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汽车制动系统 报告内容 制动系统的组成 制动辅助系统 制动车轮受力分析 制动性评价 驻车制动 1 2 3 4 5 6 一制动系统的组成 作为制动系统 作用就是让行驶中的汽车按我们的意愿进行减速甚至停车 工作原理就是将汽车的动能通过摩擦转换成热能 汽车制动系统主要由供能装置 控制装置 传动装置和制动器等部分组成 常见的制动器主要有鼓式制动器和盘式制动器 一制动系统的组成 鼓式制动器主要包括制动轮缸 制动蹄 制动鼓 摩擦片 回位弹簧等部分 主要是通过液压装置使摩擦片与随车轮转动的制动鼓内侧面发生摩擦 从而起到制动的效果 一制动系统的组成 在踩下刹车踏板时 推动刹车总泵的活塞运动 进而在油路中产生压力 制动液将压力传递到车轮的制动分泵推动活塞 活塞推动制动蹄向外运动 进而使得摩擦片与刹车鼓发生摩擦 从而产生制动力 一制动系统的组成 从结构中可以看出 鼓式制动器是工作在一个相对封闭的环境 制动过程中产生的热量不易散出 频繁制动影响制动效果 不过鼓式制动器可提供很高的制动力 广泛应用于重型车上 一制动系统的组成 盘式制动器也叫碟式制动器 主要由制动盘 制动钳 摩擦片 分泵 油管等部分构成 盘式制动器通过液压系统把压力施加到制动钳上 使制动摩擦片与随车轮转动的制动盘发生摩擦 从而达到制动的目的 一制动系统的组成 与封闭式的鼓式制动器不同的是 盘式制动器是敞开式的 制动过程中产生的热量可以很快散去 拥有很好的制动效能 现在已广泛应用于轿车上 一制动系统的组成 制动过程实际上是摩擦力将动能转化为热能的过程 如制动器的热量不能及时散出 将会影响其制动效果 为了进一步提升制动效能 通风制动盘应运而生 通风刹车盘内部是中空的或在制动盘打很多小孔 冷空气可以从中间穿过进行降温 一制动系统的组成 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 一制动系统的组成 陶瓷制动盘相对于一般的刹车盘具有重量轻 耐高温耐磨等特性 普通的刹车盘在全力制动下容易高热而产生热衰退 制动性能会大打折扣 而陶瓷刹车盘有很好的抗热衰退性能 其耐热性能要比普通制动盘高出许多倍 一制动系统的组成 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 二制动辅助系统 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 二制动辅助系统 紧急制动辅助系统 EBA 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 二制动辅助系统 ABS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 二制动辅助系统 ABS防抱死刹车系统 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 二制动辅助系统 ABS防抱死刹车系统 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 二制动辅助系统 车身电子稳定系统ESP 车身电子稳定系统是博世 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 二制动辅助系统 车身电子稳定系统ESP 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 二制动辅助系统 车身电子稳定系统ESP 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 二制动辅助系统 车身电子稳定系统ESP 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 二制动辅助系统 车身电子稳定系统ESP 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 三制动车轮受力分析 汽车制动时 使汽车从一定的速度制动到较小的车速或直至停车的外力由地面和空气提供 由于空气阻力相对较小 所以实际上外力是由地面提供的 我们称之为地面制动力 地面制动力越大 制动减速度越大 制动距离越小 三制动车轮受力分析 地面制动力是使汽车制动而减速或停车的外力 它的产生源于制动力矩T 地面制动力的大小因而取决于制动器内制动摩擦片与制动鼓 盘 间的摩擦力及轮胎与地面间的摩擦力 附着力 地面制动力 三制动车轮受力分析 制动器制动力是为克服制动器摩擦力矩而在轮胎周缘所需施加的切向力 它等于把汽车架离地面 啃住制动踏板后 在轮胎周缘切线方向推动车轮直至它能转动所需施加的力 制动器制动力仅取决于制动器的摩擦力矩 并与制动踏板力成正比 制动器制动力 三制动车轮受力分析 汽车制动时 根据制动强度的不同 车轮的运动可简单地考虑为减速滚动和抱死拖滑动两种状态 此时地面制动力 制动器制动力及地面附着力之间的关系如图所示 地面制动力 制动器制动力与附着力的关系 踏板力Fp 三制动车轮受力分析 1 车轮作减速滚动 Fxb F F Fz 2 车轮抱死滑拖 当制动踏板力或制动系压力上升到某一极限值时 地面制动力达到地面附着力 车轮即抱死不转达而出现拖滑现象 由于制动器摩擦力矩的增长而仍按线性关系继续增大 若要增大地面制动力 此时只能通过提高附着系数来实现 地面制动力 制动器制动力与附着力的关系 踏板力Fp 2020 1 29 28 可编辑 三制动车轮受力分析 运动状态与附着系数的关系 汽车制动过程 胎面留在地面上的印痕从车轮滚动到抱死拖滑是一个渐变的过程 即纯滚动 边滚边滑 完全拖滑 制动过程 单纯的滚动 边滚边滑 抱死拖滑 Uw为车轮中心的速度 rro为车轮滚动半径 w为车轮的角速度 三制动车轮受力分析 运动状态与附着系数的关系 滑动率s 单纯的滚动 边滚边滑 抱死拖滑 描述制动过程中轮胎滑移成份的多少 它的数值代表了车轮运动成份所占的比例 滑动率越大 滑动成份越多 定义 三制动车轮受力分析 运动状态与附着系数的关系 纵向附着系数为 b 地面制动力与垂直载荷之比 侧向附着系数为 l 侧向力与垂直载荷之比 在B点 b取最大值 p 一般出现在s 15 20 时 B 三制动车轮受力分析 运动状态与附着系数的关系 附着系数的数值主要取决于道路的材料 路面的状况与轮胎结构 胎面花纹 材料以及汽车运动的速度等因素 在制动过程中 还与轮胎在路面上的运动状态有关 即滑移率有关 沥青 松砾石 冰 s 干路 湿路 软路 气压p 干路 湿路 有排水沟槽 冰雪路 Ua km h 四制动性评价 制动性的评价指标 制动时汽车的方向稳定性 制动效能的恒定性 制动效能 制动减速度 制动距离 抗热衰退性能 失去转向能力 侧滑 跑偏 抗水衰退性能 制动力 四制动性评价 基本概念 制动效能 指汽车在良好路面上 以一定的初速度制动到停车所驶过的距离 制动时汽车的减速度或制动力的大小 制动性能最基本的评价指标抗热衰退性能 指汽车高速行驶情况下制动或下长坡连续制动时 制动效能保持的程度 抗水衰退性能 指汽车在潮湿的情况下或涉水行驶后 制动效能保持的程度 制动时汽车行驶的方向稳定性 指制动时汽车按给定路径行驶的能力 若制动时发生跑偏 侧滑或失去转向能力 则汽车将偏离原来的路径 四制动性评价 制动效能及其恒定性 制动效能 制动减速度ab 制动距离s 汽车的制动效能 指汽车迅速降低车速直至停车的能力 评定指标 汽车制动效能的恒定性 指制动效能保持的程度 通常称为抗热衰退性 用 来表示 aL 为冷态汽车制动减速度aR 为热态汽车制动减速度 四制动性评价 制动效能及其恒定性 抗热衰退性能 连续制动15次制动强度为3m s2 摩擦副材料 制动器结构 国家行业标准 ZBT 24007 89 制动效能不低于规定的冷试验制动强度为5 8m s2的60 在山区行驶的货车必须装备辅助制动器 保证其制动效能 用一系列连续制动时制动效能的保持程度来衡量 四制动性评价 制动效能及其恒定性 空驶 制动距离 接到紧急制动信号 脚离开加速踏板 踩制动踏板 克服制动力间隙和残余压力 Fxb产生 制动力达到规定值 制动作用完 制动力消失 t Fp jmax 1 驾驶员反应时间 2 制动机构滞后时间 2 制动力增长时间 制动器作用时间 3 持续制动时间 4 消除制动时间 四制动性评价 制动效能及其恒定性 汽车的制动距离的决定因素 起始的制动速度 制动器的起作用时间 最大制动减速度 附着力 制动器的结构 踩踏板的速度 汽车制动距离 四制动性评价 制动时方向稳定性 制动过程中 有时会出现制动跑偏 侧滑 前轮失去转向能力而使汽车失去控制离开原来的行驶方向 上述三种情况是汽车制动时方向不稳定的主要现象 四制动性评价 制动时方向稳定性 制动时原期望按直线方向减速成停车的汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏 原因 汽车在 右车轮 特别是左 右转向轮制动器制动力不相等 同轴两侧车轮的制动蹄片接触情况不同 同轴两侧车轮制动蹄 鼓间隙不一致 同轴两侧车轮的胎压不一致或胎面磨损不均 前轮定位参数失准 左右轴距不等 四制动性评价 制动时方向稳定性 制动侧滑试验表明 1 若只有前轮抱死拖滑 汽车基本上沿直线向前减速行驶 汽车处于稳定状态 但汽车丧失转向能力 2 若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑 且车速成超过某一数值 只要有轻微的侧向力作用 汽车就会发生后轴侧滑而急剧转动 甚至调头 从保证汽车方向稳定性的角度出发 首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况 以防止危险的后轴侧滑 其次 尽量减少只有前轴车轮抱死 或前后轮都抱死的情况 以维持汽车的转向能力 最理想的情况就是避免任何车轮抱死 以确保制动时的方向稳定性 五驻车制动 五驻车制动 手刹 手刹属于辅助制动系统 主要借助人力 一般在停车的时候 为了防止车辆自行溜车而设立的 手刹 驻车制动器 主要由制动杆 拉线 制动机构以及回位弹簧组成 是用来锁死传动轴从而使驱动轮锁死的 有些是锁死两只后轮 五驻车制动 手刹 传统的驻车制动器为鼓式较常见 鼓式驻车制动器分为两种 一种是集成在鼓式行车制动器中的驻车制动 而另一种是在变速器的后方 传动轴的前方 这种又叫做中央驻车制动器 制动原理大体相似 只是安装部位不同 五驻车制动 手刹 现在大多数乘用车都是采用四轮盘式制动器 其制动机构就集成在后轮的盘式制动器上 有一些车的行车制动器和驻车制动器是分开的 因此它有两个刹车卡钳 两个卡钳共用一个制动盘 各自独立的作用 五驻车制动 手刹 优缺点 制动结构相对简单 成本低廉 拉起手刹制动时 弹簧被拉长 手刹松开 弹簧回复原长 长期使用手刹时 弹簧也会产生相应变形 手刹拉线也同样会产生相应变形会变长 任何零件在长期 频繁使用时 都存在效用降低的现象 五驻车制动 P挡 P挡主要有一个锁止齿轮以及一个锁止机构构成 图中的锁销 回位弹簧 下压装置 棘爪弹簧 工作销以及工作销预紧弹簧等 锁止机构与锁止齿轮结合就可以直接固定与车轮相连的变速箱输出轴 通过半轴便可以锁止车轮 五驻车制动 P挡 优缺点 P挡驻车结构不算太复杂 但是要正确操作很麻烦 如果使用P挡过程中碰上追尾事故 对变速器造成的刚性冲击那将是极具破坏性以及毁灭性的 行车时更加不能挂入P挡 五驻车制动 电子手刹 电子手刹其实就是传统手刹的升级 变传统手刹的手拉为电动 五驻车制动 电子手刹 常见的电子手刹有拉索式与卡钳式两种 五驻车制动 电子手刹 优缺点 启动电子手刹可以在车辆任何状况下进行启动 每次起步车轮扭矩达到一定扭矩时会自动释放 电子手刹成本略高 更重要的是 当车蓄电池失灵的时候电子手刹的功能也会同