湿式盘式制动器

第2章制动器理论分析

2.1 设计原始参数

1.在水平干硬路上面上，制动器在额定载荷下制动时制动初速度Vo=20km/h,制动距离小于等于8m。

2.车辆承载 1.5倍载荷在规定坡道16o时保持静止，整车最大装载质量4000kg,整车整备质量3000kg。

3.车辆应设置工作制动，工作制动的最大静态制动力应大于整车的最大质量的50%。

4.车辆应设置停车制动，停车制动应在车辆运行和动力停止运行时均起作用。停车制动装置要保证车辆在规定的坡道上承载 1.5倍最大载荷，在最大为16O的坡道上能保持静止状态。

2.2 汽车制动性能

汽车制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。汽车具有良好的制动性能，遇到紧急情况，可以化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均行驶速度，从而提高运输生产效率。

汽车制动性能通常是由制动效能、制动效能恒定性和制动时汽车方向稳定性这三个方面来评价的。

制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力，是制动性能最基本的评价指标。它是由制动力、制动减速度、制动距离、和制动时间来评定；制动距离是指车辆在规定的初速度下急踩制动时，从脚接触制动踏板(或手触动制动手柄)时起至车辆停住时止，车辆驶过的距离。制动距离与踏板力以及地面的附着情况有关；制动距离越短性能越好；制动减速度反映了制动时汽车速度降低的速率，与地面制动力与制动器制动力有关，制动减速度越小性能越好；制动时间是制动过程所经历的时间，时间越短性能越好。

制动效能恒定性是指制动器的抗热衰退性和抗水衰退性；抗热衰退性能是防止车辆高速制动、短时间重复制动或下长坡连续制动时，制动器温度上升，摩擦力矩显著下降这些现象。水衰退性是指当车辆涉水后，制动器因为进水使其短时间内制动效能降低这种现象，这是由于制动器进水后摩擦系数下降，使其制动效能降低，不过由于制动器工作时会散热，就会使水迅速蒸发，使得制动效能恢复。

制动时汽车方向稳定性是指制动时汽车按给定轨迹的行驶能力，即防止汽车制动时跑偏、侧滑和失去转向能力。但是因为设计车速要求为20km/h,一般不会发生此类现象，根据设计原则故不作参考。 2.3 制动时详细分析

2.3.1 制动时受力分析

图2-1 受力分析

u T —车轮制动器的摩擦力矩（N ·m ）

xb F —地面制动力（N ）

'F —车轮对地面的作用力（N ）

r —车轮半径（m ）

Z F —地面对车轮的支持力（N ） P F —车轴对车轮的作用力（N ）

说明：前桥和后桥载荷分配时1:1。

根据图2-1所示 'F 和xb F 是一对作用力和反作用力，所以有：

'/xb u F F T r ==。

2.3.2 地面制动力

地面制动力是使汽车制动减速行驶的外力，它取决于： 1.制动器内的摩擦片、制动盘的摩擦力矩u T 。

2.轮胎与地面之间的切向作用力，即附着力。附着力的极限值有取决于摩擦

系数f 。

制动时 xb f

F F <

没有制动时 xb f F F >

2.3.3 制动器制动力u F 的分析

制动器制动力是指在轮胎周围壳服制动器摩擦力矩所需要的力；即

/u u F T r =。

影响制动器的制动力的因素是地面制动力和制动器结构参数决定；它取决于制动器结构，而制动器的摩擦副的摩察系数与车轮半径有关，并与制动器踏板力F P 及制动器的液压或气压成正比。

对于地面制动力xb F 、制动器制动力u F 、地面附着力f F 关系一般情况下只考虑制动时车轮做滚动和抱死两种情况：

1汽车制动车轮滚动时：地面制动力xb F = 制动器制动力F U 。

2车轮抱死拖滑是：地面制动力xb F 为极限值你，并且小于地面附着力f F 。

即：f Z F f F =⋅

/xb u u F F T r <=

所以地面制动力xb F 、制动器制动力u F 、地面附着力f F 的关系如图所示：

图2-2

由图可知xb F 首先取决于u F ，但又受附着条件限制，只有当汽车内具有足够的制动气制动力，同时地面又能提供较大的附着力时才能获得足够的地面制动

力。

2.3.4 附着系数f

附着系数是指轮胎与地面的摩擦系数，一般用平均附着系数f ，峰值附着系数p f ，滑动附着系数s f 来衡量，在水平干硬路面上的平均附着系数见下表：

表2-1

附着系数高的路面，车子不容易打滑，行驶安全；附着系数低的路面，车子容易打滑，比如雪地，冰面等等。附着系数取决于道路的材料，路面状况，花纹材料，轮胎结构以及车辆运动速度等。 2.3.5 制动车辆制动效能

1 制动减速度j :

在不同路面上制动时，地面制动力有所不同，但考虑到最大附着力时地面制动力

1.不考虑制动延迟时的制动减速度1j ：

2

2220120=/28/=1.93/2 3.6v j m s m s S ⎛⎫=⨯ ⎪⎝⎭

(2-1) 2.考虑制动器延迟时间0t 时的制动减速度2j ：

表3-1 制动类型延迟时间的选取

选取弹簧制动由表（3-1）知延迟时间为0.5s ，得到：

()

2

222

0202020=/280.5/ 2.96/2 3.6 3.6v j m s m s S v t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯-⨯= ⎪ ⎪⎢⎥-⎝⎭⎝⎭⎣⎦

(2-2) 此时因制动延迟运行的制动距离2S 为：

2

2020022020=0.5+/2 2.967.982 3.6 3.6v S v t m m j ⎛⎫+=⨯⨯= ⎪⎝⎭ (2-3)

由（3-1）、（3-2）知最大制动减速度max j :

()2max 12=, 2.96/max j j j m s = (2-4)

可见决定制动器距离的主要因素是：制动器起作用的时间和最大制动减速度。 2.3.6 制动器制动力的比例关系

1.地面对前后轮法向反作用力1z F 、2z F 决定于1F ϕ、2F ϕ，如图所示：

图2-3

2.力和力矩的关系

以1O 为研究对象，力和力矩的平衡方程式：

122()Z g Z g dv

M O F L F h G a F L m

h G a dt

φ=⋅+⋅-⋅=⋅+-⋅∑ (2-5)