汽车原理-汽车制动系统

1、汽车制动系统主要内容汽车制动系统工作原理；汽车制动系统的组成；汽车制动系统的类型；鼓式制动器与盘式制动器的类型和特点及应用范围；汽车制动系统的操纵方式；汽车制动力调节装置的作用和工作原理。第一节 概述汽车制动系统的功用及制动力汽车制动让行驶中的汽车停车或减速行驶；让停驶的汽车实现驻车；汽车下坡行驶时保持车速稳定。能使汽车速度减慢的外力包括滚动阻力、上坡阻力、空气阻力。不是制动力通过驾驶员操纵产生，并由驾驶员控制迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，称为汽车的制动力。汽车制动系统的定义能够产生和控制 汽车制动力的一套装置，称为汽车制动系统。汽车制动系统的工作原理制动系统的主要结

2、构：制动踏板、推杆、制动主缸活塞、制动主缸、制动油管、制动轮缸、轮缸活塞、制动鼓、摩擦片、制动蹄、制动底板、支承销、制动碲回位弹簧等。制动蹄对制动鼓产生磨擦力矩M。FB是路面给车轮的制动力，制动力越大，汽车的减速度越大。汽车制动系统的工作原理制动系统的工作原理：在汽车车轮上作用一个与汽车行驶方向或趋势相反的力矩，并使路面产生阻碍车轮转动和汽车行驶的阻力。磨擦力矩使车轮对路面产生向前的力F，同时路面给车轮一个向后的力FB。影响制动力的因素有：磨擦力矩M和路面附着条件。汽车制动系统的组成制动系统由制动器和制动驱动机构组成。制动驱动机构包括供能装置、控制装置、传动装置、制动力调节装置以及报警装置、压

3、力保护装置等附加装置。 制动器产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件如制动蹄、摩擦片、制动鼓等，其中也包括辅助制动系统中的缓速装置。 汽车制动系统的组成供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件，其中产生制动能量的部分称为制动能源，人的肌体也可作为制动能源。控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。 传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。 较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。 汽车制动系统的类型按系统的功用行车制动系统驻车制动系统第二制动系统辅助制动系统按制动能源人力制动系统

4、动力制动系统伺服制动系统使行驶中的汽车减速或停止的制动系统。使已停驶的汽车在原地驻留的制动系统。行车制动失效时使汽车减速、停车的系统。汽车下长坡时稳定车速的制动系统。以驾驶员的体力为输入能源的制动系统。完全靠发动机的动力转化而成的气压或液压能进行制动的系统。兼用人力和发动机动力的制动系统。按传动系统的回路分为：单回路系统、双回路系统。制动力矩和制动力在驾驶员的操纵控制下，在一定的范围内逐渐变化的制动系统。（行车制动系统必须是渐进制动系统）按制动能量的传输形式分为：机械式、液压式、气压式、电磁式。汽车制动系统的类型按制动力的变化方式渐进制动系统非渐进制动系统无上述特点的制动系统。（驻车制动系统是

5、非渐进的制动系统）双回路制动系统在一侧回路失效时，仍能提供部分制动力。目前汽车制动系统必须采用双回路制动系统。第二节 制动器制动器按结构形式可分为鼓式制动器和盘式制动器。摩擦制动器：利用固定元件与旋转元件工作表面摩擦而产生制动力的制动器。鼓式制动器：鼓式制动器摩擦副为旋转的制动鼓和固定不动的制动蹄（或制动带）。盘式制动器：盘式制动器摩擦副为旋转的制动盘和固定不动制动钳。制动器分类按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器车轮制动器可用于行车制动和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。鼓式制动器鼓式制动器分为内张型和外束型。制动蹄促动装置内张型鼓式制动器的特点是，位于制动鼓内部的制动蹄在一端

6、承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠在制动鼓内圆柱表面上，产生摩擦力矩（制动力矩）。制动蹄促动装置：对制动蹄端加力使其转动的装置。如制动碲以液压制动轮缸作为制动碲促动装置则称为轮缸式制动器，以凸轮为促动装置则称为凸轮式制动器，以楔块为促动装置则称为楔块式制动器。鼓式制动器轮缸式制动器常见的轮缸式制动器有领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双向双领蹄式制动器、双从蹄式制动器、单向自增力式制动器和双向自增力式制动器。领从蹄式制动器制动鼓安装在车轮轮毂的凸缘上。制动底板用螺栓安装在后驱动桥壳半轴套管的凸缘上。成T形截面的前后制动碲下端同支承销上的偏心轴颈作动配合。摩擦片用埋头铆钉铆接在制动碲外

7、表面上。偏心销偏心销领从蹄式制动器领蹄：汽车制动时，蹄片张开的旋转方向与制动鼓的旋转方向一致的蹄片。从蹄：汽车制动时，蹄片张开的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反的蹄片。轮缸采用浮动活塞其直径相同。两制动蹄受到的促动力永远相等。等促动力制动器：两制动蹄所受促动力相等的领从蹄制动器。制动轮缸产生促动力FS制动鼓对领蹄作用力为FN1和FT1支承销对领碲的作用力为FS1FT1与促动力FS产生绕支点的力矩同向，使领蹄压得更紧领蹄的受力情况领从蹄式制动器FN1和FT1变大领碲具有“增势”作用制动轮缸产生促动力FS制动鼓对领蹄作用力为FN2和FT2支承销对领碲的作用力为FS2FT2与促动力FS产生绕支点的力矩

8、反向，使从蹄放松制动鼓从蹄的受力情况领从蹄式制动器FN2和FT2变小从蹄具有“减势”作用两制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等，领蹄制动力矩约为从蹄制动力矩的22.5倍。领从蹄式制动器领从蹄式制动器的特点结构简单，只是用一个促动力装置；结构上轴对称分布，制动蹄片给制动鼓的法向反力不平衡，是非平衡式制动器；在汽车倒车时领从蹄功能互换，且制动效能相等；制动效能的稳定性较好；领蹄磨损较严重。领从蹄式制动器（桑塔纳后轮）浮式支承驻车制动杆特点：采用浮动支承，可使整个制动蹄沿支承平面有一定浮动量，可以自动定心，保证与制动鼓全面接触。可兼作驻车制动器。双领蹄式制动器制动鼓正向转动时，两蹄均为领蹄的制动器称

9、为双领蹄式制动器。结构特点：两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸促动，两套制动蹄、轮缸、支承销和调整凸轮等在制动底板上的布置是中心对称。工作特点：前进时两蹄都是领蹄，制动效能得到提高，但倒车制动时，两蹄都将变成从蹄。双领蹄式制动器BJ2020N型汽车前轮制动器双向双领蹄式制动器倒车制动时，使双领蹄式制动器的支承点和促动力作用点位置互换，即可得到与前进制动相同的制动效果双向双领蹄式制动器。结构特点：制动底板上的所有固定原件（如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等）都是成对的，而且既按轴对称布置又按中心对称布置，两制动碲两端都采用浮式支承，且支点的周向位置也是浮动的。双向双领蹄式制动器红旗CA7560型高级轿

10、车前轮制动器双从蹄式制动器双从蹄式制动器：在车轮正向旋转时，制动蹄均为从蹄的制动器。特点：双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式，但其制动效能对摩擦系数变化的敏感程度也较小，制动效能稳定性好。双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式制动器的固定原件都是中心对称布置，是平衡式制动器。单向自增力式制动器特点：两个制动蹄只有一个单活塞的制动轮缸，第二制动蹄的促动力来自第一制动蹄对顶杆的推力。顶杆支承销在制动鼓尺寸及摩擦因数等相同的条件下，两个制动蹄在汽车前进时均为领蹄，制动效能高于领从碲式和双领碲式制动器，但倒车时能产生的制动力很小。第二制动蹄的制动力矩大于第一制动蹄的制动力矩。单向自增力式制动

11、器单向自增力式制动器双向自增力式制动器特点：两个制动蹄的上方有一个双活塞制动轮缸，轮缸的上方还有一个制动蹄支承销，两制动蹄的下方用顶杆相连。无论汽车前进还是倒车，都与自增力式制动器相当。双向自增力式制动器双向自增力式制动器几种轮缸式制动器的比较自增力式 双领蹄式 领从蹄式 双从蹄式制动效能最高 较高 中等 最低制动效能稳定性最低 低 中等 最高应用范围轿车后轮（双向、兼驻车）以及轻型车辆前轮（单向） 各种车辆 豪华汽车 制动器间隙的调整制动器间隙调整的必要性：制动鼓和制动器之间的间隙必须在合理的范围之内，过小的制动器间隙会导致制动解除不彻底，过大的间隙影响制动的灵敏度，另外在使用过程中，摩擦片

12、会不断磨损，导致制动间隙变化。制动器间隙调整有手动调整和自动调整两种方法。制动器间隙是指在不制动时，制动鼓和制动蹄摩擦片之间的间隙。 制动器间隙手动调整方法主要有转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销、转动调整螺母以及调整可调顶杆长度三种手动调整方法。一般在制动鼓腹板外边设计检查孔，以便用塞尺检查摩擦片与制动鼓之间的间隙是否符合规定值。 转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销带偏心轴颈的支承销调整凸轮调整凸轮锁销转动调整螺母制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母。调整可调顶杆长度自增力式制动器中，两制动碲下端支承的顶杆长度可调。制动器间隙自动调整方法主要有摩擦限位式间隙自调装置、楔块式间隙自调装置以及阶跃式间隙

13、自调装置三种自动调整方法。摩擦限位式间隙自调装置摩擦限位式间隙自调装置一次调准式间隙调整装置：经过一次完全制动就可以自动调整间隙到设定值的装置。摩擦限位式间隙自调装置楔块式间隙自调装置在制动毂热胀等因素作用下，一次调准式装置容易造成调整过头现象，而导致制动器拖摩甚至车轮抱死现象。阶跃式间隙自动调整装置：经过多次完全制动才可以逐步调整间隙到设定值的间隙自动调整装置。一般采用倒车制动（机会少，制动毂不会过热等）调整的方法进行间隙调整，来避免间隙调整过头。阶跃式间隙自调装置阶跃式间隙自调装置主要部件：自调拉绳、自调拨板、可调顶杆体、调整螺钉。自调拨板每拨一下，调整螺钉转动一个棘齿。凸轮式制动器凸轮式

14、制动器常用于气压制动系，设计成领从蹄式，制动凸轮廓以其轴心中心对称。凸轮式制动器凸轮式制动器等位移制动器：轴线固定的凸轮促动的领从蹄式制动器。两制动碲对制动鼓的制动力矩相等。领碲的助势作用和从碲的减势作用使制动效能高的领碲促动力小于制动效能低的从碲促动力。非中心对称结构导致两碲作用于制动鼓的等效法向合力大小相等，但不在一条直线上，因此这种制动器属于非平衡制动器。凸轮式制动器成为等促动力式制动器，与轮缸促动的领从碲式制动器相同，领碲的制动效能远高于从碲的制动效能。凸轮式制动器凸轮促动力对凸轮中心的力臂随凸轮转角的变化而变化。凸轮对制动碲的促动力随凸轮转角的变化而变化。措施：增加导向槽，使凸轮在导

15、向槽中自由滑动。凸轮式制动器凸轮式制动器的间隙可根据需要进行局部或全面调整。正常制动时，制动调整臂体带动蜗杆绕蜗轮轴线转动，蜗杆又带动蜗轮转动，从而使凸轮旋转，张开制动蹄起制动作用。局部调整制动器间隙时，制动调整臂体（蜗轮蜗杆传动的壳体）固定不动，转动蜗杆，蜗杆带动蜗轮旋转，从而改变凸轮的原始角位置，达到调整目的。全面调整制动器间隙时，还应同时转动带偏心轴颈的支承销。楔式式制动器楔式制动器中两碲的布置可以是领从碲式也可以是双向双领碲式，制动楔本身的促动装置可以是机械式、液压式或气压式。制动碲柱塞调整柱塞滚轮隔离架滚轮制动楔轮缸活塞盘式制动器全盘式固定盘旋转盘钳盘式制动盘制动钳按摩擦副中固定元件

16、结构分为钳盘式和全盘式两种。目前大部分轿车采用前盘（钳式）后鼓制动器组合。钳盘式制动器钳盘式制动器可分为定钳盘式和浮钳盘式两种。钳盘式制动盘制动钳钳盘式制动器的旋转元件是制动盘，固定元件是制动钳。特点：制动钳固定在车桥上，制动盘两侧的制动块用两个液压缸单独促动。定钳盘式制动器定钳盘式制动器丰田王冠汽车前轮制动器定钳盘式制动器间隙调整制动盘正常制动时，密封圈发生弹性变形，解除制动时，密封圈恢复变形，带动活塞一起回位。当制动器间隙过大时，活塞相对密封圈移动，回位时移动部分不可能恢复，移动量即为所调整的间隙量。活塞密封圈能兼起活塞回位弹簧和一次调准式间隙自动调整装置的作用。专用间隙自调装置定钳盘式制

17、动器间隙调整活塞密封圈间隙自调装置对橡胶圈的弹性、耐热等要求较高，且所能保持的间隙较小，彻底解除制动不可靠。活塞支靠在止动盘上，止动盘的位置受限于摩擦环片；止动盘与挡圈之间的间隙为正常的制动间隙。当制动器间隙过大时，活塞带动摩擦环片和止动盘左移，回位时活塞只能在密封弹簧作用下退回到被止动盘限定的新的极限位置。油缸较多，使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通,使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸（特别是外侧油缸）和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。 定钳

18、盘式制动器的缺点定钳盘式制动器难以适应现代汽车的使用要求，逐渐被浮钳盘式制动器所取代。滑动钳盘式摆动钳盘式浮钳盘式制动器按制动钳的运动方式，浮钳式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器，其中滑动钳盘式制动器应用更广。活塞推动活动制动块。油液压力推动制动钳体在导向销上向右运动。制动块压紧制动盘。浮钳盘式制动器滑动钳盘式制动器的特点是：制动钳可以相对制动盘作轴向滑动，只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。浮钳盘式制动器浮钳盘式制动器挡尘盘制动钳体导向销装于转向节的钳支架回位密封圈内、外制动块CA7220前轮浮钳盘式制动器内、外制动块用止动弹簧卡在钳支架上，仅可以轴向移动

19、，解除制动时，被止动弹簧驱动回位。浮钳盘式制动器驻车制动时，在驻车制动杠杆凸轮的推动下，自调螺杆连同自调螺母一直左移到螺母接触活塞底部。带驻车制动的浮钳盘式制动器全盘式制动器全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的，分别称为固定盘和旋转盘，其工作原理与摩擦离合器相似。缺点：散热条件差。盘式制动器与鼓式制动器比较优点一般无摩擦助势作用，制动效能受摩擦系数的影响小，稳定；水稳定性好，浸水后制动效能降低小，且恢复较快；在制动力相同的情况下，尺寸重量较小；制动盘受热后轴向膨胀较小，不会过大的影响制动器间隙；容易实现间隙自动调整；制动盘轴向尺寸小，便于布置在前轮。缺点制动效能低，因此需要较高的

20、管路压力；兼用作驻车制动器时，需要加装复杂的传动装置，用在后轮时受到限制；难以避免尘污和锈蚀。盘式制动器已广泛应用于轿车，但除高性能轿车外，大多只用作前轮制动器，而与后轮鼓式制动器配合使用，以获得高速制动时的方向稳定性。第三节 人力制动系统人力制动系统的制动能源是驾驶员的肌体。按其传动装置的结构形式，人力制动系统有机械式和液压式两种。 机械制动系统目前主要用于驻车制动，因为驻车制动系统必须可靠地保证汽车在原地停驻，并在任何情况下不致自动滑行。这一点只有用机械锁止方法才能实现。 机械制动系统机械制动系统人力液压制动系统主要由制动踏板、制动主缸、制动轮缸和油管等构成。 人力液压制动系统工作过程：踩

21、下制动踏板，制动主缸中产生的高压油液通过油管传到各个轮缸，从而产生制动作用。 汽车制动过程人力液压制动系统制动踏板感（路感）：管路液压和制动器产生的制动力矩与踏板力成线性关系，在制动力达到附着力之前，制动力与踏板力也成线性关系。 人力液压制动系统制动系统传动比：踏板机构杠杆比乘以轮缸直径同主缸直径之比。 传动比越大，获得同样制动力矩所需的踏板力越小，但踏板行程变大。 第六节 制动力调节装置汽车制动时车轮作纯滑移的条件前轮先抱死，汽车失去转向能力；后轮先抱死，汽车在侧向力作用下容易甩尾。制动力系数、侧向力系数 从制动过程的三个阶段看，随着制动强度的增加，车轮几何中心的运动速度因滚动而产生的部分越

22、来越少，因滑动而产生的部分越来越多。1.滑动率滑动率：车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。滑动率的数值说明了车轮运动中滑动成分所占的比例。滑动率s的计算滑动率s的计算纯滚动时 u= 0，s = 0；纯滑动时 w=0， =u，s =100%；边滚边滑时 0 s 100%。2.制动力系数 与滑动率s制动力系数：地面制动力与作用在车轮上的垂直载荷的比值。峰值附着系数滑动附着系数s =15%20% 制动力系数随滑动率而变化侧向力系数：地面作用于车轮的侧向力与车轮垂直载荷之比。 侧向力系数也随滑动率而变化3.侧向力系数 1）制动力系数大，地面制动力大，制动距离短； 2）侧向力系数大，地面可作用

23、于车轮的侧向力大，方向稳定性好； 3）减轻轮胎磨损。 ABS（防抱死制动系统）将制动时的滑动率控制在15%20%之间，有如下优点： 如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑； 如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需要，将会失去转向能力。 由 、 与 s 之间的关系可知，当滑动率 s=100% 时， ，即地面能产生的侧向力FY很小。 什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？为什么弯道要有一定的侧倾角？向内倾还是向外倾？倾角的大小依什么而定？思考车身受到侧向风作用路面侧倾汽车转向行驶平地转向时，离心力Fl由地面侧向力FY平衡。当汽车在倾斜弯道转向时，离心力Fl可由重力的分力平衡。

24、弯道内倾，可以减小所需的地面侧向力；倾角依道路转弯半径和设计车速而定。路面峰值附着系数滑动附着系数 沥青或混凝土路面0.80.90.75 沥青（湿）0.50.70.450.6 混凝土（湿）0.70.7 砾石0.60.55 土路（干）0.680.65 土路（湿）0.550.40.5 雪（压紧）0.20.15 冰0.10.07表4-2 各种路面的平均附着系数（1）路面4.影响制动力系数的因素（1）路面4.影响制动力系数的因素方向稳定性主要是指制动跑偏后轴侧滑前轮失去转向能力制动时汽车的方向稳定性汽车的制动性FXb1FXb1前轮抱死时，Fj的方向与前轴侧滑的方向相反，Fj能阻止或减小前轴侧滑，汽车处

25、于稳定状态。uAABFY2uBOCFj（离心力）1.前轮抱死拖滑制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失FXb2FXb2oFj后轮抱死时，Fj与后轴侧滑方向一致，惯性力加剧后轴侧滑，后轴侧滑又加剧惯性力，汽车将急剧转动，处于不稳定状态。ACBuAuBFY1FY202.后轮抱死拖滑FXb1FXb1FXb2FXb23.前轮抱死或后轮抱死时汽车纵轴线转过的角度 试验是在一条一侧有2.5%横向坡的平直混凝土路面上进行。 为了降低附着系数，使之容易发生侧滑，在地面上洒了水。 试验用轿车有调节各个车轮制动器液压的装置，以控制每根车轴的制动力，达到改变前后车轮抱死拖滑次序的目的，调节装置甚至可使车轮制动器液压为零

26、。试验条件（1）前轮无制动力而后轮有足够的制动力（曲线A）或后轮无制动力而前轮有足够的制动力（曲线B）（2）前、后轮都有足够的制动力，但抱死拖滑的次序和时间间隔不同（3）起始车速和附着系数的影响（4）试验的总结 1）制动过程中，如果只有前轮抱死或前轮先抱死拖滑，汽车基本上沿直线向前行驶，汽车处于稳定状态，但丧失转向能力； 2）若后轮比前轮提前一定时间先抱死拖滑，且车速超过某一数值，汽车在轻微的侧向力作用下就会发生侧滑，路面越滑、制动距离和制动时间越长，后轴侧滑越剧烈。前、后制动器制动力的调节制动过程的三种可能 1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑；稳定工况，但丧失转向能力，附着条件没有充分利用

27、。 2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑；后轴可能出现侧滑，不稳定工况，附着利用率低。 3）前、后轮同时抱死拖滑；可以避免后轴侧滑，附着条件利用较好。前、后制动器制动力的分配比例，将影响制动时前后轮的抱死顺序，从而影响汽车制动时的方向稳定性和附着条件利用程度。一、地面对前、后车轮的法向反作用力z 制动强度当前、后轮都抱死时思考：为什么有些轿车采用前盘后鼓的制动系统配置？制动管路为什么采用交叉布置？“理想”的条件是：前后车轮同时抱死。I 曲线：在各种附着系数的路面上制动时，要使前、后车轮同时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。二、理想的前后制动器制动力分配曲线消去变量1.解析法确定 I 曲线由理想的条件可得1.解析法确定 I 曲线由理想的条件可得思考：I 曲线受哪些因素影响？对特定的汽车是唯一的吗？前后轮同时滑移的条件要使汽车在得到尽