盘式制动器平均摩擦系数的试验研究
ＩＳＳＮ１００２—４９５６
飞而ｒ巧丽万ｆ
实验技术与管理
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ
第２７卷第１期２０１０年１月
Ｖ０１．２７
Ｎｏ．１
Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｊａｎ．２０１０
实验技术与方法
盘式制动器平均摩擦系数的试验研究
王仁广１’２，李志远３，张彪３，刘昭度３
（１．天津大学机械学院，天津３０００７２；２．中国汽车技术研究中心，天津３００１６２；
３．北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１）
摘要：利用制动器惯性实验台，通过具体试验来分析某盘式制动器的平均摩擦系数受制动压力、制动速度和制动温度３个主要因素的影响情况。分别在其中一个因素确定的情况下，测试平均摩擦系数受另外２个因
素变化的影响的情况，由测试数据进行二次回归得出计算式来描述平均摩擦系数受影响因素的变化情况。
对回归方程都进行了显著性和失拟检验，检验表明回归方程结果显著、拟合效果良好。关键词：盘式制动器；摩擦系数；试验研究；二次回归
中图分类号：Ｕ４６３．５
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２—４９５６（２０１０）０１—００２９—０２
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｗａｎｇ
ｏｎ
ａｖｅｒａｇｅ
ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉｓｋｂｒａｋｅ
Ｒｅｎｇｕａｎ９１”，ＬｉＺｈｉｙｕａｎ３，ＺｈａｎｇＢｉａ０３，ＬｉｕＺｈａｏｄｕ３
（１．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ
Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６２，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＶｅｈｉｃａｌ，
ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｗａｓｔｅｓｔｅｄ．ＴｈｅＴｈｅｎｂａｓｅｄｔｈｅ
ａｖｅｒａｇｅ
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ａｖｅｒａｇｅ
ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉｓｋｂｒａｋｅｃａｕｓｅｄ
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ｄｅｓｃｒｉｂｅ
ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｈａｎｇｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｒｅｌａｔｉｖｅｆａｃｔｏｒｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｋｂｒａｋｅ；ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ；ｑｕａｄｒｉｃｒｅｃｕｒｓｉｖｅ
汽车盘式制动器的摩擦性能对汽车制动和稳定性都有直接影响。文献［１—３］对ＡＵＤＩ汽车的盘式制动器的摩擦特性进行了测试和建模分析。文献［４—５］对某型号轿车的鼓式制动器的制动摩擦性能进行了试验及建模分析。由于制动摩擦材料的不同，使得制动器的摩擦性能也有较大变化。本文对采用半金属型摩擦蹄块的某国产轿车的盘式制动器在制动器惯性实验台上进行了平均摩擦系数的具体测试和分析。
式中：Ｍａ为平均摩擦力矩；Ａ。为制动块摩擦面积；Ｐ为平均制动压强；Ｐ。为克服回位弹簧作用力消除制动间隙而需施加的制动压强；Ｄ。为有效摩擦直径。Ｍ８和Ｐ均为制动过程中达到设定值的９５％时开始记录到制动终了时的时间段内的平均值。试验所用盘式制动器的一些参数见表１。
表１盘式制动器有关参数值
ｌ定义和参数
盘式制动器的平均摩擦系数定义为［６］
２
（１）
胁＝森焘
ｍ受制动压力和初始速度的影响分析
在初始制动温度为５０℃的条件下，对于盘式制动
收稿日期：２００９‘０２—１９修改日期：２００９—０６—０４
基金项目：国家自然科学基金一福特基金联合资助项目（５０１２２１５５）作者简介：王仁广（１９６８一），男，山东省平度市人，博士，副教授研究方
向：汽车制动安全
器的制动摩擦系数受制动压强Ｐ和制动初速度∥的影响进行试验分析，并把在一次惯性制动过程中平均摩擦系数变化表示成压力和初始速度的关系式。具体两因素三水平的选择吲见表２。
３０
实验技术与管理
表２因素水平表Ｉ
０．５０．４５
主０．４
０．３５１５０
进行二次删归得剑茌初始温厦为５０℃的条件下，
平均摩擦系数在自然空间的计算式为
产ａ＝０．３６８２２＿ｏ“４９
５８×１０ｑ（毒备）＋ｏ．１３５８３×
３５×７５Ｘ
图２平均摩擦系数受压力、温度影响情况
１一（矗爷）‘＋ｏ．５５６２５×１０。２（志）＿ｏ．１１６
１０。２卅Ｏ．２６６
对回归方程式（５）进行显著性和失拟检验表明，显著性水平为９９％，失拟平方和基本是试验误差引起的，回归方程拟合效果良好。
８７×１０＿３（赤）（志）吨１５６圹５（赤）。（彘）
㈣
４
ｐ。受制动初速度和初始温度的影响分析
制动压力取为６ＭＰａ，制动初速度和初始温度作
为影响因素进行分析，试验的因素水平见表４。
表４因素水平表Ⅲ
ｏ．５
王ｏ．４
ｏ．３１０
经二次回归分析得到在制动压力为６ＭＰａ时，制
图ｌ
平均摩擦系数受压力、速度影响情况
动初速度和初始温度２个因素对盘式制动器如平均摩擦系数影响的计算式为
对回归方程（２）进行显著性和失拟检验表明，回归方程显著性水平达９９％，失拟平方和基本是实验误差
引起的。３
产ａ－０．３４十ｏ・２９×１０－２（矗寺）＋ｏ－２３５６７Ｘ１０ｑ（寺）＋
ｏ．１３４Ｘ
１０‘６（矗备）（寺）＿ｏ・２６８
Ｘ
ｐ。受制动压力和初始温度的影响分析
取制动初始温度ｔ和制动压力户为因素，在所有
１０～４（丽ｂ）（寺）卅・１３４×１０＿～２
方程拟合效果良好。
（８）
对回归方程进行显著性和失拟检验表明，显著水平为９９％，失拟平方和基本是实验误差引起的，回归
制动初始速度为ｉ００ｋｍ／ｈ的条件下进行测试。因素水平如表３所示。
表３因素水平表Ⅱ
０．４０．３Ｏ．２１５０
ｉ
经过二次回归得到在初始制动速度为１００ｋｍ／ｈ的条件下，∥。受温度ｔ和压力夕影响的回归计算式为
固３平均摩擦系数受温度、速度影响情况
旷ｏ．ｓｚｚ・。＋ｏ．ｓｓ舢ｑ（志）一ｏ．泓・，（志）２一州圳，舢叫（寺）２＋Ｏ．１０２８３Ｘ１０－ｚ（寺）＋ｏ．嗡×ｏ．４¨ｓ７×１旷５（寺）ｏ－２（寺）＋０．嗡×圹４（志）（寺）－Ｏ．６５Ｘ１０－６（彘）（寺）２
效果如图２所示。
（５）
５结束语
利用正交试验设计对盘式制动平均摩擦系数受压力、温度、速度３个因素中的两两组合的影响情况分别
（下转第３９页）
曹锁胜，等：高输入阻抗的测试方法
３９
闭环放大倍数为Ｋ。，在输入端加一低频信号“。，信号幅度不使输出波形失真。开关Ｓ闭合时测得的输出电压记为Ｕ。。，断开时测得的输出电压记为【，。ｚ，则有：
入的毫伏表输入电阻对输入信号的分流作用给测量结果带来的误差。因此测试中对输入信号的大小不必很精细地调节，只要输出波形不失真就行，这给实际操作带来一定的方便。
由于输出电压“。比输入电压“ｉ大几个数量级，因此毫伏表输入线上感应到的干扰电压完全可以忽略。
４
Ｕ。ｌ—ＫｄＵ。Ｕ０２＝Ｋｄ百二÷旨ｕ。
肛孝麓Ｒ
３．２高输入阻抗的测试
（２）
总结
在测量放大电路的高输入阻抗时，放大法与常
电路见图３，和常规测试法不同的是将毫伏表的测试点改到输出端“。。为消除失调的影响，在ｐＡ７４１的①、⑤脚接１００ｋＱ的电位器，滑动触点接负电源（图中未画出），输入端接地，调节电位器使电路的输出为零。开关Ｓ闭合，在输入端加频率为１ｋＨｚ、幅度以输出电压波形不失真为限的交流信号，用毫伏表测量输出端的对地电压Ｕ。。；然后开关Ｓ断开，再次测量输出端的对地电压【，葩。测试过程中，Ｕ。。和Ｕ。。读数非常稳定。测得的输入阻抗与理论值相差不大，达到了较好的测量准确度，实验教学效果明显。
辅助电阻Ｒ的准确度对测量结果有一定的影响。一般来说，其阻值与被测输入阻抗为同一量级时测量误差最小。在Ｒｌ＝１０
ｋｎ、Ｒ２＝ｌＯ．３
ｋＱ。
用的测试方法相比具有十分明显的优势。一方面，从理论上分析，放大法不会造成测量误差，其原因是测量用毫伏表不与被测电路输入阻抗有任何的直接接触。另一方面，测量较低输入阻抗时，因毫伏表输入阻抗已远大于被测电路的输入阻抗，所以，一般测试方法的误差也很小，在减小干扰电压的影响、减弱“非法”反馈及操作方便方面，放大测试法仍具一定的优势。
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表１辅助电阻Ｒ与测量结果的关系
从式（２）可看出，Ｕ。：／（Ｕ。，一Ｕ。：）是辅助电阻Ｒ的倍率，选用的Ｒ阻值越小，其倍率越大，若辅助电阻Ｒ的阻值不准确，就会造成较大的误差。
３．３放大法的优点
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林电子工业学院学报，２００２，２２（２）：１６—１８．
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从式（２）可知，输入电阻只与输出电压Ｕ，、Ｕ０２和参考电阻Ｒ有关，这表明测试过程中避免了因测量碥而引
（上接第３０页）
进行了研究分析；由二次非线性回归得到３个描述不同试验情况的回归公式；在试验测试的参数范围内，利用得到的回归计算式可以计算得到相关的结果，有利于对盘式制动器的分析和应用。
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盘式制动器平均摩擦系数的试验研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王仁广， 李志远， 张彪， 刘昭度
王仁广(天津大学,机械学院,天津,300072;中国汽车技术研究中心,天津,300162)， 李志远,张彪,刘昭度(北京理工大学,机械与车辆学院,北京,100081)实验技术与管理
EXPERIMENTAL TECHNOLOGY AND MANAGEMENT2010,27(1)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_syjsygl201001009.aspx