工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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汽车不仅是生活和工业生产中的交通运输工具，还是国家科技水平和制造能力的体现。车辆工程是资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的产业。全球各发达国家均把汽车工业作为国民经济的发展重点。我国汽车保有量逐年持续增加现居全球首位，私家车的队伍正在不断壮大，作为代步工具的汽车已然成为人们生活中的一部分。快速路、高速路以及高等级公路的建设，加之驾驶员的非职业化、车量密集化和行驶高速化，交通安全问题和车辆的安全性作为重点被提上日程。据统计在车辆交通事故中，约有50%以上源于汽车制动性能不良。不仅如此，在能源紧缺和集约高效的今天，汽车的制动性能还直接对汽车的燃油经
济性、运输安全和生产效率产生影响。
1 国内外制动盘材料研究现状及发展动态
铸铁制动盘耐磨性较好、易加工、已经应用于量产车辆，但质量过大、热稳定性较差易致制动效率降低。
汽车制动
碳纤维制动盘，拥有卓越的减速性能、优秀的制动稳定性可承受2 500 ℃高温、质量轻、多用于竞赛车辆和飞机制动，但其最佳工作温度为800 ℃，低温制动效果较差、磨损速度快、制造成本高。
陶瓷制动盘使用寿命为普通制动盘的4倍、制动衰减大大降低、重量减轻50%、低温制动性能好、制动盘表面不会产生腐蚀生锈、制动盘不会产生热变形，但制造工艺复杂、制造成本高。如今已经有保时捷、法拉利、梅赛德斯和奥迪四家汽车厂商在高端车型上采用陶瓷制动盘。如今随着工艺水平的提高，陶瓷制备成本的降低，原仅应用于航空、航天领域中的增强型陶瓷已经被用来制作新型车用陶瓷制动盘。这种陶瓷材料中混合了如钻石般坚硬耐磨的金刚砂，此结构可以有效吸收制动盘制动过程中产生的内应力。不仅如此，陶瓷制动盘规避了金属制动盘生锈的缺点，易保存、易
保护。通常情况，在长途越野行驶中反复使用制动装置，制动力会明显降低恢复需要过程，陶瓷制动盘可以有效预防制动力的衰减。
2 国内外制动盘加工工艺研究现状及发展动态
在铜基粉末冶金烧制工艺方面进行改进来生产摩擦片，需要将铜基粉末冶金摩擦材料的压制分为3个步骤，烧制温度一般在750 ℃左右（3段温差上下浮动不要超过5 ℃），第一阶段烧制时间为1～2 h；第二阶段烧制时间为2～4 h；第三阶段烧制时间为2 h，之后为保温与冷却时间共20 h，不过保温时间越长越好。
在制动器制造过程中对于粉末原材料的加工，为了规避传统压烧法的制造缺陷如能耗大、粉末原料利用率低、生产效率低以及成本高等，改为采用喷撒工艺法进行制备。喷撒工艺的基本流程如下：首先将钢背板在溶剂(如四氯化碳)中进行脱脂处理或电镀处置；其次向钢背板表面喷撒混合耐磨材料；之后进行预烧制、压沟槽过程；最终实施终结烧制并精修整合。
铝合金的制备改良如雾化粉末快速固化工艺，可制备新型耐高温、抗摩擦的材料。其物理性能热稳定弥散相要比传统时效硬化材料更优越，可在350 ℃以上工况下使用，如果进一步对A l 3Z r 和A l 6M n 进行弥散相和晶粒细化其力学性能将有更高的效益。
3 国内外制动盘结构研究现状及发展动态
制动器是用来实现制动功能的机构总成，现今汽车制动器扔多以摩擦动作来实现制动效能。一般按照摩擦副中旋转元件的不同，制动器可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器又包含领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式等制动结构的制动器。盘式制动
①基金项目：2016年吉林省大学生创新创业训练计划项目，具有仿生增摩形态的制动器仿真研究(项目编号:201611437128)；吉 林省教育科学规划重点课题，工科院校多学科协作创新创业教育改革研究(项目批准号:ZD16046)；吉林省高等教 育学会课题，基于多学科协作的创新创业教育课程设置对称研究(项目编号:JGJX2017D150)；长春工程学院校级
教学改革项目，第二课堂与大学生创新能力培养研究——基于现代加工设备的实践培训(项目编号：201536)。
作者简介：吴波(1980—)，女，吉林长春人，博士，讲师，主要从事机械工程和仿生科学研究。DOI：10.16660/j k i.1674-098X.2017.19.096
车用制动器国内外发展现状
①
吴波 韩志成 宋威 王鹏 李银燕（长春工程学院 吉林长春 130012）
摘 要：该文从车用制动器的安全性和经济性等问题入手，对国内外制动器的发展现状从3个方面展开分析，即制动盘材料研究状况、制动盘加工工艺研究状况、制动盘结构研究状况，为以后制动器的研究趋势做出了借鉴性指引。关键词：汽车制动器 发展趋势 国内外研究现状中图分类号：TK43.3；TB17
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2017)07(a)-0096-02
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器分为通风盘式制动器和湿式全封闭多盘制动器两类。通风盘式制动器包含固定钳式、浮动钳式两种制动器，浮动钳式制动器又包括滑动钳式和摆动钳盘式两种类型。而盘式制动器的散热性能和工作稳定性以及反复使用时摩擦力衰减性能较鼓式制动器优越，使制动系统可靠性和行车安全性也得到了更好的保障，故其被广泛地推广应用。其中滑动钳式是目前使用广泛的一种盘式制动器。
意大利高性能制动系统供应商布雷博推出了最新的制动盘，为了提高制动系统的散热性能该公司拟通过增设通风设计(P V T)来改善制造。布雷博新型通风系统针对每个独立的子系统设计了柱状结构并将其安装在每个制动环上。从而提升了抗热裂纹性能达30%以上，延长了制动盘的疲劳寿命。
由SA B wab c公司开发的新型轴装式制动盘，被初步试验应用于德国铁路设备上。该制动盘的设计中心思想基于两点：便于安装和更高效的通风散热功能，基于此可以极大地降低能量损失。
刘峻瑜等人发明了一种“基于热管散热的鼓式制动器及具有该制动器的交通工具”，在现有的鼓式制动器结构上进行改进，使其具有了较好的散热效果，保证了刹车的可靠性。
陈振丰发明了“具有间隙自动调整装置的定钳盘式制动器”，通过在制动钳内壁设置摩擦环，当制动块磨损使制动块与制动盘之间的间隙增大时，通过液压作用使摩擦环移动的距离等于制动块与制动盘之间增加的间隙，从而实现了制
动块与制动盘之间间隙的自动调整。
李鸿飞等发明了“一种领从蹄式制动器”，该发明通过增加增力臂和支撑臂，驻车时无论制动鼓有顺时针运动趋势还是逆时针运动趋势，第一蹄片与第二蹄片的转动方向均能够与制动鼓的制动方向相同，进而提高驻车的制动效果。
参考文献
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第一个氢分子吸附Ti原子时如图1(b)，一个氢分子解离成两个氢原子分别吸附在Ti原子上，笔者称这种组合为Ti H 2。经计算两个氢原子之间的距离为2.91Å，通过计算显示电子从T i原子转移到氢分子和碳纳米管帽端。与为吸附氢分子的系统相比，更多的电子从Ti原子转移到碳纳米管帽端加强了C-Ti键，使键长由2.09Å缩短到2.01Å，得到了第一个氢分子的吸附能是-2.90eV，要得到最大储氢容量，添加更多的氢分子到T i H 2系统。
图1(c)显示T i H 2系统中的两个氢原子持续分离，而其他3个氢分子则吸附在T i原子周围，即使H-H 键减弱并拉长，仍然把它作为分子吸附，当氢分子分离成两个氢原子吸附在T i 原子顶端时会形成一个对称的结构，随着第二、第三、第四个氢分子的吸附，分离的氢原子距离由2.91Å减少到2.67Å,H-T i-H之间的张角由117.8°降低到104.9°，直到最后一个氢分子吸附,C-Ti键由2.01Å拉长到2.17Å，由于氢原子与T i 原子d 轨道的杂化导致T i 原子与碳纳米管帽端的相互作用减弱，而且T i 原子提供电子占据氢分子的反键轨道，这削弱了H-H键并导致其断裂伸长，3个氢分子的平均结合能为-0.33 eV/H 2。
最后，笔者放置第五个氢分子在T i 原子周围，发现氢分子远离系统且结合能仅为-60 meV 可基本断定为范德瓦耳斯力，与此类似,P2、P3位置也得到了吸附4个氢分子的结果，如图2。
经计算平均结合能分别为-0.34 eV/H 2、
-0.39 eV/H 2，这说明,Ti原子修饰的C-C键表现出较为理想的储氢能力。
3 结语
笔者采用DF T B计算方法对T i修饰碳纳米管的储氢性能进行了研究。T i原子吸附在C-C 键上，至多能吸附4个氢分子平均结合能在-0.29 eV至-0.43 eV之间，为提高碳纳米管的储氢率采用两个N原子替代五元环与六元环交界处的两个C原子。通过制造缺陷得到的新系统中,T i 原子能吸附5个氢分子平均结合能为-0.47 eV/H 2。
结论显示氢分子通过化学吸附与Ti修饰的碳纳米管结合，氢分子的吸附过程中,T i原子与碳纳米管之间的相互作用减弱。氢分子与被T i 原子修饰的碳纳米管之间的作用源于由T i原子产生的电场下的极化和Dewar机制。
参考文献
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