汽车制动系统的原理-ppt.

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1、TOYOTA 汽车机械基础 四川教育学院 汽车应用技术学院 何强 TOYOTA 第十六章 制动系 第一节 概述 TOYOTA 一、定义、作用 汽车制动系是指在汽车上设置的一套（或多 套）能由驾驶员控制的、能产生与汽车行驶 方向相反外力的专门装置。 制动系统的作用是： 使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强 制减速甚至停车； 使下坡行驶的汽车速度保持稳定。 使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在 坡道上)稳定驻车； TOYOTA 二、制动系组成 汽车制动系一般至少有两套独立的制动装 置。它们是： 行车制动装置（脚制动装置），在行车 中使用。一般它的制动器安装在汽车的全 部车轮上。 驻车制动装置（手

2、制动装置），主要用 于停车后防止汽车滑溜。它的制动器可装 在变速器或分动器之后的传动轴上，又称 为中央制动器。 上述两套装置是各种汽车基本的制动装置 。 TOYOTA 重型汽车和经常行驶在山区的汽车，还应增 装紧急制动、安全制动和辅助制动装置。 紧急制动是用独立的管路控制车轮制动器作 为制动系统。 安全制动是当制动气压不足时起制动作用， 使车辆无法行驶。 辅助制动主要用在汽车下长坡时稳定车速， 可减小行车制动器的磨损，其中利用发动机 排气制动应用最广。 TOYOTA 较完善的制动系还具有制动力调节装置、 报警装置、压力保护装置和防抱死装置 (ABS)等附加装置。 制动系中每套制动装置都是由产生

3、制动作 用的制动器和制动传动机构组成。制动器 通常采用摩擦式。 TOYOTA 三、制动系类型 1.按制动器用途分行车制动器、驻车制动器 、辅助制动器。 TOYOTA 2.按制动传动机构的制动力源分 (1)人力式制动系统。单靠驾驶员施加于制 动踏板和手柄上的力作为制动力源的传动机 构。其中又分为液压式和机械式两种，机械 式仅用于驻车制动。 (2)动力式制动系统。利用发动机的动力作 为制动力源，并由驾驶员通过踏板或手柄加 以控制的传动机构。其中又分为气压式、真 空气压式、空气液压式。 (3)伺服制动系统。兼用人力和发动机动力 进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助 力制动系统。 TOYOTA 3.

4、按制动传动机构的布置形式分 (1)单回路制动系。传动装置采用单一的气 压或液压回路，当制动系中有一处漏气（ 油）时，整个制动系统失效。 (2)双回路制动系。所有行车制动器属于两 个彼此隔绝的回路。因而，其中一个回路 失效，还能利用另一回路获得一定的制动 力，从而提高了汽车制动的可靠性和安全 性。 TOYOTA 四、制动装置的基本机构和工 作原理 行驶中的汽车，具有一定的功能。要使它按 需减速停车，路面必须对车轮产生一个阻止 汽车行驶的力，即制动力。这个力的方向与 汽车行驶的方向相反。制动的实质就是将汽 车的动能强制地转化为热能，扩散于大气中 。 一般制动系的基本结构与工作原理，可用一 种简单的

5、液压行车制动系的结构和工作原理 示意图来说明。 TOYOTA 1.基本结构 它由车轮制动器 和液压传动机构 两部分组成。 （1）制动传动 机构由制动踏板 1、推杆2、制动 主缸4和油管5组 成。 TOYOTA （2）车轮制动器主要由旋转部分、固定部分 和张开机构组成。旋转部分是金属的制动鼓8, 它固定于轮毂上和车轮一起旋转。固定部分主 要包括制动蹄10和制动底板11等。制动蹄上铆 有摩擦片9,制动蹄的下端松套在支承销12上， 支承销固定在制动底板上，制动蹄的上端用回 位弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞7上。制动底板 用螺钉紧固在转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘 （后轮上）。张开机构是液压制动轮缸6（又

6、称制动分泵），它用油管5与装在车架上的液 压制动主缸4（亦称制动总泵）相连通。主缸4 中的活塞3可由驾驶员通过踏板1来操纵。 TOYOTA 2.工作原理 制动系统的一般工作原理是，利用固定部分 和旋转部分之间的相互摩擦来阻止车轮的转 动或转动的趋势。 (1)在不制动 时，摩擦片9 的外圆面与 制动鼓8的内 圆面之间有 一定间隙， 使车轮能自 由旋转。 TOYOTA (2)制动时，踩下制动踏板1,推杆2推动主缸活塞3前移 ，制动液的油压升高后，通过油管5进人轮缸6，并推 动轮缸活塞7外移，活塞7推动两制动蹄10外张。此时 制动蹄10绕支承销12转动，使制动蹄上的摩擦片9压 紧在制动鼓8的内圆面上

7、。这样不旋转的摩擦片9对旋 转的制动鼓8产生一个摩擦力矩M，其方向与车轮旋 转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮 与路面间的附着作用，车轮即对路面作用一个向前的 周缘力F。同时，路面也会给车轮一个反作用力Fb， 方向与汽车行驶方向相反。这个力就是车轮受到的制 动力。各车轮上制动力的和就是汽车受到的总制动力 。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使 整个汽车产生一定的减速度，甚至停车。制动力Fb越 大，则汽车减速度也越大。此时汽车的动能转变为热 能并扩散到空气中。 TOYOTA TOYOTA (3)解除制动时，放松制动踏板，在回位弹簧 13的作用下，制动蹄10回到原位。同时蹄鼓

8、间隙得到恢复，因而制动作用被解除。 TOYOTA 3.影响制动力的主要因素 制动力Fb不仅取决于摩擦力矩M，还取决于轮胎 与路面间的附着力F（它等于轮胎上的垂直负荷 G与轮胎和路面间的附着系数的乘积），即 Fb F， 制动力最大只能等于附着力。而M 的大小 决定于轮缸的张力，摩擦因数和制动鼓及制动蹄 的尺寸。 当Fb = F ，时，车轮将被抱死在路面上拖滑。拖 滑使胎面局部严重磨损，在路面上留下一条黑色 的拖印。同时，使胎面产生局部高温，胎面局部 稀化，好象轮胎与路面间被一层润滑剂隔开，使 附着系数下降。因此最大制动力和最短的制动距 离，是在车轮将要抱死而未完全抱死时出现的。 TOYOTA 五

9、、对制动系的要求 1.制动性能好（制动距离小） 评价汽车制动性能的主要指标是：制动距 离、制动减速度、制动力和制动时间。实 际使用中，常以制动距离来间接衡量整车 的制动性能。如在水平良好路面上车速为 30km/h制动时，要求满载轿车和轻型货车 的制动距离不大于7m,中型货车不大于8m, 重型货车不大于12m。室内测试以汽车制 动力的大小来判断汽车的制动性能。 TOYOTA 2.制动稳定性好 汽车的前、后轴制动力分配合理，左右轮上制 动力矩基本相等，制动时不跑偏和侧滑。 3.操纵轻便 即操纵制动系统所需的力不应过大。对于人力 液压制动系，最大踏板力不大于500N（轿车 ）和700N（货车）。踏板

10、行程货车不大于 150mm，轿车不大于120mm 。 4.制动可靠性好 制动系各零部件工作可靠，采用双回路系统。 制动系统应设有必要的安全设备和报警装置。 TOYOTA 5.制动热稳定性好 制动器摩擦片的抗热衰退性能力要高，受热 恢复快。 6.制动水稳定性好 摩擦片浸水后恢复摩擦系数的能力要好。 7.对挂车的制动 要求挂车的制动作用略早于主车，挂车自 动脱挂时能自动进行应急制动。 TOYOTA 第二节 车轮制动器 TOYOTA 制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动 或运动趋势的部件，一般制动器都是通过其 中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使 旋转元件的旋转角速度降低，同时依靠车轮 与地面的

11、附着作用，产生路面对车轮的制动 力以使汽车减速。 凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦 而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器 。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和 盘式两大类。鼓式摩擦副的旋转元件为制动 鼓，其工作表面是圆柱面；盘式摩擦副的旋 转元件是制动盘，其工作表面是圆盘的端面 。 TOYOTA 旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力 矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称 为车轮制动器，一般用于行车制动器。 旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制 动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的 制动器称为中央制动器，一般用于驻车制 动器。 TOYOTA 一、鼓式制动器 鼓式车轮制动器有内张型和外束

12、型， 前者以制动鼓的内圆柱面为工作表面 ，在汽车上应用广泛。 （只有极少数 汽车的驻车制动器采用外束型，即制 动鼓的工作表面是外圆柱面）。 TOYOTA 由于制动蹄张开机构的形式，张开力作用点 和制动蹄支承点的布置方面的不同，使得制 动器的工作性能也不同。按制动时两制动蹄 对制动鼓作用的径向力是否平衡，鼓式制动 器可分为三种： 简单非平衡式（领从蹄式） 平衡式（双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄 式） 自动增力式（单向自增力式和双向自增力式 ） TOYOTA 1.简单非平衡式制动器 简单非平衡式（领从蹄式）制动器按其两 蹄张开的力源不同，分为液压张开式（轮 缸式）和气压凸轮张开式两种。 TOYOT

13、A 1）液压张开式 BJ2020 型汽车后 轮采用的 液压张开 式制动器 ，由旋转 部分、固 定部分、 张开机构 和定位调 整机构组 成。 TOYOTA A.结构 TOYOTA 结构特点是 两制动蹄的 支撑点都位 于蹄的一端 ，两支撑点 与张开力作 用点的布置 都是轴对称 式；轮缸中 两活塞的直 径相等。 TOYOTA 沿箭头方向看去，制动蹄1的支承点3在其前 端，制动轮缸6所施加的促动力作用于其后 端，因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动 鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄 称为领蹄。与此相反，制动蹄2的支承点4在 后端，促动力加于其前端，其张开时的旋转 方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这

14、种属 性的制动蹄称为从蹄。 当汽车倒驶，即制动鼓反向旋转时，蹄1变 成从蹄，而蹄2则变成领蹄。这种在制动鼓 正向旋转和反向旋转时，都有一个领蹄和一 个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。 TOYOTA B.工作原理 当踩下制动踏板，制动液被压入轮缸19， 推动制动轮缸活塞5向两端移动，而通过活 塞顶块6推动两制动蹄压向制动鼓，使蹄与 鼓之间产生摩擦力，实现汽车制动。 松开制动踏板，制动蹄在回位弹簧4、10的 作用下回到原位，制动液流回主缸，制动 即被解除 TOYOTA C.制动助势与制动减势 相同的张 力Fs 法向反力 Fn1和Fn2 切向反力 Ft1和Ft2 支撑反力 S1,S2 TOYOTA

15、 制动时，制动蹄1和4是在相同的张力Fs作 用下张开的，两蹄分别绕各自的支承点2和3 向外偏转到紧压在制动鼓5上。与此同时， 制动鼓对两制动蹄分别作用有法向反力Fn1 和Fn2,及相应的切向反力Ft1和Ft2（摩擦力 ）。假设这些反力都集中作用于摩擦片的中 央，两蹄上的这些力分别由其支点的支撑反 力S1,S2所平衡。 TOYOTA 设车轮旋转方向如图所示，则前制动蹄1所受 的摩擦力 Ft1形成的绕支点2的力矩与张开力 Fs所形成的绕支点2的力矩是同向的。因此 Ft1作用的结果是使前制动蹄1对制动鼓的压 紧力Fn1增大，从而也使摩擦力Ft1增大，称 这一作用为“助势”作用，制动蹄1称为助势蹄 或转紧蹄。而后制动蹄4所受的摩擦力Ft2作 用却相反，Ft2和Fs绕支点3形成的力矩是反 向的, Ft2有使制动蹄4离开制动鼓的倾向，蹄 对鼓的压紧力Fn2减小，从而也使摩擦力Ft2 也减小，即起了“减势”作用，相应地称之为减 势蹄或转松蹄。 TOYOTA 结论 由上可知，虽然蹄1和蹄4所受的张力Fs相等， 但两蹄所受到制动鼓的法向力却不相等，即 Fn1 Fn2 ,相应的有Ft1Ft2，故两制动蹄对制 动鼓所施加的制动力矩是不相等的。在其他条 件相同的情况下，助势蹄的制动力矩约为减势 蹄的2-2. 5倍。凡制动鼓所受来自两蹄的法向