作用变得越来越重要。应用最广的制动器为盘式制动器。在汽车制动时，盘式制动器中摩擦块与金属背板构成的制动衬块与制动盘摩擦，实现汽车制动。在整个制动过程中，制动盘温度急剧上升，从而导致制动性能下降甚至失效。制动衬块在整个制动过程中除与制动盘摩擦实现制动以外，还起到储热、散热的作用。较大尺寸（体积和面积）的制动衬块有利于提高制动性能和散热，但这将造成整车成本、质量的增加。此外，车轮总成能够提供的装配空间也有限。但是，若制动衬块尺寸较小，可能造成制动性能不足以及制动衬块的频繁更换。目前，对制动衬块尺寸的确定多由设计人员依靠经验进行设计，缺少可靠的依据。对此，本研究依据测功机和实车试验数据，对汽车制动性能进行分析，并根据分析结果给出确定制动衬块尺寸的依据。

为获得试验数据，采用一辆发动机功率为440kW的竞赛汽车作为试验车，该车的行驶速度最高可达220km/h，减速度可维持在0.6～1.2g，试验在封闭的赛道上进行。试验时，制动衬块选用了两种不同材料制造：A材料为碳纤维与铸铁构成的复合材料；B材料为陶瓷材料与铸铁构成的复合材料。每种材料构成的制动衬块与制动盘的接触面积分别设定为54cm2、77cm2、110cm2和130cm2。试验分别选用不同的制动衬块，将汽车加速至200km/h（±5km/h）左右时开始制动，记录相应的制动距离和制动时间。

试验结果表明：①B材料表现出更好的制动特性；②随着制动衬块与制动盘接触面积的增加，制动性能也相应增加；③若将制动衬块与制动盘接触面积在54cm2时的制动性能作为基准，则接触面积每增加20cm2，制动性能约增加15%。依据该结果结合汽车的最高车速便可设计制动衬块的接触面积；④制动衬块体积的设计还需要根据制动过程中制动衬块温度的变化进行确定。

DavidB.Antanaitisetal. SAE

2015-01-2679.

编译：王祥