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1、哈尔滨理工大学学士学位论文盘式制动器可靠性分析摘 要汽车制动系统是汽车最重要的安全系统。制动器则是制动系统的执行机构，其性能好坏直接影响汽车的安全。重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。盘式制动器作为鼓式制动器的替代产品，具有热稳定性好、反应灵敏等优势，但是盘式制动器本身也存在一些问题，并且鼓式制动器存在的一些问题，虽然盘式制动器有一定程度改善，但并未得到完全解决。本文开篇阐明了制动器的概念、分类以及盘式制动器的结构特点和故障类型，然后又分别介绍了三种可靠性分析方法，包括故障树分析法、概率分析法及故障模式影响分析。最后分别用这三种
2、可靠性分析方法对盘式制动器存在的各种故障类型进行了分析和研究，得到了盘式制动器的一系列重要可靠性结果，并且提出了相应的改进方案。机械产品可靠性分析是保证机械产品可靠性的基础和关键。而制动器是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全部件，所以它的工作性能就显得尤为重要。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，按结构可分为块闸和盘闸，现在矿井提升机用的制动器大部分也是盘式制动器，因此对盘式制动器可靠性进行分析，具有客观现实的意义。关键词制动系统；盘式制动器；可靠性分析Disc Brake Reliability AnalysisAbstractAutomobi
3、le brake system is the most important safety system. brake is the enforcer of brake system, whose performance affects the vehicles safety directly. The big traffic accidents always relates to the too long stopping distance and the sideslip that happens during the emergent stopping. So, the braking p
4、erformance is the important guarantee of the safe driving. As the substitution of drum brake, disc brake has advantages of fine thermal stability, delicate feedback, and so on. But it also has some defects, and though the problems of drum bake have been improved, they are not resolved completely.Thi
5、s paper illustrates the concept, classification and the structure of the disc brake characteristics and fault type at beginning, then respectively introduces three kinds of reliability analysis method, including fault tree analysis, the probability analysis and failure mode and effect analysis. Fina
6、lly, with the three kinds of reliability analysis method, analysis and studies on the various existing disc brake fault type, then gets a series of important reliability result of the disc brake, and puts forward the improvement plan. The reliability design of mechanical product is the foundation an
7、d key of ensuring mechanical product reliability. The brakes are the key devices which restrict the movement of vehicles directly, and the most important safe parts. So, the braking performance is particularly crucial. Brake is direct role in brake wheel brake disc or produce braking torque, accordi
8、ng to the structure can be divided into pieces and brake, now hoister of brake is mostly with disc brakes, therefore the disc- brake reliability analysis, with the objective reality.KeywordsBrake system；Disc Brake；Reliability Analysis不要删除行尾的分节符，此行不会被打印II-目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外现状及发展21
9、.3 本论文的研究意义41.4 本论文的主要研究内容5第2章 制动器的介绍62.1 制动器的概念62.2 制动器的分类62.3 盘式制动器的结构特点72.4 盘式制动器的故障原因及故障类型10第3章 可靠性分析方法153.1 故障树分析法（FTA）153.1.1 FTA概述及分析步骤153.1.2 故障树的编制163.1.3 故障树的定性分析173.1.4 故障树的定量分析183.2 概率分析法203.2.1 系统的主要可靠性数量指标213.2.2 全概率分解技术及指数分布223.2.3 串联系统和r/n表决系统的可靠度233.3 故障模式影响分析(FMEA)243.3.1 FMEA概述243
10、.3.2 FMEA故障类型及分类253.3.3 FMEA分析步骤26第4章 盘式制动器可靠性分析294.1 盘式制动器故障树分析294.1.1 盘式制动器工作原理294.1.2 盘式制动器故障分析及故障树的的建立304.1.3 盘式制动器故障树的定量计算334.2 盘式制动器概率分析354.2.1 制动器的工作可靠度RW354.2.2 制动器的固有可靠度RI354.2.3 制动器的使用可靠度RA374.3 盘式制动器故障模式影响分析384.3.1 制动系统故障模式及其失效原因384.3.2 FMEA实例40结论44致谢45参考文献46附录A49附录B56千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印
11、。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行IV第1章 绪论1.1 课题背景盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，能显著减少制动距离，为车辆提供可靠的安全保障。同时，能显著减少制动噪声，有效解决制动引起噪声污染。盘式制动器作为鼓式制动器的替代产品，市场需求量大。随着汽车技术的不断发展，基于人性化设计的低底盘车辆；基于乘坐舒适性的空气弹簧悬架系统；基于使汽车制动时更加可控的电子系统都将逐步应用到各种车辆上，盘式制动器能更好的与这些先进的技术匹配，因此，无论是液压还是气压盘式制动器，前
12、景都很广阔。发达国家盘式制动器制造和研发水平已相当成熟，而我国盘式制动器生产企业由于可以引进先进的设备，制造工艺相对成熟，但研发目前都还处于模仿阶段，对盘式制动器的可靠性进行深入研究有利于提高我国汽车零配件企业盘式制动器的研发水平，缩小与发达国家的差距1。可靠性是为适应产品的高可靠要求而发展起来的新兴学科，是一门综合了概率统计、系统工程、质量控制、生产管理等众多学科的边缘学科。它包括可靠性数学、可靠性物理、可靠性管理及可靠性工程，其主要研究内容为产品或系统故障发生的原因、故障的消除和预防措施，主要研究目的为保证产品的可靠性和可用性、延长使用寿命、降低维修费用、提高产品的使用效益。现代科学技术和
13、工业以惊人的速度向前发展，产品产量、参数的提高，使用条件的苛刻以及大量新技术、新工艺、新材料的应用，使产品可靠性问题日益突出，可靠性已经不仅影响产品的性能，而且关系到一个国家的经济发展和安全稳定，成为当今人们致力研究的对象2。从狭义可靠性理解，盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后，影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系数衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解，盘式制动器含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性；液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作
14、可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计制造及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是安装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥程度，因此，固有可靠性的体现，受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高3。因此，研究盘式制动器的可靠性对于提高盘式制动器的质量和工作性能，推动制动事业的发展，提高企业的经济效益，都具有重要的现实意义和应用价值。1.2 国内外现状及发展随着公路交通系统的迅速发展，车辆速度的提高以及车辆密度的日益增加，为了保证行车的安全性，制动系统的性能以及可靠性就显
15、得更加重要了。提高制动器的可靠性和制造水平，改善汽车的制动性能，减少制动时振动和噪声，成为汽车领域的越来越重要的课题。对我们来说盘式制动器并不陌生，上个世纪20年代初，盘式制动器就已经问世，但直到30年代后期才开始逐步应用于列车、坦克及飞机的制动上。由于制造技术的进步和人们认识的不断提高，盘式制动器的优点逐渐被汽车设计师们所认识。它于60年代初就已广泛应用于轿车上，到80年代中期开始批量应用于轻型载货车上，但是真正在重型载货车上的应用则是最近几年的事。欧洲的载货车生产厂家对盘式制动器在载货车，尤其是在重型载货车上的推广应用起了决定性的作用。1992年MAN公司在其载货车系列产品全面更新开发时，除了在L2000中型载货车上体现盘式制动器外，还在M2000中重和F2000重型系列载货车以及大客车底盘上加以广泛的应用4。60年代以来，盘式制器已经风靡美、日、欧等西方发达国家，广泛应用于轿车和轻，中型车辆的前轮上，一些高级轿车前后轮均采用了盘式制动器。在一些大客车和重型汽车上也得到了广泛应用。目前，西方发达国家轿车配置盘式制动器的比例几乎达到100%。在一些中重型车辆上面，2000年左右，气压盘式制动器就已经成为欧美国家城市公交车辆的标配，载重车辆的后桥安装率也超过了50%。目前欧美国家生产盘式制动器比较著名的有Bosch，TRW，Wabco，Bendix和Knorr等5。我国汽车工业
