(整理)领从蹄式鼓式制动器结构及其制动性能

第2章鼓式制动器2.1鼓式制动器概述鼓式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。

早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计在1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。

另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它造价便宜，而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%，前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用。

因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。

2.2鼓式制动器分类

一般内张鼓式行车制动器都采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一端承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠到制动鼓（旋转元件）内圆面上，产生摩擦力矩（制动力矩）进行制动。凡对制动蹄加力使蹄转动的装置称为制动蹄促动装置，常用的促动装置有制动轮缸、凸轮促

动装置及楔形促动装置，相应的鼓式制动器称为轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器。领从蹄式制动器、双领蹄式制动器、双从蹄式制动器都是轮缸式制动器的一种。

2.3鼓式制动器工作原理及应用

鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。

在轿车制动鼓上，一般只有一个轮缸，在制动时轮缸受到来自总泵液力后，轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端，作用力相等。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄，领蹄的摩擦力矩是从蹄的2～2.5倍，两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。

为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，用塞尺调整间隙。现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时，制动蹄推出量超过一定范围时，调整间隙机构会将调整杆（棘爪）拉到与调整齿下一个齿接合的位置，从而增加连杆的长度，使制动蹄位置位移，恢复正常间隙。

轿车鼓式制动器一般用于后轮（前轮用盘式制动器）。鼓式制动器除了成本比较低之外，还有一个好处，就是便于与驻车（停车）制动组合在一起，凡是后轮为鼓式制动器的轿车，其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统，它完全与车上制动液压系统是分离的：利用手操纵杆或驻车踏板（美式车）拉紧钢拉索，操纵鼓式制动器的杠件扩展制动蹄，起到停车制动作用，使得汽车不会溜动；松开钢拉索，回位弹簧使制动蹄恢复原位，制动力消失。

2.4鼓式制动器主要参数

2.4.1 制动鼓内径D

图2-1 鼓式制动器示意图

输入力F0一定时，制动鼓内径越大，制动力矩越大，且散热能力也越强。但D的增大受轮辋内径限制。制动鼓与轮辋之间应保持足够的间隙，通常要求该间隙不小于20mm，否则不仅制动鼓散热条件太差，而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。制动鼓应有足够的壁厚，用来保证有较大的刚度和热容量，以减少制动时的温升。制动鼓的直径小，刚度就大，并有利于保证制动鼓的加工精度。

乘用车制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr=0.64~0.74

Dr初选406.4mm

经计算得D=260.096~300.736mm 查标准手册选取D=300mm。

2.4.2 摩擦衬片宽度b及包角β

摩擦衬片宽度尺寸b的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬片寿命短；若衬片宽度尺寸取宽些，则质量大，不易加工，并且增加了成本。

试验表明，摩擦衬片包角β=90°~100°时，磨损最小，制动鼓温度最低，且制动效能最高。β角减小虽然有利于散热，但单位压力过高将加速磨损。实际上包角两端处的单位压力最小最小，因此过分延伸衬片的两端以加大包角，对减小单位压力的作用不大，而且将使制动作用不平顺，容易使制动器发生自锁。因

此，包角一般不宜大于120°。

则可以初选β=90°

制动鼓半径R=D/2=300/2=150mm确定后，衬片的摩擦面积为A P=Rβb

对于乘用车总质量m a=0.9~1.5t时，A P=100~200cm2

初选乘用车总质量m a=1.5t

则b=Ap/Rβ=42.46~84.93mm 查标准手册取b=80mm。

2.4.3 摩擦衬片起始角β0

一般将衬片布置在制动蹄的中央，即令β0=90°-β/2=90°-90°/2=45°。

2.4.4 制动器中心到张开力F0作用线的距离e

在保证轮缸或制动凸轮能够布置于制动鼓内的条件下，应使距离e尽可能大，以提高制动效能。初步设计时暂定e=0.8R=120mm。

2.4.5 制动蹄支撑点位置坐标a和c

应在保证两蹄支撑端毛面不致互相干涉的条件下，使a尽可能大而c尽可能小。初步设计选a=0.8R=120mm, c=40mm。（图2-1所示）

2.4.6 摩擦片摩擦系数f

一般取f=0.3。