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1、本课题研究的目的、意义
随着我国汽车工业的快速发展，人们对汽车的安全性的要求尤其是预防事故的发生愈加严格，作为汽车主动安全部件之一，传递制动动力的汽车液压制动软管的质量越发显得重要。假设一辆高速行驶的汽车，当发现前面有紧急情况而采取制动时液压制动软管突然爆裂，可想而知这会发生怎样的结果。
制动软管是在制动系统中主要用于介质的传递和存储供汽车制动器加力的液压或气压的柔性输送导管,所以它的质量的好坏会直接影响到车辆行驶的安全性和可靠性。 对于橡胶制动软管，内容积膨胀量是其主要的性能参数之一。当制动软管经受规定的内部压力时，其体积就要膨胀。而其最大的内容积膨胀量应满足于汽车制动性能的要求。在制动软管内容积膨胀量大于标准的时候，一般会感到:制动无力，制动踏板偏低;回油慢，这都是直接影响制动性能的主要因素。
2、国内外研究现状
目前国内制动软管产品质量相差很大，规模较大、质量较好的企业如上海汽车制动器公司、固特异(青岛)工程橡胶有限公司，它们的工艺和设备多为从国外引进，胶管材料也多为直接进口，总成的质量已经达到国外的先进产品的水平，从而占据了国产轿车和微型车的大部分配套市场。但由于其产品成本和出厂价格均较高，很难进人汽配市场。相反有些生产规模很小，生产设备简垣的企业，根本没有检验设备，软管和接头都属于劣质的产品。这样的产品以低价格流人汽配市场，给行车安全带来严重隐患。
2000年我们对全国主要轿车和微型车(包括奥迪、红旗、捷达、桑塔纳、富康、夏利、五菱、长安共8种车型)进行了抽查，抽查领域包括整车生产厂、全国主要汽配城、汽车维修部和汽车制动软管的主要生产集散地，抽查地区遍及长春、辉南、北京、天津、上海、杭州、诸暨、武汉、柳州、重庆共10个市区，通过对45种样品的检验，反映出汽车制动软管行业的质量状况非常差。33.3%的总抽样合格率已经可以说是非常的低了，汽配商店16.1%的合格率更令人真切感觉到汽车急刹车时的危险完全可以说是“一触即发”。所以制动软管容积膨胀量检测装备已经是一项关乎民生的重要项目了。
在国际上一些先进国家，经过大量的试验验证，在不影响制动性能的前提下，规定了制动软管最大允许内容积膨胀量值。美国SAEJ1401、日本JISD26o1,国际IS03996等《汽车液制动软管》标准中均规定:在6. 9MPa液压下，相应制动软管内容积膨胀量的排出液体为1. 08cm3/m，在10. 3MPa液压下，相应制动软管内容积膨胀量的排出液体为1. 38cm3/m。上述规定的内容积膨胀量值，既保证了软管的使用性，又考虑了软管制造的工艺性。目前，我国新的国家标准GB4784 ,也参照采用了IS03996标准的指标要求。关于汽车制动软管容积膨胀量的方法，我国已用国标进行了统一，便于统一的测量和比较！本课题设计的测量仪，也应按统一的国家测量方法标准进行测量！
对于汽车制动软管容积膨胀量的测定设备，国内外均有不少类似产品.其测试介质大多采用去气体游离水，采用气压泵提供压力，比如中国沈阳紫微公司研制的汽车制动软管综合实验台。这种设计过于复杂，需要气压给液体加压才能完成测试。如果采用液体压力泵，直接给液体介质加压，简化系统！在国外，许多的公司也采用了数字式液压阀，数字式纯水液压阀结构简单、抗污染性好、工作可靠。数字式纯水液压阀的输出量能准确、可靠地由脉冲频率或宽度调节控制，抗干扰能力强、滞环小、重复精度高、可得到较高的开环控制精度。而数字式纯水液压阀控制系统结构简单、系统环节少、操作方便、改变控制计算法容易、易于实现被控参量增减变化过程的控制，便于计算机的集成控制。而且数字控制可以对瞬态过程进行编程控制，实现无冲击起动、制动、换向，这是模拟控制难以实现的。根据控制方式的不同，电液数字阀主要分为增量式数字阀和快速开关式数字阀(又称脉宽调制式数字阀)。增量式数字阀是指以步进电机作为机、电转换元件的数字阀，对它的研究、开发和应用发展较快，国外己有系列化产品，而对开关式数字阀尚处于研究阶段。
电液数字阀的历史并不长，但发展较快。国外自上世纪70年代后期开始研制，以日本较为领先， 80年代初日本开始推出系列产品，如1982年前后日本东京计器公司推出了直动数字式压力阀、数字式流量阀及数字式方向流量阀，并在机床、成形机械、试验机、工程机械、汽车、冶金机械等工业控制中得到广泛应用。20世纪90年代中后期，日本已经开出规格齐全，性能稳定的增量式数字产品。另外，德国、美国、加拿大等国在不同时期也相继有不同的产品问世。上世纪80年代中后期，国内的许多大专院校及研究所如:浙江大学、重庆大学、上海大学、哈尔滨工业大学等也相继开展了电液数字阀的研究。如:浙江大学研制了由全盘式电磁铁与锥阀组合而成的快速开关式数字阀。上海大学对步进式数字溢流阀及基于二进制原理的气动数字流量阀进行了研究。九十年代后期，浙江工业大学有关于2D电液数字换向阀的实验报告，并开发出了步进电机连续跟踪控制算法，实验表明该阀具有良好的控制特性。在国内，增量式数字阀虽然尚未形成系列产品，但已在小范围内有应用。
不过，不论国内外，此类实验设备大多采用普通的压力传感器装置，好一些的一般采用高频压力传感器。如果把压力传感器装置换成压力变送器，那么此类系统也将进一步简化！本课题，结合时代潮流，拟采用PLC全自动控制装置，用触摸屏实现人机交流功能！
3、拟采取的研究路线
本测定系统主要进行汽车制动软管容积膨胀量的测试。其系统由三部分组成：压力控制系统，容积膨胀量测量系统和计算机控制系统。压力控制系统：由油箱、柱塞泵，异步电机，蓄能器（稳压）、截止阀、电气比例阀、压力传感器（压力采集），不锈钢连接管路组成。本系统主要用来产生系统用压力及输出压力信号。容积膨胀量测量系统：本系统由升降台架、连接接头系统、高速CCD激光位移传感器、量筒等组成。本系统主要用来连接试件及测量系统在约定压力下的容积膨胀量。计算机控制系统：本系统由PLC及控制用板卡及电器附件组成，主要用于系统控制执行。本测定系统的设计框图如图1所示：
  
  
图1 测定系统总设计
本测定系统主要根据标准有：
(1).GB 16897-200X《制动软管的结构，性能要求及试验方法》5.2.2最大膨胀量实验。
(2).GB/T 7127.1-2000《使用非石油基制动液的道路车辆液压制动系统用制动软管组合件》6.4膨胀实验。
(3).GB/T 7129-2001 《橡胶或塑料软管容积膨胀的测定》。
(4).测试压力小于12.5MPa，升压速率0.075Mpa/s~0.175Mpa/s，大于此压力，升压速率为0.35Mpa/s~1Mpa/s测定6.9Mpa，10.3Mpa的膨胀量。
其详细技术要求如下：
(1)、系统运行稳定、安全可靠。
(2)、测量方法精确标准，严格按照GB/T 7129-2001的试验方法测定。
(3)、测试数据报表和测试界面友好。
(4)、结构简单，成本低廉。
(5)、达到一定的测试精度。
4、进度安排
早进入阶段 收集文献资料，完成开题报告
第1-3周 规划总体设计方案并学习相关工程软件
第4-5周 完成所有所需理论分析和计算工作
第6-8周 进行分析模拟并优化设计
第9-10周 英文资料翻译
第11-12周 完善毕业设计说明书及图纸，定稿，准备答辩
5、文献综述
引言
汽车上的制动软管大致可以分为低压软管、耐高压软管和耐油软管三大类。软管的结构虽然各不相同，但大致都由内胶层、增强层和外胶层等三个基本部分组成。内胶层是软管接触介质的工作层，起着密封介质、保护增强层的作用。增强层是软管承受压力的部分，同时还给整个软管以必要的刚度和强度。外胶层是软管的保护层。
1．低压软管有散热器连接软管、制动放气软管。对低压软管的机械性能要求不高。
2．耐高压软管有制动系统、液压系统连接软管。耐高压软管的增强层采用编织胶管和缠绕胶管，要求耐高压软管的耐压、耐油、耐挠曲性好，在低温下无裂纹，耐振动，膨胀性小。内胶层必须均匀、表面平整，不得有气孔；增强层应紧紧缚住内胶层；外胶层同样要紧贴增强层，使之不受损伤。两端的金属接头螺纹应紧紧地嵌在胶面中。
3．耐油软管有汽油、柴油、润滑油软管。耐油软管有良好的耐油性，且在工作压力下能持久使用。
1．散热器胶管
汽车散热器胶管是连接汽车发动机与散热器之间的柔性管路，是汽车关键部位中的关键部件之一。随着汽车工业的飞速发展，尤其汽车向节能和低污染方向发展，近年来发动机舱温度提升了15～50℃，整车性能的不断提高，对汽车使用的橡胶软管提出了更高的技术要求，胶管必须经受发动机周围的高温考验，适应野外极高温和极低温的条件使用，市场需求量也相应不断扩大。因此原来采用硫磺硫化体系生产的散热器胶管逐渐被用过氧化氢体系生产产品所替代，主要采用的材料为三元乙丙橡胶。
2．冷却液软管
作为柔性的管道连接，冷却液软管广泛应用于汽车的压力蓄能器及辅助热交换器。为了保证冷却液顺畅地流经进入歧管和阀体的需要，冷却液软管采用了奇形怪状的树形多分支子通道结构。冷却液软管不仅要满足功能、结构尺寸及性能等的要求，还必须保证与布置极其复杂、紧凑的发动机室完全适配。姑且不谈设计的影响，发动机的高温辐射和油液浸泡也能够使冷却液软管外部逐渐老化。但是无论怎样，其最常见的老化还是由里向外进行的。所以，当外部出现微小的针眼时，就表明了其软管内部已经发生严重腐蚀。该损耗槽是电化学腐蚀作用的结果，也是冷却系统微型电池效应的自然现象。空气中的氧是导致该化学反应发生的主要因素之一，因而改进冷却系统的加注工艺能够有效避免此类故障事故的发生。
当冷却液发生实质性泄漏时，故障自然一目了然。然而问题的关键是在不拆卸软管的前提下，如何诊断其内部发生的腐蚀情况。如下的方法能够快速准确地发现即将报废的冷却液软管：用手揉捏软管，特别是散热器上部、旁路、歧管、阀体和加热器的软管，而其连接端部更是重中之重。如果揉捏处有明显发软或缺乏弹性的手感(相对于其他部位)，则表明该处软管发生了严重腐蚀。如果此时该车的行驶里程较低，建议检验其冷却系统的电压。检验时，电压表的负极与电池的接地极相连；正极插入冷却液中(不可接触到任何金属部件)。如果电压读数在0.3V以上，则需要对整车的接地极进行全面系统的检查。同时，应确保没有辅助接地极与散热器支架相连。对于软管子通道来说，即使只有一个支路发生泄漏，明智的做法也应该是更换整个冷却液软管，否则只会事倍功半、因小失大。虽然大多数软管可以进行无扭结的柔性安装，但是由于成型模制软管更适合于紧凑安装空间的需要，所以几乎所有的软管还是采用了成型模制工艺。
冷却液软管的OEM卡箍通常采用弹性卡环结构。弹性卡环使软管内部产生压缩永久变形，进而实现具有均匀持续压力的更为紧固的连接。但是，当软管连接端部发生沟缝或变形时，OEM弹性卡环的密封性能就不如优质的维修用卡箍了。维修用卡箍主要有可以持续调整压紧力的塑料收缩卡环和具有永久张力的卡圈或板簧的涡轮副卡箍。其中涡轮副卡箝能够在圆周360°方向上产生均匀的压力，并通过压紧产生的压缩永久变形来保证紧固连接的可靠性。性能优越的软管卡箍不仅可以防止冷却液的泄漏，而且还能够大大减少发动机冷却过程中吸入的空气量。
3．自动变速器冷却液软管
许多自动变速器冷却管路中包含有一部分橡胶软管。其流路相当复杂，让人眼花缭乱，难以分辨。一旦它们发生泄漏，势必导致变速器总成发生故障，并且在此期间，车载预警系统不会作出任何提示，即自动变速器没有安装冷却液泄漏传感器。
4．空调胶管
随着新型环保致冷剂R134a的应用，空调胶管的结构和材料变化很大，内胶层采用树脂和氯化丁基橡胶和三元乙丙橡胶的结构成为空调胶管的最佳组合。汽车空调系统制冷剂用HFC-134a代替CFC—12。由于日—134a渗透性降低，尼龙和水的渗透性降低，胶管内层胶高丙烯腈NBR／CR并用胶被IIR替代。
5．真空管
现今的排放控制技术能够对混合气浓度进行实时的监控和补偿，甚至当真空管发生泄漏时仍能够维持排放测试系统的正常工作。但是如果真空管长期抱病工作，肯定会引发驾乘者对行车舒适性降低的抱怨。真空管位于复杂紧凑的动力总成部件之间，使得本来十分简单的外观检验都很难进行，更不用提深入腹地的实地考察了。由于真空管邻近(或搁在)排气歧管和气缸顶部，有潜在的危险。另外，真空管从废气再循环装置EGR的输入信号管附近通过，并沿着发动机罩后经电池组下方通过，这些区域既有锋利的薄铁边角，又有电池酸液泄漏的可能，所以真空管极易损坏。
6．制动胶管
由于免保轿车出现、制动流体工作环境温度的提高和高沸点制动流体的使用，目前制动胶管内胶层有采用三元乙丙橡胶替代丁苯橡胶趋势，国外制动胶管内外胶层多为三元乙丙橡胶，增强层使用聚酯、聚乙烯醇或人造丝纤维等。内胶层可以用耐压聚酰胺，外胶层使用氯磺化聚乙烯。动力转向胶管，目前胶管内外层材料正由丁腈橡胶和氯丁橡胶向氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶转变，增强层采用尼龙66为主。涡轮增压器胶管最大要求就是具有良好耐热性能，目前国外涡轮增压胶管采用全橡胶结构，即内胶层由氟橡胶和耐热性好的硅橡胶组成，增强层用高强度芳酰胺纤维针织组成，外胶层采用硅橡胶。
7.总结
汽车制动软管容积膨胀测试验压力最高35Mpa，主要用于汽车制定软管的水压爆破试验，耐压试验，泄漏试验。试验台以水作为试验介质，可循环利用。整个管路系统采用无焊连接，锥面密封，可反复拆卸，使用方便。
设备设有过压报警功能，试验回路中的压力发生突变时，设备自动报警，其超过安全范围时，设备自动停机。可选择计算机控制或者手动控制，。计算机控制可对试验压力，试验温度，试验次数等进行控制。
具有掉电保护的优势。
计算机控制的汽车制动软管容积膨胀试验台可将各种数据存储，随时可打印出中英文检验报告。
调节范围广，压力控制精度高。
软管爆破试验机能够进行故障记录，自动系统锁定逻辑。
可定制不同尺寸的水箱，水箱采用全不锈钢不易生锈，且保温性能好。
技术参数
济南思明特爆破试验台试验介质：水
试验台试验压力范围：0-1350bar
操作方式：手动按钮操作，计算机自动控制
爆破试验台压力精度：0.01Mpa
最大耗气量：1m3/min
增压缸压力范围：0.2-0.8MPa
时间范围：0-100H
时间精度范围：1秒
压力曲线：思明特采集软件自动采集压力数值，实时显示
测试报告：软件自动输出曲线图，附带中英文报告
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