关于汽车制动器的调研报告

关于汽车制动器的调研报告

前言

汽车制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系统中的控制装置。目前，汽车所有的制动器几乎都是摩擦式制动，主要分为鼓式和盘式两大类。

主体

问题一

如果把车轮看做绕车轴转动的刚体，汽车是怎样利用摩擦力矩的？对于鼓式制动器，它的摩擦元件为制动鼓，工作表面为圆柱面，制动鼓（即刹车片）位于制动鼓内侧。在汽车刹车时，制动鼓突然向外扩张，摩擦制动轮的内侧，制动轮受到来自制动鼓的摩擦力，每个摩擦力产生一个摩擦力矩，所有摩擦力矩的合力矩使车轮逐渐停止转动。对于盘式制动器，它的摩擦元件为旋转的制动盘和固定的制动钳，制动盘固定在车轮上随车轮转动，制动钳的两个刹车片分别装在制动钳的内部两侧。在汽车刹车时。制动钳被液压装置推动后，钳住旋转中的制动盘，制动盘受到来自制动钳的摩擦力，摩擦力产生摩擦力矩，使车轮逐渐停止转动。 问题二

为什么汽车制动器的刹车片要安装在制动盘或车轮的边缘？设刹车片离车轮的中心距离为r ，制动盘受到的摩擦力为f1，f2，f3...fn ，则制动盘受到的合外力矩为

n

f f r f r f r M ⨯⋅⋅⋅+⨯+⨯=21合 ①

则有 合

合f r f r f r f r M n f ⋅=⋅+⋅⋅⋅+⋅+⋅=21 ②

又刚体的角动量定理得 00ωωJ J dt M f t t -=⎰合 ③

J 为车轮的转动惯量，而00=w ，0t t t -=∆，则

ωJ t M f =∆⋅合 ④

则

ωJ t f r =∆⋅⋅合 ⑤

整理得

合

rf J t ω=∆ ⑥ 由⑥式可知，在车轮的转动惯量，刹车前的角速度以及制动盘所受合摩擦力相同的情况下，刹车片离车轮转动中心的距离越远，刹车所用的时间越短，汽车刹车

性能越优越。

问题三 工程师可以采用哪些方法来改进汽车的制动器？汽车的刹车时间越短，汽车的性能越优越，由⑥式可知，可以采用下列方法来改进汽车的制动器：

1.使用合适的材料、设计最适的形状使车轮的转动惯量尽量减小；

2.将汽车制动器的刹车片安装在制动盘或车轮边缘；

3.使用合适的材料使刹车片的摩擦系数增大，以增加刹车片给制动盘的摩擦力。 结语

汽车的这两种制动方式虽然不同，但在物理上都是利用摩擦力矩来制动的。物理虽看不见，却时时刻刻伴随在我们身边。