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13 级 本 科 汽 车 运 用 基 础 论 文 第 19 页/共 19页河 北 工 业 大 学汽车运用基础论文论汽车刹车系统姓 名：于杰 学号 137162 学 院：土木工程学院 系(专业)：交通运输 班 级：132 2014年 12月 15日论汽车刹车系统1.简介 刹车系统由操控系统、液压系统和助力系统组成。1. 操控系统：踏板，手刹等。2. 液压系统：由液压油、刹车泵、液压油管组成。液压油引就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求，由于油的粘度变化直接与液压动作、传递效率和传递精度有关，还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用途所提出的各种需求。刹车泵由刹车总泵(Master Brake Cylinder)及刹车分泵(Front & Rear Wheel Brake Cylinder) 组成，是油压刹车的主要配合部份，其上面有储蓄刹车油的槽池，下方是汽缸内配有活塞。活塞是在缸内受刹车踏板再经推杆起作用，将缸内的刹车油压传至各轮分缸，亦是油压刹车装置，配置在各车轮内的制动缸。3. 助力系统：真空助力泵4. 电子控制系统 ：由ABS泵、ABS传感器、ABS电脑组成。5. 执行系统 ：由刹车钳 刹车片 刹车盘组成。2. 类型1.主刹车：汽车行驶时常用之刹车都是脚操作，故又称脚刹车(Foot Brake)。驾驶人踩下刹车踏板后即由机械或液压将刹车力传到车轮之制动装置使产生磨擦作用。2.驻车刹车：驻车刹车又称手刹车，为汽车停驻时，防止车辆滑行之制动装置。一般有装在传动轴之中间制动式，及直接控制后轮制动式两种。3.防抱死刹车;汽车在湿滑或结冰的低摩擦路面上行驶时，如果发生过度刹车的情况，则车轮会被刹车装置锁死而失去抓地力，导致车辆失去控制方向的能力。为了使车辆在这种危险的路面上能够有效控制前进的方向，于是研发出ABS“防抱死刹车系统”。性能越来越强的ABS“防抱死刹车系统”，在游刃有余之际还可以让TCS-Traction Control System“循迹控制系统”和VSC-Vehicle Stability Control“车辆稳定控制系统”（等同于ESP）来控制车辆在行驶时的循迹性能，以及控制车辆在过弯时的稳定性能。3.工作原理性能测试环节中，加速和刹车是最主要的两个测试项目，平时我们接触到一辆新车，往往问的第一个问题是这辆车有多快而不是这辆车刹车好不好，但问题在于速度慢多数情况下不会有什么太大问题而刹车不好很可能关系到生命安全，所以今天我们就来说说汽车的刹车。刹车系统的原理是制造出巨大的摩擦力，将车辆的动能转化为热能。众所周知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。汽车在加速过程中把化学能转化成热能和动能，刹车时刹车系统又将汽车的动能转化成热能散发到空气中。一辆车从静止加速到时速100公里可能需要10秒钟，但从时速100公里刹车到静止可能只需要XX秒而已，可见刹车系统承受着巨大的负荷。从另一个角度来说，如果你想体验超级跑车的加速快感，用普通家用车也可以，只不过你需要反过来坐着并且是在急刹车中体验到。如今大部分小型车都采用液压制动，因为液体是不能被压缩的，能够几乎100%的传递动力，基本原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。我们先从刹车总泵说起，这个部件通常位于发动机舱防火墙靠近驾驶员的一侧，有些车的刹车总泵”小得可怜“，甚至让人怀疑它是否 提供足够的刹车力。其实完全不必为此担心，因为刹车系统运用了”帕斯卡定律“。根据静压力基本方程(p=p0+gh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。简单来说就是我们踩下制动踏板后施加到刹车总泵液体上的压强等于刹车盘活塞处的液体压强，但因为压强等于单位面积的压力，所以只要增大活塞的面积，施加的压力就会增大。例如下图这个实验，两个圆柱形活塞，左侧活塞直径是2英寸，右侧活塞直径是6英寸，也就是左侧活塞的3倍，那么如果给左侧活塞施加一定量的力，那么右侧活塞将产生一个9倍的力（面积是半径的平方乘以3.14），这也就是现在所有液压机构的理论基础，所以起重机可以通过液压系统举起数十吨的货物。尽管如此，仅靠人体施加的力度依然不足以产生足够制动力，因此需要刹车助力泵的协助。刹车助力泵和制动总泵是串联在一起的，通常它的外形是一个巨大的黑色类似圆柱或圆锥形容器，其实它也是一个活塞机构，里面有一个膜片把助力泵分成两个腔室，一边链接的是发动机进气管，另一边则与外界大气相通。由于发动机在工作时需要吸气，就会在助力泵的一侧产生真空，这样就使膜瓣两侧产生巨大压力差，和驾驶员施加的压力一同压向制动总泵从而产生巨大制动力。制动总泵需要管路连通到每个刹车卡钳上，我们可以看到从刹车总泵上伸出的几根黑色管，这些管道都是金属材质的，原因很简单，金属没什么弹性，不会因为液体的压强增大而扩张，保证制动力的传递。但是在管路的尽头也就是车轮附近却不得不采用软管，因为在行驶过程中车辆悬挂总是不断的在做相对于车身的运动，一般家用车都采用橡胶材质软管。从刹车效果角度来看，软管终究不是最理想的，因此很多后期刹车改装中都采用所谓的”钢喉“，当然钢喉也不是传统的钢管，它的内部依然是橡胶管，而外表套上钢线编织管，提升耐高压性能。4.作用方式鼓式刹车在车轮毂里面装设二个半圆型的刹车片，利用 “杠杆原理”推动刹车片使刹车片与轮鼓内面接触而发生摩擦。鼓式刹车应用在汽车上面已经近一世纪的历史了，但是由于它的可靠性以及强大的制动力，使得鼓式刹车现今仍配置在许多车型上 （多使用于后轮）。鼓式刹车是藉由液压将装置于刹车鼓内之刹车片往外推，使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓之内面发生摩擦，而产生刹车的效果。鼓式刹车的刹车鼓内面就是刹车装置产生刹车力矩的位置。在获得相同刹车力矩的情况下，鼓式刹车装置的刹车鼓的直径可以比盘式刹车的刹车盘还要小上许多。因此载重用的大型车辆为获取强大的制动力，只能够在轮圈的有限空间之中装置鼓式刹车。1.作用方式：简单的说，鼓式刹车就是利用刹车鼓内静止的刹车片，去摩擦随着车轮转动的刹车鼓，以产生摩擦力使车轮转动速度降低的刹车装置。在踩下刹车踏板时，脚的施力会使刹车总泵内的活塞将刹车油往前推去并在油路中产生压力。压力经由刹车油传送到每个车轮的刹车分泵活塞，刹车分泵的活塞再推动刹车片向外，使刹车片与刹车鼓的内面发生摩擦，并产生足够的摩擦力去降低车轮的转速，以达到刹车的目的。2.优点：1.有自动刹紧的作用，使刹车系统可以使用较低的油压，或是使用直径比刹车碟小很多的刹车鼓。2.手刹车机构的安装容易。有些后轮装置盘式刹车的车型，会在刹车盘中心部位安装鼓式刹车的手刹车机构3.零件的加工与组成较为简单，而有较为低廉的制造成本。3. 缺点：1.鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大，而造成踩下刹车踏板的行程加大，容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时，要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。2.刹车系统反应较慢，刹车的踩踏力道较不易控制，不利于做高频率的刹车动作。3.构造复杂零件多，刹车间隙须做调整，使得维修不易。盘式刹车以刹车卡钳控制两片刹车片去夹住轮子上的刹车碟盘。在刹车片夹住碟盘时，其二者间会产生摩擦。由于车辆的性能与行驶速度与日遽增，为增加车辆在高速行驶时刹车的稳定性，盘式刹车已成为当前刹车系统的主流。由于盘式刹车的刹车盘暴露在空气中，使得盘式刹车有优良的散热性，当车辆在高速状态做急刹车或在短时间内多次刹车，刹车的性能较不易衰退，可以让车辆获得较佳的刹车效果，以增进车辆的安全性。并且由于盘式刹车的反应快速，有能力做高频率的刹车动作，因此许多车款采用盘式刹车与ABS系统以及VSC、TCS等系统搭配，以满足此类系统需要快速做动的需求。 通风制动盘从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞空，它利用汽车在行驶当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的，因此比普通实心盘式散热效果要好许多。 陶瓷制动盘陶瓷制动盘在制动最初阶段就能产生最大的制动力，整体制动要比传统制动系统更快，制动距离更短。当然，它的价格也是非常昂贵的，多用于高性能跑车上。1.作用方式：顾名思义，盘式刹车以静止的刹车盘片，夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度降低的刹车装置。当踩下刹车踏板时，刹车总泵内的活塞会被推动，而在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到刹车卡钳上之刹车分泵的活塞，刹车分泵的活塞在受到压力后，会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘，使得刹车片与刹车盘发生摩擦，以降低车轮转速，好让汽车减速或是停止。2.优点：1.盘式刹车散热性较鼓式刹车佳，在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。2.刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。3.盘式刹车系统的反应快速，可做高频率的刹车动作，因而较为符合ABS系统的需求。4.盘式刹车没有鼓式刹车的自动煞紧作用，因此左右车轮的刹车力量比较平均。5.因刹车盘的排水性较佳，可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。6.与鼓式刹车相比较下，盘式刹车的构造简单，且容易维修。3.缺点：1.因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用，使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低。2.盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小，使刹车的力量也比较小。3.为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高刹车系统的油压，以提高刹车的力量。4. 手刹车装置不易安装，有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。5.刹车片之磨损较大，致更换频率可能较高。 紧急制动辅助系统(EBA)紧急制动辅助系统，其作用是当行车电脑ECU发现驾驶员进行紧急制动时，可在瞬间自动加大制动力，以防止因为司机制动力不足而发生险情。当传感器接受到的松油门踩制动的时间、踩制动的速率和力度都符合要求时，ECU会马上启动紧急制动措施，在短短几毫秒之内把制动力全部发挥出来，这比驾驶员把制动踏板踩到底的时间要快得多，这样可以缩短在紧急制动情况下的刹车距离。 ABSABS（Anti-locked Braking System）即防抱死刹车系统。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，已广泛运用于汽车上。ABS主要由ECU控制单元、车轮转速传感器、制动压力调节装置和制动控制电路等部分组成。制动过程中，ABS控制单元不断从车轮速度传感器获取车轮的速度信号，并加以处理，进而判断车轮是否即将被抱死。ABS刹车制动其特点是当车轮趋于抱死临界点时，制动分泵压力不随制动主泵压力增加而增高，压力在抱死临界点附近变化制动过程中，ABS控制单元不断从车轮速度传感器获取车轮的速度信号，并加以处理，进而判断车轮是否即将被抱死。ABS刹车制动其特点是当车轮趋于抱死临界点时，制动分泵压力不随制动主泵压力增加而增高，压力在抱死临界点附近变化如判断车轮没有抱死，制动压力调节装置不参加工作，制动力将继续增大；如判断出某个车轮即将抱死，ECU向制动压力调节装置发出指令，关闭制动缸与制动轮缸的通道，使制动轮的压力不再增大；如判断出车轮出现抱死拖滑状态，即向制动压力调节装置发出指令，使制动轮缸的油压降低，减少制动力。 什么是ESP?车身电子稳定系统(Electronic Stability Program，简称ESP)，是博世(Bosch)公司的专利。其他公司也有研发出类似的系统，如宝马的DSC、丰田的VSC等等。ESP系统其实是ABS（防抱死系统）和ASR（驱动轮防滑转系统）功能上的延伸，可以说是当前汽车防滑装置的最高形式。主要由控制总成及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕纵轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。 ESP是如何工作的?当汽车快速行驶或者转向时，产生的横向作用力会使汽车不稳定，易发生事故，而ESP系统可以将这种情况防患于未然。那么这套系统是如何做到的呢?当车辆前面突然出现障碍物时，驾驶员必须快速向左转弯，此时转向传感器将此信号传递到ESP控制总成，侧滑传感器和横向加速度传感器发出汽车转向不足的信号，这就意味着汽车将会直接冲向障碍物。那么这时ESP系统将会瞬间将后轮紧急制动，这样就能产生转向需要的反作用力，使汽车按照转向意图行驶。如果在汽车转向后行驶的左车道上反向转向时，汽车会有转向过度的危险，向右的扭矩过大，以至于车尾甩向左侧。这时ESP系统会将左前轮制动，扭矩就会减小，使得汽车顺利转向。5.相关提示刹车系统是一台车上最重要的组成部分之一，现代汽车的刹车系统主要分为盘式刹车和鼓式刹车。关于这两种刹车方式的优劣在坊间有非常多不正确的观点，还有些商家会偷换一些概念误导消费者。误区一：“盘式刹车比鼓式刹车好刹”这是很大一部分人的误区。在选车的时候，有些人看到后轮还在用鼓式刹车就皱起了眉头。但从我们以上的工作原理介绍可以看出，同样直径的鼓式刹车是比盘式刹车的刹车力还要大的。只要是调校得当，鼓式刹车的刹车距离绝对不会比盘式刹车的长。另外，轮胎和刹车系统的匹配程度，车身重量，车身重量分配等等都会影响到刹车距离。制动效果不能与刹车系统规格直接画等号，这一点我们已在多次制动测试中得到验证。例如在飞度、Po-lo、马自达2的对比测试中，制动成绩最佳的是前盘后鼓的马自达2，前后盘刹的飞度1.5名列其次。误区二：“同样四轮盘式刹车，刹车盘直径越大越好”对于不同品牌不同型号的车型，这种说法不能成立。原因还是以上我们说过的，刹车性能和刹车距离与车厂的调校有很大关系，而且还有很多其它因素会有影响。如果刹车卡钳的力度不够，刹车片摩擦系数不高，轮胎的抓地力不够，单纯靠加大刹车盘并不会使车辆的刹车性能有很大飞跃。误区三：“原厂刹车太差，我去改装个多活塞的刹车卡钳”首先，我们建议在做刹车改装的时候要慎之又慎，因为每个车型的刹车系统都是经过汽车厂家精密设计和长期测试之后匹配的，任何改装都有可能破坏刹车平衡性。改装刹车卡钳很可能会对原厂的刹车盘造成较大磨损，而且刹车油管，刹车油等周边不一起升级的话也很难提高刹车性能。非常注重性能的宝马在它旗下大部分量产车型上坚持使用单活塞刹车卡钳，这也从一个侧面证明了多活塞卡钳并不是提高刹车性能的万用良药。6.维护保养一级维护的时机一般按汽车生产厂家推荐或规定的行驶里程或使用时间进行。一级维护的间隔里程约为7500km15000km或6个月，以行驶里程或使用时间先达到为准。一级维护由专业维修工负责执行。其作业中心内容除日常维护作业外，以清洁、润滑、紧固为主，并检查有关制动、操纵等安全部件。更换刹车片一辆车子的刹车效果最终都是由刹车片决定的，所以保持刹车片的良好状况就是度刹车系统的最直接维护方法。刹车片和刹车碟(鼓)是有使用寿命的，当它们磨损到一定程度时必须更换。一般城市行车中的正常使用，它们的寿命大约是5万公里，刹车片的寿命在3万公里左右，但是具体情况还要看车主的操作情况，最好是每1万公里检查一次。定期更换刹车油刹车油是除了刹车片之外，对刹车系统影响甚远的油品。刹车油的维护重点是保证其不变质，尤其是要注意防止水分的渗入。每行驶5万公里就应更换刹车油一次，若长期在潮湿地区行驶，换油周期要适当缩短。刹车调校当刹车时汽车明显向左或向右跑偏，这是前轮刹车不同步所致，极易因刹车抢左(右)而发生事故，特别是在高速行驶时，必须马上到修理厂进行刹车调校。新车刹车磨合新车在使用初期都有一个磨合期，其中不可或缺的部分就是刹车系统的磨合。新车的前1000公里磨合很关键，刹车系统也是需要磨合的，最好不要有紧急制动的情况发生。为了磨合顺利，踩制动前要先将离合器踩下，但这只是非常时期的权宜之计，过了1000公里之后，为了延长离合器的寿命，还是要“先刹后离”。4不能频繁踩刹车除了度刹车系统本身相关部件、油品的检查维护之外，驾驶员的 驾驶习惯对刹车系统的影响也是很大的，比如在盘山公路向下没把行时不能频繁刹车，这样会使刹车片(鼓)发热而丧失刹车功能的，必须挂低挡滑行，利用发动机的牵引力辅助刹车。同时要切记：不能熄火滑行，缺少了发动机的真空助力，刹车系统就等于“残废”。刹车系统的检查维护，不仅要注意刹车系统本身的工作情况，比如刹车片和刹车油的性能稳定，更要注意我们驾车人员的驾驶习惯，这对刹车系统的好坏有着