制动系统的作用、组成及工作原理

PAGE17PAGE3第页教学目标知识目标：掌握制动系统的作用、组成及工作原理；掌握鼓式、盘式制动器的结构、工作原理及各自的应用；掌握液压制动传动装置结构；了解制动力调节装置的结构和工作原理；了解防抱死制动系统工作原理；掌握制动器的拆装、检查、调整要领。能力目标：能够拆装、检查制动器素质目标：教学重点制动系统的作用、组成及工作原理教学难点制动器的工作原理教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时教学内容与教学过程设计注释单元十一离合器〖理论知识〗一、制动系统概述1.制动系统的组成、类型与性能要求1）制动系统的组成制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器四部分组成。2）制动系统的类型（1）按所起作用分类。制动系统分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。（2）按制动操纵能源分类。制动系统分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。（3）按制动能量的传输方式分类。制动系统分为机械式、液压式、气压式、电磁式和综合式等。3）制动系统的性能要求（1）制动系统应具有良好的制动效能。（2）制动系统应操纵轻便。（3）制动系统应具有良好的稳定性。（4）制动系统应具有良好的制动平顺性。（5）制动系统应具有良好的散热性。（6）挂车的制动系统还要求挂车的制动作用略早于主车；挂车自行脱挂时能自动进行应急制动。2.行车制动系统的构造和工作原理1）行车制动系统的构造行车制动系统是使行驶中的汽车减速甚至停车的装置,其基本组成如图20-1所示。图20-1行车制动系统基本组成2）行车制动系统的工作原理3.驻车制动系统的组成与工作原理驻车制动系统由操纵杆、平衡杠杆、拉绳、制动器等组成。其操纵方式为机械式,制动时,靠驾驶员拉动操纵杆,通过钢丝拉索,使驻车制动器产生制动作用。二、行车制动器1.鼓式车轮制动器在制动过程中,因制动蹄绕支承销转动与轮鼓旋转方向相同,在制动鼓上压得更紧,起到增势作用的称为“增势蹄”或称“领蹄”。如制动蹄绕支承销转动与轮鼓旋转方向是反方向的,有使制动蹄离开制动鼓的趋势,起着减势作用的称为“减势蹄”或称“从蹄”。根据制动过程中两制动蹄产生制动力矩的不同,鼓式制动器可分为领从蹄式、单向双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式和双向自增力式等,如图20-4所示。图20-4各种鼓式制动器的示意图1）简单非平衡式车轮制动器（1）制动原理。汽车行驶中不需要制动时,制动踏板处于自由状态,制动主缸无制动液输出,制动蹄在回位弹簧4的作用下压靠在制动轮缸活塞上,制动鼓的内圆柱面与摩擦片之间保留一定间隙,制动鼓可以随车轮一起旋转.（2）制动蹄的增势和减势。制动时,制动轮缸内压力油推动制动轮缸活塞向外移动,对前、后两制动蹄施加大小相等的作用力F1和F2,迫使两制动蹄抵靠到制动鼓上；随同车轮一起转动着的制动鼓对制动蹄作用有法向反力FY1和FY2,切向反力FX1和FX2（即制动鼓对制动蹄的摩擦力）。当制动鼓逆时针方向旋转时,前制动蹄1所受的力FX1的方向朝下,后制动蹄6所受的力FX2的方向朝上,为简化起见,假设这些力的合力是作用于摩擦片5的中央。前蹄上的力FX1与推力F1所造成的绕支承销7的力矩是同方向的,因而使左蹄在制动鼓上压得更紧,起到增势的作用；后蹄上的力FX2与推力F2绕支承销的力矩是反方向的,起着减势的作用。因这两个作用力不能互相平衡,故称为非平衡式制动器。2）平衡式车轮制动器（1）单向增势平衡式制动器在制动鼓正向旋转时,两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄制动器,这种制动器的特点是两个制动蹄各用一个单活塞式轮缸,且两套制动蹄、制动轮缸、偏心制动销和调整凸轮等在制动底板上的布置是中心对称的。（2）双向增势平衡式制动器。将对称的两个轮缸内装入两个双向活塞,则两制动蹄既是支承点又是张开力的作用点。支承点、张开力作用点可随制动鼓旋转方向不同而相互转换,即可使汽车前进或倒车制动时均得到相同且较高的制动效能。3）自动增力式车轮制动器自动增力式制动器的原理是将两蹄用推杆浮动连接,利用液压张开力促动,使两蹄产生增势作用,还充分利用前蹄的增势推动后蹄,使总摩擦力矩进一步增大。自动增力式车轮制动器可分为单向（单活塞）式和双向（双活塞）式两种。2.盘式车轮制动器1）钳盘式制动器（1）浮钳盘式制动器。这种浮钳盘式制动器具有热稳定性好和水稳定性好的优点,且结构简单、造价低廉。浮钳的结构还有利于整个制动器靠近车轮轮辐布置,使转向主销的小端点外移,实现负偏移距（即指主销地点在车轮接地点的外侧）,提高汽车抗制动跑偏能力。（2）定钳盘式制动器。2）盘式制动器的特点（1）盘式制动器具有以下优点。①散热能力强,热稳定性好。受热后,制动盘只在径向膨胀,不会影响制动间隙。②抗水衰退能力强。受水浸后,在离心力作用下被很快甩干,摩擦片上的剩水也由于压力高而容易挤出,一般仅需要1~2次制动后即可恢复正常。③制动时的平顺性好。④结构简单,维修方便。⑤制动间隙小,便于自动调节。(2）盘式制动器的缺点如下。①制动时无助势作用,故要求管路液压较高。②防污性差,制动摩擦片磨损较快。三、驻车制动器1.中央驻车制动器制动鼓通过螺栓与变速器输出轴的凸缘盘连接在一起,制动底板固定在变速器输出轴轴承盖上,两制动蹄通过偏心支承销支承在制动底板上,其上端装有滚轮,在回位弹簧的作用下,滚轮抵靠在凸轮的两侧,凸轮轴支承在制动底板的上部,轴外端与摆臂连接,摆臂的另一端与穿过压紧弹簧的拉杆相连,拉杆再通过摇臂、传动杆与驻车制动杆相连。驻车制动时,将驻车制动杆上端向后拉动,则制动杆的下端向前摆动,传动杆带动摇臂顺时针转动,拉杆则带动摆臂顺时针转动,凸轮轴亦顺时针转动,凸轮则使两制动蹄以支承销为支点向外张开,压靠到制动鼓上,产生制动作用。当制动杆拉到制动位置时,锁止棘爪嵌入齿扇上的棘齿内,起锁止作用。2.鼓式驻车制动器这种驻车制动机构通常设置在后轮鼓式制动器中,与脚制动器共用一套制动摩擦片。操纵机构通过驻车制动器拉索拉动制动蹄操纵杆绕支点转动,并通过驻车制动蹄支柱推动两制动摩擦片外张,压住后制动鼓,起到驻车制动的作用。3.盘鼓式驻车制动器盘鼓式驻车制动器是将一个作为行车制动器的盘式制动器和一个作为驻车制动器的鼓式制动器组合在一起。双作用制动盘的外缘盘作盘式制动器的制动盘,中间的鼓部作鼓式制动器的驻车制动鼓。四、液压制动系统1.制动主缸制动主缸属于单向作用活塞式液压缸,它的作用是将踏板机构输入的机械能转换成液压能。制动主缸分单腔和双腔式两种,分别用于单回路和双回路液压制动系统。2.制动轮缸制动轮缸的作用是将从制动主缸输入的液压能转变为机械能,以使制动器进入工作状态。制动轮缸有单活塞式和双活塞式两种。单活塞式制动轮缸主要用于双领蹄式和双从蹄式制动器,而双活塞式制动轮缸应用较广,既可用于领从蹄式制动器,又可用于双向双领蹄式制动器及双向自增力式制动器。3.真空助力器1）真空助力器的结构真空助力器主要由真空伺服气室和控制阀组成,如图20-21（a）所示。真空伺服气室由前壳体1和后壳体19组成,两者之间夹装有真空伺服气室膜片20,将伺服气室分成前、后两腔。前腔经真空单向阀9通向发动机进气歧管(即真空源),外界空气经过滤环11和毛毡过滤环14滤清后进入真空伺服气室后腔。真空伺服气室膜片座8的毂筒中装有控制阀6。控制阀由空气阀10和真空单向阀9组成,其结构图部分放大后如图20-21（b）、（c）所示,空气阀与控制阀推杆12固装在一起,控制阀推杆利用调整叉13与制动踏板机构连接。真空伺服气室膜片座8上有通道A和B,通道A用于连通真空伺服气室前腔和控制阀,通道B用于连通伺服气室后腔和控制阀。真空伺服气室工作时产生的推力同踏板力一样,直接作用在制动主缸推杆2上。图20-21真空助力器2）真空助力器的工作原理4.真空增压器1）真空增压器的结构真空增压器主要由真空伺服气室、控制阀和辅助缸三部分组成。2）真空增压器的工作原理图20-24真空增压器工作原理示意图五、制动力调节装置1.限压阀限压阀是一种最简单的压力调节阀,串联于液压或气压制动回路的后制动管路中。限压阀的作用是当前、后制动管路压力p1和p2由零同步增长到一定值后,自动将p2限定在该值不变,避免后轮抱死。2.比例阀(P阀)比例阀(又称P阀)的作用是当前、后制动管路压力p1与p2同步增长到一定值ps后,自动对p2的增长加以节制,也就是使p2的增量按一定比例小于p1的增量。比例阀与限压阀的区别在于当制动管路压力达到ps以后,输入与输出的压力按一定比例增长,使实际制动管路压力分配曲线更接近于理想曲线。因此比例阀比限压阀更能充分发挥后轮的制动力。3.感载阀液压制动系统用的感载阀有感载限压阀和感载比例阀两种,其特性曲线如图20-28所示。图20-28液压感载阀特性曲线1）感载比例阀2）感载限压阀4.惯性阀(G阀)惯性阀(又称G阀)的作用是根据汽车制动时作用在重心上的惯性力自动调节制动力在前、后轮上的分配。1）惯性限压阀惯性限压阀的结构如图20-31所示。惯性限压阀内有一个惯性球2,惯性球起作用时其支承面相对于水平面的仰角θ必须大于零。汽车在水平路面上时,θ应为10°～13°。通常惯性球在其本身重力作用下处于下极限位置,并将阀门4推到与阀盖5接触,使得阀门与阀座3之间保持一定的间隙。此时进油口A与出油口B连通。图20-31惯性限压阀的结构2）惯性比例阀惯性比例阀的结构如图20-32所示。惯性比例阀的阀座8位于惯性球7的前方,惯性球兼起阀门作用。阀体上部有两个同心但直径不等的油腔E和G,E腔与出油口B连通,而G腔通过油道H与进油口A连通。E腔中直径较大的第一活塞2与G腔中直径较小的第二活塞4组成差径活塞组。图20-32惯性比例阀的结构5.组合阀一些新车型上装有制动压力调节组合阀,其外形如图20-33所示。它由锻造铝合金制成,设置在汽车前舱的左侧、制动主缸的下方。组合阀有三个出口,从主动主缸出来的制动液通过这些出口分别通往前、后制动轮缸。组合阀由压差阀(D阀)、比例阀(P阀)、旁通阀(B阀)和制动信号灯开关等组成。图20-33制动压力调节组合阀外形图六、防抱死制动系统1.ABS相关理论基础汽车从纯滚动到抱死拖滑的制动过程是一个渐进的过程,经历了纯滑动、边滚边滑和纯滑动三个阶段。为了评价汽车车轮滑移成分所占比例的多少,常用滑移率s来表示,其定义如下s=u－uw/u×100%=u－rω/u×100%式中,u为车速；uw为车轮速度；ω为车轮滚动角速度；r为车轮半径。2.ABS组成ABS主要由轮速传感器、电子控制器和液压调节器三部分组成。3.ABS工作过程1）常规制动常规制动过程中,ABS系统不工作。电磁线圈中无电流通过,柱塞10处于如图20-37所示的位置。此时制动主缸6与制动轮缸直通,制动主缸的制动液直接进入制动轮缸,制动轮缸压力随制动主缸压力而增减。此时回油泵也不需工作。图20-37循环调压式ABS常规制动过程2）减压过程轮速传感器检测到车轮有抱死信号时,ECU即向电磁阀线圈5通入一个较大电流,柱塞10移到上端。此时制动主缸与制动轮缸的通路被切断,电磁阀将制动轮缸与回油通道或储液室接通,轮缸中制动液经电磁阀流入储液室,制动轮缸压力下降。与此同时,驱动电动机起动,带动回油泵工作,把流回储液器的制动液加压后输送到制动主缸,为下一个制动周期做准备。3）保压过程当轮速传感器发出抱死危险信号较弱时,ECU向电磁阀线圈通入一个较小的保持电流(约为最大电流的1/2)时,柱塞移到如图20-39所示的位置。此时制动主缸、制动轮缸和回油孔相互隔离密封,制动轮缸中的制动压力保持一定。图20-39循环调压式ABS保压制动过程4）增压过程当压力下降后车轮加速太快时,柱塞又回到初始位置。此时,ECU便切断通往电磁阀的电流,制动主缸和制动轮缸再次相通,制动主缸中的高压制动液再次进入制动轮缸,使制动压力增加。车轮又趋于抱死状态。〖小结〗1.汽车用车轮制动器分为鼓式和盘式两种。它们的区别在于前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓,其圆柱面为工作表面；后者的摩擦副中的旋转元件为圆盘状制动盘,其端面为工作表面。2.鼓式车轮制动器一般可分为简单非平衡式、平衡式和自动增力式三种。钳盘式制动器根据工作方式不同,有定钳盘式和浮钳盘式两种结构类型。3.驻车制动器按其安装位置分为中央制动式和车轮制动式。4.汽车制动系统中设置了各种制动力调节装置,使前、后轮制动