摩擦材料、复合材料（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（北理工版）

2023-06-28

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《汽车机械基础》摩擦材料 1.摩擦材料的性能要求汽车制动摩擦片、汽车离合器摩擦片的主要功能是将动能转变成热量，然后将热量吸收或散发掉，同时通过摩擦减低摩擦材料和被它贴合的部件之间的相对运动。为了达到这些目的，要求汽车用摩擦材料具有合适的抗热衰退性及恢复性，制动蹄片在制动时，由于高温时摩擦系数会下降，出现热衰退现象，所以要求摩擦蹄片具有良好的抗热衰退性能；具有良好的耐磨性；具有较好的物理、力学性能，除满足摩擦材料在加工过程中的要求之外，还要满足在使用中的强度要求，以保持良好的使用性能，通常包含的指标是冲击韧度、抗压强度、抗剪强度、导热系数、耐热性等；有大的单位面积吸收功率及低的磨损；不产生过重的噪声。下一页返回上一页 2.汽车摩擦材料的组成汽车摩擦材料，主要由骨架材料、填充材料及黏结材料等组成。骨架材料是摩擦材料的基体，用来提高摩擦系数，增加机械强度和耐热性，吸收振动，它决定了摩擦材料的主要性质，骨架材料种类的性能特点见表9；填料是摩擦性能调节剂，是摩擦材料中不可缺少的组分，其在摩擦材料中主要起改善材料的物理与力学性能，提高恢复性，改善热衰退及降低噪声调节摩擦性能及降低成本的作用；黏结剂的功用是将所有组分黏合在一起。下一页返回上一页 3.摩擦材料在汽车上的应用汽车用摩擦材料，主要用于汽车传递动力、制动减速、停车制动，是汽车消耗性较大的材料之一，它是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分。它主要包括汽车制动摩擦片、汽车离合器摩擦片及手制动摩擦片等。汽车摩擦材料对汽车的安全性、使用性及操纵稳定性起着十分重要的作用。下一页返回上一页复合材料复合材料是由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料。复合材料可改善或克服组成材料的弱点，充分发挥材料的综合性能，例如，塑料和玻璃的强度及韧性都不强，而其复合而成的材料（玻璃纤维塑料）却有很高的强度与韧性，而且质量很小。下一页返回上一页。复合材料可按照构件和受力要求，给出预定的、分布合理的配套性能，进行材料的最佳设计。汽车保险杠和板簧等零件使其纤维方向与受力方向垂直，传动轴中的纤维方向与轴向呈45° 时，既可使零件得到合理的强度和刚性，又使轻量化效果大大提高。下一页返回上一页复合材料可以具有单一材料不易具备的性能和功能，或在同一时间里发挥不同功能。黄铜片与铁片的双金属片复合材料（如图21所示），具有控制温度开关的功能。下一页返回上一页由两层塑料的中间夹一层铜片所构成的复合材料（如图22所示），能在同一时间里的不同方向上具有导电和隔热的双重功能。这些功能都是单一材料所无法实现的。所以，复合材料开拓了一条创造材料功能的新途径。下一页返回上一页 1.复合材料的性能要求复合材料不仅具有各组成材料的优点，而且还具有单一材料无法具备的优越综合性能。复合材料的比强度（强度／密度）和比模量（弹性模量／密度）高；抗疲劳性能好，复合材料中基体和增强纤维间的界面能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展；减振能力强，原因是增强纤维复合材料比模量大，则自振频率高，可避免产生共振而引起的早期破坏，另外纤维与界面吸振能力强，故振动阻尼性好，即便发生振动也会很快衰减；耐高温性能好，由于各种增强纤维一般在高温下仍保持高的强度，所以用它们增强的复合材料的高温强度和弹性模量均较高，特别是金属基复合材料；断裂安全性好，增强纤维的复合材料在每平方厘米截面上有成千上万根纤维，即使有一部分纤维断裂，载荷也会由未断裂的纤维承担起来，所以断裂安全性好；化学稳定性好，能耐酸碱腐蚀，还具有一些特殊性能，如隔热性，特殊的电、磁性能等。下一页返回上一页复合材料也有不足之处，其断裂伸长率较小，抗冲击性低，横向拉伸和层间抗剪强度较低，尤其是成本高，价格比其他工程材料高得多，工艺成型方法尚需改进等。相信随着对复合材料的研究和应用的不断发展，这些缺点将得到改善。下一页返回上一页 2.复合材料的分类复合材料按性能分为功能复合材料、结构复合材料。按基体分为高分子基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。按增强剂的种类和形状分为细粒复合材料、层叠复合材料、短切纤维复合材料和连续纤维复合材料，如图23所示。下一页返回上一页 3.复合材料在汽车上的应用利用碳纤维增强塑料 CFRP制作的汽车部件有：车身外板零件挡泥板、行李箱盖、散热器前装饰护栅、带加强筋的发动机罩、车顶盖、保险杠、侧密封、下盖板、车厢

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