1．目的及意义

1.课题研究背景和意义

汽车刹车系统又称汽车制动系统。刹车系统作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。目前国内各家汽车厂商在中小型成品商品车上使用较多的为前盘后鼓式刹车系统，部分车型为四轮盘式刹车，相对于鼓式刹车，盘式刹车在技术上更为先进，质量上更为轻量化，散热性能、制动性能及复杂天气、路况的适应性能更为优良。

刹车片是汽车制动系统中的重要零部件, 它是影响汽车刹车性能的关键性部件。制动系统的刹车状况对机动车的安全行驶有着重要的影响，特别对无动力的拖挂装置，因此，对其故障的检测就显得十分重要，本文主要研究盘式刹车片。

盘式刹车片产品本身的缺陷是关键原因, 内部缺陷表现为异物、分层、侧裂。目前, 国内大部分企业是采用比较传统的一些有经验的工人师傅们肉眼观察法和人工敲击法来判断是否存在内部缺陷, 这种检测方式过于依赖经验而且费时费力还没有较好的准确度。所以研究新的刹车片检测方法, 提高刹车片的检测效率和精度是非常有必要的。

针对上述问题，研究出一种简单可靠的能在车辆静止状态下，无磨损的检测其制动装置故障的通用方法，即无损检测方法，具有着广阔的前景。

2.国内外研究现状

1817年克拉尼指出了认得听觉所能听到的声音的最高频率为每秒二万二千次（22000Hz）。1830年，法国物理学家萨伐尔（Felix Savart）制作了一个高转速齿轮，用以波动一片金属片而产生了高达24000赫兹的超声波。1914年，美国人瑞格纳德·A·泰森德(Reginald A.Tessenden）在美国申请了用在空气和水下传播的声音回声定位的专利。1929年，前苏联科学家索科夫（S.Y.Sokolov）提出利用超声波良好的的穿透性来检测不透明体内部缺陷，工业无损检测的新纪元由此开始。1940年，密歇根大学的法尔斯通教授（Floyd Firestone）提交了一种采用超声波脉冲反射法的检测装置的专利申请，使超声波无损检测成为一种实用技术。^{[5]- [8]}1946年，英国的D.O. Spronle 研制成第一台A型脉冲反射式超声波探伤仪。利用该仪器，超声波可以从物体的一面发射和接收，能够检出小缺陷，并能够确定缺陷的位置和尺寸。20世纪70年代，英国原子能管理局无损检测研究中心（Harwell）实验室的M.G. Silk提出了衍射时差法超声检测（TOFD）。^[9]TOFD技术是一种利用缺陷端点的衍射信号检测和测定缺陷尺寸的超声检测技术，近年来在西方工业发达国家已开始广泛使用。

我国开始超声检测的研究和应用时间较短。1950年铁道部引进若干台瑞士制造的以声响穿透式超声波探伤仪，并用于铁路检验，这是国内应用这一技术的开端。经过60多年的发展，我国的超声检测技术取得了巨大的进步。超声检测技术几乎渗透到了所有工业部门。超声检测的数字化、自动化、智能化和图像化成为超声无损检测技术研究的热点，标志着超声无损检测的现代化进程。超声无损检测成像技术在现代工业的很多领域中都有很重要的用途。具有非常广阔的发展前景，例如扫描超声成像、超声波显像、超声全息、ALOK法成像、相控阵法、超声显微镜、SAFT成像、TOFD成像、超声CT成像。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施

2.1主要研究内容

以刹车片为主要的研究对象，通过对刹车片进行疲劳分析从而获得其容易产生疲劳缺陷的位置，最终确定出刹车片的无损检测部位。并结合实际使用情况和统计学的分析，划分出一个完整的刹车盘需要检测的位置。通过相控阵的探头超声波发射规律以及其检测缺陷原理从而进行分析，最终确定了刹车片超声波无损检测的相关参数。最后通过在刹车片上进行最终试验，验证了检测工艺、检测结果以及处理方法的可行性，采用超声波无损检测实验和有限元仿真处理相结合的方法，在获得一定样本数据后，对样本数据进行分析计算，分析超声波无损检测过程中，确定刹车片缺陷的初始位置与大小，然后采用相关软件建立出相应的超声波无损检测显像的模型。