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1、第12章 汽车制动系,主编 贺大松,学习目标： 掌握制动系的功用、组成和分类。熟悉制动器、制动传动装置的类型。 掌握车轮制动器的构造和工作情况 掌握液压制动传动装置的结构和工作原理 掌握气压制动传动装置的结构和工作原理 了解真空增压装置的组成、结构及其工作原理,12.1 制动系概述 汽车制动系是汽车安全行驶的保障。在宽阔平坦、车流、人流少的路况中，在保证安全行驶的前提下，可以提高汽车行驶速度，从而提高运输效率和经济效益；在进入弯道、路面不平、两车交会，遇到障碍物时，汽车要能在尽可能短的距离内降低车速或停车；在长下坡时，要求能将车速控制在安全范围内；对停驶的车辆，特别是在坡道上停驶的车辆，要保证
2、驻留原在不动。因此，在汽车上设置有制动系。 12.1.1 制动系的功用、组成与分类 1制动系功用与组成 （1）制动系功用 汽车制动系统的功用是根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车，下坡行驶限制车速，以确保行车安全，并保障汽车停放可靠，不能自动滑移。,（2）制动系的基本组成 为了完成制动系的功用，现代汽车上一般设有以下几套各自独立的制动系统： 1）行车制动系统 行车制动系主要用于汽车行驶时的减速和停车。一般通过液压或气压将踏板力传到制动器，利用制动器内旋转件与固定件之间的机械摩擦作用，使旋转的车轮减速或停止转动。制动器安装在车轮上，由驾驶员用脚操纵。 2）驻车制动系统 驻车制动装置主要用于停车
3、后防止汽车滑溜。驾驶员用手操纵。 3）紧急制动装置、安全制动装置、辅助制动系统 紧急制动装置用独立的管路控制车轮制动器，作为备用装置，当行车制动装置失效时，保证汽车仍能实现减速或停车。 安全制动装置是当制动气压不足时起制动作用，使汽车不能行驶。 辅助制动系统是汽车下长坡时用以稳定汽车行驶车速、减轻行车制动器的磨损而设置的。,4）制动力调节装置、报警装置、压力保护装置 制动装置一般由四个部分组成。 1）供能装置 如气压制动系的空气压缩机，液压制动系中人体。 2）控制装置 包括产生制动作用，控制制动效果的各种部件，如制动踏板。 3）传动装置 将驾驶员或其他力源的作用力传到制动器，同时操纵制动器工作
4、。常用的有液压制动系和气压制动系，如液压制动系操纵机构包括制动主缸、真空增力装置、液压管路、制动轮缸等。 4）制动器 制动器是制动系中用以产生阻碍车轮转动或转动趋势的部件。汽车制动器有两种，分别是鼓式制动器和盘式制动器。,2制动系类型 按制动能量的传输方式分为机械式、液压式、气压式；按制动能源分为人力式、动力式、伺服式；按制动系统回路分为单回路、双回路等；按制动系功用分为行车制动系统、驻车制动系统、辅助制动系统。,12.1.2 制动装置的基本结构与工作原理 1基本结构 一般汽车制动系的基本结构和工作原理可用图12-1所示的简单液压制动系示意图来说明。液压制动系由液压操纵机构和鼓式车轮制动器两部
5、分组成。操纵机构包括踏板、主缸、 推杆、油管等部件；制动器主要由制动轮缸6、制动鼓8、制动蹄10、制动底板11、制动蹄回位弹簧13等部件组成。制动底板11是固定不动的，其上装有摩擦片9的制动蹄10、制动 轮缸6和制动蹄回位弹簧13等部件。制动蹄10下端通过偏心支承销12安装在制动底板上，上端用制动蹄回位弹簧13拉紧靠在轮缸活塞7上。制动轮缸6通过油管5与装在车架上的制 动主缸4相通。制动鼓与制动蹄摩擦片之间间隙的调整依靠偏心支承销12。,图12-1制动系统工作原理图1制动踏板2推杆3主缸活塞4制动主缸5油管6制动轮缸7轮缸活塞8制动鼓9摩擦片10制动蹄11制动底板12偏心支承销13制动蹄回位弹
6、簧,2工作原理 不制动时，制动蹄摩擦片的外圆面与制动鼓的内圆面保持一定的间隙，使车轮能自由旋转。制动时，驾驶员踩下制动踏板1推动推杆2和主缸活塞3，使制动主缸4内的油液产生一定压力后进入制动轮缸6，推动轮缸活塞7使两制动蹄10的上端张开，消除与制动鼓8的间隙后紧压在制动鼓的内圆面上。这样，固定制动蹄与旋转制动鼓之间产生一个与车轮旋转方向相反的摩擦阻力矩。由于这个摩擦力矩的作用，使车轮对路面产生一个切向作用力，根据作用力与反作用力的原理，路面同时会对车轮作用一个反作用力，即制动力 。制动力迫使汽车迅速减速甚至停车。放松制动踏板后，在制动蹄回位弹簧13的作用下，制动蹄与制动鼓的间隙又恢复，解除制动
7、。,制动力的大小不仅取决于制动蹄摩擦片与制动鼓之间的摩擦力矩，还受限于轮胎与路面间的附着力，即制动力只能小于或等于附着力。 影响的主要因素是制动蹄的张开力、摩擦片与制动鼓的接触面积和摩擦系数等。 最佳制动状态是车轮抱死滑拖与尚未抱死的临界状态。为了实现最佳制动，许多轿车上配置了车轮制动防抱死装置（ABS），在一些重型载货汽车后桥上还安装了车轮制动力分配调节装置，以充分发挥汽车的制动性能。,12.1.3对制动系的要求 为了保证汽车行使安全，发挥高速行使的能力，制动系必须满足下列要求 1)制动效能好。应具有迅速减速直至停车的能力。评价汽车制动效能的指标有：制动距离、制动减速度、制动时间。 2)操纵
8、轻便，制动时的方向稳定性好。制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力应基本相等，以免汽车制动时发生跑偏和侧滑。 3)制动平顺性好。制动时应柔和、平稳；解除时应迅速、彻底。 4)散热性好，调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强，潮湿后恢复能力快，磨损后间隙能够调整，并能够防尘、防油。 5)带挂车时，能使挂车先于主车产生制动，后于主车解除制动；挂车自行脱挂时能自行进行应急制动。,12.2 车轮制动器 车轮制动器可分为鼓式制动器和盘式制动器两类。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，其端面为工作面。 12.2.1鼓式车轮制动器 鼓式
9、车轮制动器依靠制动蹄片张开，挤压随车轮同步旋转的制动鼓的内侧，产生摩擦力，阻碍车轮旋转，从而获得制动力，所以又称为内部扩张双蹄鼓式制动器。 1鼓式车轮制动器的结构与工作过程 根据制动时两制动蹄对制动鼓作用的径向力是否平衡，鼓式车轮制动器又分为简单非平衡式、平衡式(单向增势、双向增势)和自动增力式三种。 (1) 简单非平衡式车轮制动器,12-2 -简单非平衡式制动器 1)基本结构 它由旋转部分、固定部分、张开机构和定位调节机构组成。制动底板用螺栓固定在后桥壳的凸缘上(前桥在转向节凸缘上)不能转动，构成固定部分，其上部装有制动轮缸或凸轮，下端装有两个偏心支承销；制动蹄下端圆孔活套在偏心支承销上，上
10、端嵌入制动轮缸活塞凹槽中或顶靠在凸轮上，构成张开部分，不制动时，两制动蹄通过回位弹簧紧压住轮缸活塞或凸轮；制动鼓与轮毂连接，随着车轮同步旋转，构成旋转部分，如图12-1所示。 2)工作过程 如图12-2所示，制动时，两制动蹄在凸轮相等张力的作用下，绕各自的支承点向外偏转，紧压在制动鼓上；旋转的制动鼓对两侧制动蹄分别产生法向反力和，相应的切向反力和 (即摩擦力)；两制动蹄受到这些力后，其支承销产生支承反力和，平衡所受到的力。,由图中可见，如果车轮按箭头所示方向旋转，在摩擦力作用下，前制动蹄产生的绕支点的力矩与张开力所产生的绕同一支点的力矩同向。因此，在摩擦力作用下，前蹄对制动鼓的压紧力增大，即增
11、大，而摩擦力也更大，则称为 “增势”作用，该蹄称为增势蹄。与此相反，在摩擦力作用下，后制动蹄有放松制动鼓状况，使和本身减小的趋势，故后制动蹄具有”减势”作用，称为减势蹄。由此可见，两制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩是不相等的，一般增势蹄的制动力矩均是减势蹄的22.5倍。 倒车时，两蹄受力情况互换，制动作用互换，制动效能对称。 因两制动蹄与制动鼓之间的法向力不等而不能平衡，力差使车轮的轮鼓轴承承受附加载荷，因而称为简单非平衡式制动器。多用于轻型汽车的后轮制动。,图12-2简单非平衡式制动器制动蹄受力分析图1、4制动蹄2、3支承销5制动鼓,图12-3单向助势平衡式车轮制动器结构示意图1制动鼓2制动缸
12、3制动蹄回位弹簧4制动蹄5摩擦衬片6调整凸轮,(2)平衡式车轮制动器 由于转紧蹄能提高制动效能，将转松蹄颠倒安装，前、后制动蹄都设计为转紧蹄，成为具有增势作用的制动器，称为平衡式车轮制动器。若汽车在前进时制动，两蹄都为增势蹄，在倒车时制动，两蹄都为减势蹄则称为单向增势平衡式车轮制动器。若在前进和倒车时制动，两蹄都为增势蹄，则称为双向增势平衡式车轮制动器。图12-4单向助势平衡式车轮制动器受力分析示意图 单向增势平衡式车轮制动器其结构如图12-3所示。从图中可看出两制动蹄各用一个单向活塞制动轮缸，且前后制动蹄与其轮缸、调整凸轮等部件在制动鼓上的布置都是中心对称 的。两轮缸用油管连接，缸内油压相等
13、。当汽车前进制动时，两制动蹄都是增势蹄；当汽车倒退时，两蹄又都是减势蹄，导致前进制动效能提高，倒退制动效能降低。所以，单向增势平衡式车轮制动器用于前轮制动，后轮仍采用非平衡式制动器。图12-4为单向增势平衡式车轮制动器受力分析示意图。,图12-4单向助势平衡式车轮制动器受力分析示意图,2)双向增势平衡式车轮制动器如图12-5所示，制动底板上所有固定元件、制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对地对称布置，两制动蹄的两端采用浮式支承，且支点在周向位置浮动，用回位弹簧拉紧。制动蹄两端既是支承点，也是张开力的作用点，支点和力点随制动鼓旋转方向不同相互转换，使汽车在前进和倒车时均可得到相同且较高的制动效能
14、。 当汽车前进制动时，上、下轮缸活塞在油压的作用下张开，将两个制动蹄压靠在制动鼓上。在摩擦力矩的作用下，两蹄都随车轮旋转方向转动，从而使两轮缸活塞其中的各一对称端支座推回，如图12-6中左图a端， 直至顶靠着轮缸端面为止，达到刚性接触，于是两蹄便以此支座为支点均在增势下工作。同理，倒车制动时，车轮旋转方向改变，摩擦力矩方向改变，如图12-6右图所示，迫使两轮缸的b端支座成为制动蹄支点，两蹄同样均为增势蹄，产生与前进制动时完全一样的制动效能。由于是浮动支承，每蹄设一个调整点即可使蹄鼓间隙合理调整。调整时拨动可调支座盖上的齿槽即可。,图12-5双向助势平衡式车轮制动器结构示意图1制动底板2、6制动
15、轮缸3、5回位弹簧4制动蹄,由此可见，双向增势平衡式车轮制动器，两蹄以相同的法向力作用于制动鼓，不论前进或倒车制动时，两蹄均为增势蹄。且相互平衡，摩擦片等长，轮毂轴承不承受附加载荷。该制动器可在各类汽车的前后轮上装用，适合双管路制动系统。任一管路漏损，另一管路以简单非平衡式工作。 (3)自动增力式制动器 自动动增力式制动器主要特点是将两蹄用推杆浮动铰接，利用传力机件的张开力使两蹄产生增势作用。另外，还充分利用前蹄的增势作用推动后蹄，使总的摩擦力矩进一步增大，即为”增力”。自动增力式制动器也有单向式（单活塞）和双向式（双活塞）两种型式。图12-7左图所示为单向式自动增力式制动器示意图。两蹄下端均
16、无固定支点，均插在连杆两端开口的直槽底面上，形成活动连接。后蹄上端固定在支承销上，前蹄上端在回位弹簧作用下，紧压在轮缸活塞上。当汽车前进制动时，制动缸内的活塞克服回位弹簧的弹力，将前蹄推出，使其压紧在制动鼓上。,图12-6双向助势平衡式车轮制动器的工作情况,由于摩擦力的作用，前蹄沿制动鼓旋转方向转过一个角度，通过连杆，以后蹄上端为支点，又推动后蹄压紧在制动鼓上，进一步增强摩擦力，加大制动力。此时两蹄均为增势蹄，制动效能较高。当倒车制动时，前蹄为减势蹄，它压紧在制动鼓上的力矩减小，使后蹄不起作用，制动效果变差，称单向自动增力式车轮制动器。若将上述活塞轮缸改为双活塞轮缸，如图12-7右图所示，此时两蹄上、下端均没有固定支点，其上端浮靠在蹄销上，下端仍采用连接杆n浮动连接，并用回位弹簧拉紧。当汽车在前进制动时，制动蹄在液压力的作用下张开，两蹄上端都离开支承销压向制动鼓，对两蹄都产生摩擦力矩。并带动两蹄沿旋转方向转动一个角度，直到后蹄上端又靠到支承销。蹄与鼓一步压紧。前蹄是增势蹄，支承为浮动的推杆，制动鼓作用在前蹄上的摩擦力和法向力的一部分，对推杆形成一个推力，推杆将此力传到后蹄下端
