工程机械及车辆(9)

内容回顾转向系的组成与功用转向操纵机构转向器转向传动机构转向盘转向轴蜗杆曲柄转向垂臂转向纵拉杆转向节臂左梯形臂转向横拉杆右梯形臂第七章轮式底盘制动系制动系的功用制动系组成与工作原理制动系基本要求制动器类型蹄式制动器盘式制动器制动传动机构制动系的功用和类型W1：车辆在行驶过程中为什么需要制动？W2：车辆在进行停放时为什么需要制动？W3：车辆在下坡行驶时为什么需要制动？

车辆上用以使外界(主要是路面)在车辆某些部分(主要是车轮)施加一定的力（制动力），从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统，简称制动系。行车制动系统（脚制动）辅助制动系统驻车制动系统（手制动）行车制动系统驻车制动系统辅助制动系统制动轮缸制动主缸制动系的组成与工作原理制动系制动器制动传动机构制动踏板制动蹄制动鼓制动系的组成与工作原理制动系非制动状态：与制动鼓间产生环形间隙两制动蹄回位弹簧车轮和制动鼓自由旋转制动系制动状态：制动主缸活塞驾驶员踩下踏板推杆制动轮缸活塞制动液绕支承销旋转制动蹄压紧力制动鼓摩擦作用

产生摩擦力矩附着作用

产生周缘力反作用力产生制动力制动力矩制动系组成与工作原理

附着系数主要取决于地面的抗剪切强度，地面的抗剪切强度又受湿度变化的影响，地面越潮湿，车轮与地面之间的附着系数越低，在泥泞路面和水面上附着系数降到最低。

制动力

的大小由什么因素所决定？车轮对地面的附着系数前轮抱死后轮抱死

抱死：当制动力达到其极限值时，摩擦力矩再增加也不能使制动力增大，此时车轮将不再滚动，只沿路面滑移，在路面上形成“拖印”。车辆行驶稳定性差轮胎磨损加快抱死的危害性制动距离并非最短ABS防抱死系统滑移率：轮速=车轮转速×车轮半径在非制动状态（滑移率为0）下，制动附着系数等于0；在制动状态下，滑移率达到最优滑移率时，制动附着系数最大，在此之前的区域为稳定区域；之后，随着滑移率的增大制动附着系数反而减少，侧向附着系数下降更快，进入不稳定区域，特别是当滑移率为100%时，侧向附着系数接近于0，车辆不能承受侧向力，进入危险状态。ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死系统由车轮轮速传感器、ECU、制动压力调节装置等组成。自动控制过程中，必须连续测量车轮运动是否稳定，应通过调节制动压力（加压、减压和保压）使车轮保持在制动力最大的滑转范围内。思考题：车速如何确定？制动器的分类液力制动器或电涡流制动器制动器机械摩擦式制动器只用于辅助制动系统蹄式制动器优点：制动效能高；造价低。缺点：制动效能不稳定；间隙无法自动调整；抗水衰退能力差。带式制动器优点：结构简单,便于安装。缺点：制动效能低，制动不够平顺且操纵比较费力。盘式制动器优点：制动效能稳定；结构小巧；散热性和抗水衰退能力好。缺点：制动效能低，造价高。制动系基本要求

轮式车辆制动系应满足以下要求：足够的制动力和可靠性；制动稳定性要好。制动稳定性包括热稳定性、水稳定性和方向稳定性三种；前两点指制动器重复多次制动后发热或浸水后摩擦系数下降，其制动性能衰退率要小，且衰退能较快恢复，即摩擦衬面材料应具备大而稳定的摩擦系数，并且耐磨。后一点指车辆前后桥制动力分配合理，左右制动力均衡，防止制动跑偏。操纵轻便、灵敏；制动时制动力能迅速而平稳地增加，解除制动时迅速彻底，无自刹现象；散热性能良好、结构简单、调整维修方便、工作噪音小和使用寿命长。蹄式制动器（鼓式制动器）

蹄式制动器既可用于车轮制动器，也可以用于中央制动器。蹄式制动器按结构不同，可分为非平衡式、平衡式和自动增力式3种。按照使制动蹄张开的装置，蹄式制动器有3种类型，液压轮缸式、凸轮式和楔块式。液压轮缸张开的蹄式制动器

（一）非平衡式制动器

设车轮逆时针旋转，制动器工作时，制动蹄1、2在轮缸相等的张开力P作用下，压到制动鼓上，制动鼓即对两制动蹄产生法向反作用力N1和N2及相对应的切向摩擦力fN1和fN2。为了简化起见，假设这些力都集中作用于摩擦片的中央。制动蹄的转动方向与制动鼓的旋转方向一致的制动蹄，称为紧蹄或助势蹄或领蹄，如图中的蹄1。制动蹄的转动方向与制动鼓的旋转方向相反的制动蹄，称为松蹄或减势蹄或从蹄，如图中的蹄2。虽然两蹄所受张开力相等，但受到制动鼓的法向反力却不等，故两蹄对制动鼓的制动力矩不相等，从而造成制动鼓受力不平衡，其差值由轮毂轴承承受，故称为非平衡式制动器。液压轮缸张开的蹄式制动器

（一）非平衡式制动器

当车辆倒车时实现制动，虽然由于摩擦力方向改变，蹄1成为松蹄，蹄2变为紧蹄，但制动器的制动效能同前进时一样，这种特点称为对称。该制动器优点：结构简单可靠，制动效能对称，调整方便。缺点：两蹄片法向压力不等，磨损不均，轮毂轴承承受附加载荷；一蹄为松蹄，制动效能较差。为了弥补磨损不均匀的缺点，有的车辆采取使两蹄片长短不等或将制动缸做成差级式的，以便在车辆前进行驶制动时，使两蹄片单位压力接近相等。液压轮缸张开的蹄式制动器

（二）平衡式制动器

该制动器也被称为双领蹄式制动器。蹄1支点在下端，蹄2支点在上端，每蹄各有一个直径相同的单活塞制动轮缸，它们按中心对称布置。当制动鼓逆时针旋转制动时，两蹄均为紧蹄。当制动鼓顺时针旋转制动时，两蹄均为松蹄，此时制动性能显著下降。该制动器为非对称平衡式，只能和对称式制动器配合使用，以保证倒车时有足够的制动效能。1、非对称平衡式制动器液压轮缸张开的蹄式制动器

（二）平衡式制动器

采用成对制动轮缸，两蹄的两端均为浮式支承，制动鼓正、反转时支承位置变更，其结构既按轴对称，又按中心对称布置。该制动器进、倒车制动时，两蹄都是紧蹄，而且制动效能相等，故称为对称平衡式制动器。该制动器优点是：制动效能较高、作用力平衡、衬片磨损均匀。缺点是：两个制动轮缸，结构略复杂。2、对称平衡式制动器液压轮缸张开的蹄式制动器

（三）自动增力式制动器

两制动蹄的下端靠可调整间隙的顶杆浮动地连接着。蹄2上端由销支承。当制动鼓逆时针旋转制动时，蹄1受轮缸张力作用，压紧在制动鼓上，为一般紧蹄。其下端通过顶杆将蹄1因助势作用增大的推力传给蹄2，该力比轮缸张力大得多，因此同样是紧蹄的蹄2所产生的制动力矩比一般紧蹄更大，制动效能比前述几种均高，蹄2称为增力紧蹄。1、非对称自动增力式制动器液压轮缸张开的蹄式制动器

（三）自动增力式制动器

支承销位于张开装置的上方，两制动蹄都是浮动的，无固定铰支点。当制动鼓正、反转制动时，支承销交替为两蹄的支点，则两蹄交替为紧蹄和增力紧蹄，制动效能高，并且相等，故为对称自动增力式制动器。自动增力式制动器的制动力矩对摩擦系数的变化过于敏感，因而对摩擦材料的稳定性要求高；制动力矩随操纵力的增加而增长急速，制动平顺性差。因此非对称自动增力式制动器在工程机械中极少采用。对称式的也只用在一些不宜采用加力器而又要求较大制动力矩的车辆。2、对称自动增力式制动器

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）轻型车辆前轮（单向）部分工程机械

各种车辆

几种轮缸式制动器的比较制动平顺性最差较差一般最好凸轮张开蹄式制动器

采用液压轮缸式的制动器，其张开力的大小与活塞直径和油压成比例，而与活塞行程无关（即两侧的张开力在活塞直径和油压相等的情况下，总是保持相等）。凸轮张开式制动器的制动蹄是由定轴上的凸轮张开的，凸轮是以轴心为对称的，只能绕固定的轴线转动而不能移动。凸轮张开式制动器，除张开装置外其余部分结构与液压轮缸的非平衡式基本相同。若摩擦片是新的，且两蹄片和制动鼓的间隙又调节的一样，若制动鼓逆时针旋转并制动时，摩擦力会使左侧张开力下降，压紧力增加，右侧张开力增加，压紧力下降。因此新装的制动衬片在制动时受力不平衡，为不平衡式制动方式。但使用过程中最初压紧力大的蹄片磨损较快，经磨合后制动，凸轮虽然将两制动蹄推出相同的行程，左侧张开力更小于右侧张开力，从而使左侧压紧力逐渐下降到与右侧压紧力相等，该制动器便由非平衡逐渐达到平衡，通常认为这种制动器为平衡式。盘式制动器

盘式制动器按其结构分为全盘式和钳盘式两类。它们的旋转元件都是以端面为工作表面的圆盘（制动盘）。全盘式制动器的不旋转元件是端面上铆有摩擦片的圆盘，有干式和湿式（强制冷却）。钳盘式的固定元件是位于制动盘两侧一对或数对面积不大的摩擦衬块。钳盘式制动器一般适用在轿车和轻型车辆中，而全盘式则在重型车辆中广泛应用。制动盘制动钳固定盘旋转盘钳盘式制动器

制动钳固定在桥壳凸缘上；制动盘固装在轮毂上；摩擦衬块由钢板热压粘合摩擦材料制成，并通过导向销悬装在制动钳的壳体上，并可沿销轴向移动；夹钳壳体即为轮缸的缸体，内装活塞；轮缸壁上嵌有矩形截面的橡胶密封圈；夹钳体内开有油道，由转动机构液压管路供液压油与轮缸。钳盘式制动器

制动时，油液被压入轮缸，活塞推动摩擦块紧压在制动盘上产生制动作用。此时，矩形橡胶密封圈的内圆表面在摩擦力作用下随活塞的移动产生变形。当油压消除，制动解除时，活塞仅靠密封圈的弹性回位。摩擦块磨损后与制动盘的间隙增大，活塞的移动行程大于密封圈的最大变形时，活塞相对密封圈产生超前移动。由于密封圈的弹性复位为定值，从而自动地保持摩擦块与制动盘之间的原始间隙不会因摩擦块磨损而增大，从而补偿了摩擦块的磨损。所以，橡胶密封圈起到密封、回位和自动补偿间隙的作用。钳盘式制动器

钳盘式制动器按结构可分为两种。一种为固定钳式（图a），制动钳固定，制动盘两侧对称设置油缸，结构刚性好，但比较复杂，工作油温较高。另一种为浮动式，根据浮动元件不同可分为制动盘浮动和夹钳浮动。夹钳浮动又分为滑动钳盘式（图b）和摆动钳盘式（图c）。浮动式结构只需单侧设油缸，结构简单、体积小等特点，但刚性较差且制动时噪声大，故采用较少。定钳盘式滑动钳盘式摆动钳盘式优点：结构紧凑，摩擦片磨损均匀，适用寿命长；制动盘对摩擦片无摩擦增势作用，制动效能受摩擦系数的影响较小，因此，制动器的稳定性较好；由于无摩擦增势作用，所产生的制动力矩仅与分泵油压成比例，制动力矩的增长较平稳，制动平顺性较好；浸水时，制动效能降低很少，且出水后只需要一两次制动即可恢复，具有良好的排水性能（大众的制动盘水膜自动清除功能）；盘式制动器结构简单，保养修理方便，且由于制动器暴露在大气中，故具有良好的通风、散热性能；缺点：对摩擦材料的要求较高，因其摩擦面积较小，故操纵油压比蹄式的要高，这就使得单位压力较大，故用一般摩擦材料极易磨损；由于没有增势作用，需要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；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盘式制动器的优缺点盘式制动器的优缺点思考题1、为何货车或重型卡车采用鼓式制动器？2、为何前轮驱动车辆前轮盘刹直径大于后轮盘刹直径？制动盘的其它形式通风盘式：通风刹车盘内部是中空的，冷空气可以从中间穿过进行降温，一般多用于民用车的前轮刹车盘。圆周上有许多通过圆心的空洞，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，因此比普通盘式散热效果好很多。打孔通风盘式：打孔通风盘是在通风盘基础上对盘面进行打孔，最大程度保证空气流通，降低热衰减（汽车的刹车系统在一定次数的制动后，刹车片的温度升高，在达到一定的工况温度后，刹车系统的制动效果达到最佳，但超过了限制的最高温度，制动效果会越来越差，这个现象就是刹车的热衰减）。制动盘的其它形式陶瓷刹车盘：非普通陶瓷，是在1700°高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷。具有重量轻（意味着车辆非悬挂重量减轻，能提高车辆操纵水平）、耐热效果好（能有效而稳定的抵抗热衰退）、寿命长（正常情况下终生免更换，而普通的铸铁刹车盘一般用上几年就要更换）等优点。制动盘的其它形式安全辅助类系统1、TCS（TractionControlSystem）牵引力控制系统，也称ASR（AccelerationSlipRegulation），ABS的升级版，使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力。通过检测4个车轮的速度和方向盘