汽车制动系统原理

• 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。
• 较完善的制动系还具有制动力调节装置、
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。
第二节 车轮制动器
• 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 。
• 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。
• 一般制动系的基本结构与工作原理，可用一
种简单的液压行车制动系的结构和工作原理 示意图来说明。
1.基本结构
• 它由车轮制动器
和液压传动机构
两部Baidu Nhomakorabea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。
• （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,
）。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。
• 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。
• 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．
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
• 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
• 倒车制动时，因制动鼓旋转方向（即摩擦力方
向）的改变，原助势蹄变为减势蹄，原减势蹄 变为助势蹄，但制动效能仍与汽车前进制动时 相同。称这一特点被称为制动器制动效能的对 称。
• 领从蹄式制动器存在两个问题：
• 其一是在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下
，由于领蹄与从蹄所受法向反力不等，领蹄 摩擦片上的单位压力较大，因而磨损较严重 ，两蹄寿命不等。为使两蹄摩擦片磨损均匀 ，寿命接近一致，可使前制动蹄片长于后制 动蹄摩擦片。此时，应注意两蹄安装时不能 互换位置。
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。
• (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。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Mμ，其方向与车轮旋
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。
• 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。
• 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。
一、鼓式制动器
• 鼓式车轮制动器有内张型和外束型，
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）。
(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。
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 。
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。
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。
• 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。
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。
• (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 间隙得到恢复，因而制动作用被解除。
3.影响制动力的主要因素
• 制动力Fb不仅取决于摩擦力矩Mμ，还取决于轮胎
与路面间的附着力Fφ（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≤ Fφ， 制动力最大只能等于附着力。而M μ 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。
(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。
• 3.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。
有从蹄作用，又有凸轮6对前制动蹄1促 动力较小，对后制动 蹄2促动力较大这 一情况，所以，前后制动蹄片1、2的制 动效果是接近的。
• 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。
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。
A.结构
• 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。
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： ①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。 ②驻车制动装置（手制动装置），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 。
• 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。
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。
• 其二是由于制动蹄对制动鼓施加的法向力不
相平衡，则两蹄法向力之和只能由车轮轮毂 轴承的反力来平衡，这就对轮毂轴承造成了 附加径向载荷，使其寿命缩短。
2)凸轮式制动器
• 目前，所有国产汽车及部分外国汽车的气
压制动系统中，都采用凸轮式张开装置的 车轮制动器，而且大多设计成领从蹄式。
• 由于前制动蹄1有领蹄作用，后制动蹄2
• 当Fb = Fφ ，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。
五、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
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Fμ。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
汽车机械基础
第十六章 制动系 第一节 概述
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：
①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；
②使下坡行驶的汽车速度保持稳定。
③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；
• 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
）
1.简单非平衡式制动器
• 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。
• 5.制动热稳定性好
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Ft1>Ft2，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 力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器 。
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 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。
• 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 种属性的制动蹄称为从蹄。