[发明专利]一种摩擦片及其优化摩擦片减少不均匀磨损的方法

说明书

本发明提供了一种优化摩擦片减少不均匀磨损的方法，包括如下步骤：建立制动盘和摩擦片模型；对制动盘和摩擦片进行网格划分；通过有限元软件进行热机耦合分析；根据温度场和接触压力场，得出摩擦副离散点的应力值；通过PB实验设计确定影响因子最大的参数，得出离散点的一阶拟合曲线；通过响应面设计方法得出最优解。本发明可以预测不均匀接触压力的影响，同时通过改变设计变量来比较磨损的不均匀度，因此本发明适用范围广，可以广泛应用于设计各类接触的干摩擦磨损分析中。

技术领域

本发明涉及机动车的摩擦片领域或者磨损优化设计领域，特别涉及一种摩擦片及其优化摩擦片减少不均匀磨损的方法。

背景技术

汽车盘式制动器摩擦片的不均匀磨损是汽车制动过程中经常发生的工程问题。磨损会影响摩擦片的使用寿命，不均匀磨损会使得检测失准。因此摩擦片的不均匀磨损已经成为当前难题之一。随着我国汽车保有量的剧增，盘式制动器广泛应用，摩擦片的磨损问题倍受关注。现有技术中，通过优化摩擦片来减少磨损及其不均匀度，通常根据实际需要设计出产品，然后对产品施加载荷进行实验，如果达不到要求，再重新设计再实验，这样循环往复，此过程耗时很长，而且需要优化的参数很多，需要进行大量的测试，成本很高，效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种摩擦片及其优化摩擦片减少不均匀磨损的方法，可以进行最少的实验次数得到优化结果，提高了效率，避免浪费时间。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种优化摩擦片减少不均匀磨损的方法，包括如下步骤：建立制动盘和摩擦片模型；对制动盘和摩擦片进行网格划分；通过有限元软件进行热机耦合分析；根据温度场和接触压力场，得出摩擦副离散点的应力值；通过PB实验设计确定影响因子最大的参数，得出离散点的一阶拟合曲线；通过响应面设计方法得出最优解。

进一步，所述网格划分中的单元类型为六面体八节点热力耦合单元C3D8T，用于提高计算精度，确保计算收敛。

进一步，所述热机耦合分析的条件为：制动盘和摩擦片为固体材料，沿各个方向上的力学性能完全相同，满足各向同性和均匀性；制动盘和摩擦片内部无热源；静力分析采用准静态方式。

进一步，所述得出摩擦副离散点的应力值具体为：将摩擦面划分为进摩擦区、中部和出摩擦区，在所述进摩擦区、中部和出摩擦区内各选取7个节点；将各个所述的节点一一对应到通过有限元得到的温度场和接触压力场的云图，得到各个所述节点的应力值。

进一步，所述通过PB实验设计确定影响因子最大的参数具体为：选取若干摩擦片外形尺寸作为可优化参数，通过PB实验设计确定影响因子最大的参数，根据得到的影响因子最大参数的取值范围，排列组合；根据不同的排列组合，重复建立制动盘和摩擦片模型、对制动盘和摩擦片进行网格划分、通过有限元软件进行热机耦合分析和根据温度场和接触压力场，得出摩擦副离散点的应力值的步骤，得出不同的排列组合中的各个离散点的应力值；根据不同的排列组合中的各个离散点的应力值绘制一阶拟合曲线，所述一阶拟合曲线斜率作为不均匀接触压力分布的指标。

进一步，所述通过响应面设计方法得出最优解具体为：离散点的一阶拟合曲线和影响因子最大的参数通过响应面分析方法，得到二阶回归模型函数，作为一阶拟合曲线斜率的响应面，通过方差分析，确定可靠度，最终确定二阶回归模型函数的最小最优解。

一种通过优化摩擦片减少不均匀磨损的方法制得的摩擦片，所述摩擦片两中心槽距离D₁取值范围为：22<D₁<28mm；摩擦片倒角的径向长度D₄取值范围为：8<D₄<14mm。

进一步，所述摩擦片两中心槽距离D₁为25mm；摩擦片倒角的径向长度D₄为11mm。