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汽车制动系统的原理.ppt

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汽车 制动 系统 原理
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,汽车机械基础 四川教育学院 汽车应用技术学院 何强,,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;,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。,,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、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。 (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。 (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。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分组成。(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,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。,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。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。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 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。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)。,,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,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。,,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。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。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)。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。,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。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。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。,2.平衡式制动器,如果制动器两蹄均为领蹄(助势蹄)或均为从蹄(减势蹄),则两蹄施加给制动鼓的两个法向力互相平衡,这种制动器成为平衡式制动器。其中只有在前进制动时两蹄为助势的,称为单向助势平衡式(单向双领蹄式)制动器。无论在前进或倒驶制动时,两蹄均为助势的称为双向助势平衡式(双向双领蹄式)制动器。在前进制动时两蹄为减势的,称为单向减势平衡式(双从蹄式)制动器。,1)单向双领蹄式,,,双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构上主要有两点不相同:一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个单活塞式轮缸,而领从蹄式制动器的两蹄共用一个双活塞式轮缸;二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心对称的,而领从蹄式制动器中的制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是轴对称布置的。,,,,,2)双向双领蹄式,,,红旗CA7560 型轿车制动器,,与领从蹄式制动器相比,双向双领蹄式制动器在结构上有三个特点,一是采用两个双活塞式制动轮缸;二是两制动蹄的两端都采用浮式支承,且支点的周向位置也是浮动的;三是制动底板上的所有固定元件,如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对的,而且既按轴对称、又按中心对称布置。,,,,,,在前进制动时,所有的轮缸活塞都在液压作用下向外移动,将两制动蹄4和8压靠到制动鼓1上。在制动鼓的摩擦力矩作用下,两蹄都绕车轮中心O朝箭头所示的车轮旋转方向转动,将两轮缸活塞外端的支座9推回,直到顶靠到轮缸端面为止。此时两轮缸的支座9成为制动蹄的支点,制动器的工作情况便同单向双领蹄式制动器一样。 倒车制动时,摩擦力矩的方向相反,使两制动蹄绕车轮中心O逆箭头方向转过一个角度,将可调支座7连同调整螺母6一起推回原位,于是两个支座7便成为蹄的新支承点。这样,每个制动蹄的支点和促动力作用点的位置都与前进制动时相反,其制动效能同前进制动时完全一样。,3)双从蹄式制动器,前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器,,这种制动器与双领蹄式制动器结构很相似,二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相对运动方向不同。虽然双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器,但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小,即具有良好的制动效能稳定性。,,双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整正确,且蹄片尺寸一样,则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡,不会对轮毂轴承造成附加径向载荷。因此,这三种制动器都属于平衡式制动器。,3.自动增力式制动器,自增力式制动器可分为单向和双向两种。单向自增力式制动器只在前进方向起增力作用,而在倒车制动时制动效能还不及双从蹄式制动器,已很少采用。双向自增力式制动器在车轮正向和反向旋转时均能借助制动蹄与制动鼓的摩擦起自动增力作用。,1)单向自增力式制动器,单向自增力式制动器的结构原理见图。第一制动蹄1和第二制动蹄4的下端分别浮支在浮动的顶杆5的两端。,,汽车前进制动时,单活塞式轮缸将促动力FS1加于第一蹄,使其上压靠到制动鼓3上。第一蹄是领蹄,并且在各力作用下处于平衡状态。顶杆6是浮动的,将与力FS1大小相等、方向相反的促动力FS2施于第二蹄。第二蹄也是领蹄。作用在第一蹄上的促动力和摩擦力通过顶杆传到第二蹄上,形成第二蹄促动力FS2。对制动蹄1进行受力分析知,FS2>FS1。因此,第二蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩。倒车制动时,第一蹄的制动效能比一般领蹄的低,第二蹄则因未受促动力而不起制动作用。,,在制动鼓尺寸和摩擦系数相同的条件下,单向自增力式制动器的前进制动效能不仅高于领从蹄式制动器,而且高于双领蹄式制动器。倒车时整个制动器的制动效能比双从蹄式制动器的效能还低。,2)双向自增力式制动器,双向自增力式制动器的结构不同于单向自增力式之处主要是采用双活塞式制动轮缸4,可向两蹄同时施加相等的促动力FS。,,制动鼓正向(如箭头所示)旋转时,前制动蹄为第一蹄,后制动蹄为第二蹄;制动鼓反向旋转时则情况相反。由图可见,在制动时,第一蹄只受一个促动力FS而第二蹄则有两个促动力FS和S,且S>FS。考虑到汽车前进制动的机会远多于倒车制动,且前进制动时制动器工作负荷也远大于倒车制动,故后蹄的摩擦片面积做得较大。,,,,,,不制动时,两制动蹄和的上端在回位弹簧的作用下浮支在支承销上,两制动蹄的下端在拉簧的作用下浮支在浮动的顶杆两端的凹槽中。汽车前进制动时,制动轮缸的两活塞向两端顶出,使前后制动蹄离开支承销并压紧到制动鼓上,于是旋转着的制动鼓与两制动蹄之间产生摩擦作用。由于顶杆是浮动的,前后制动蹄及顶杆沿制动鼓的旋转方向转过一个角度,直到后制动蹄的上端再次压到支承销上。此时制动轮缸促动力进一步增大。由于从蹄受顶杆的促动力大于轮缸的促动力,从蹄上端不会离开支承销。汽车倒车制动时,制动器的工作情况与上述相反。,4.各种轮缸式制动器相比较,综上所述,各种轮缸式制动器各有利弊,就制动效能而言,在基本结构参数相同的条件下,自增力式制动器对摩擦助势的效果利用最为充分,产生的制动力矩最大,依次是双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式制动器。,,自增力式制动器的构造较复杂,两制动蹄对制动鼓的法向力和摩擦力是不相等的,属于非平衡式制动器;在制动过程中,自增力式制动器的制动力矩增长急促,制动平顺性差。此外,由于是靠摩擦增力,对摩擦系数的依赖性很大,一旦制动器沾水、沾油后制动效能明显下降,制动性能不稳定。双向自增力式制动器多用于轿车后轮,便于兼充驻车制动器;单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮,因倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高。,,领从蹄式制动器虽然制动效能较低,但有结构简单,制造成本低、制动效能受摩擦系数的影响相对较小、制动较平顺等优点,目前使用仍较广泛。双领蹄式制动器的制动效能、制动稳定性及平顺性都介于两者之间,其特有优点是具有两个对称的轮缸,最宜布置双回路制动系统。双从蹄式制动器的制动效能虽然最低,但却具有最良好的效能稳定性,因而还是有少数华贵轿车为保证制动可靠性而采用,二、盘式制动器,盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘,被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式,大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块,每个制动器中有2~4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中,总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形,制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触,这种制动器称为全盘式制动器。,,钳盘式制动器过去只用作中央制动器,但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。,钳盘式制动器又可按钳体固定在支架上的结构形式分为固定钳盘式和浮动钳盘式两类。,1.固定钳盘式,跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上,它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动,其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。,,制动时,制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中,将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1,从而产生制动。,,,,,,这种制动器存在着以下缺点:油缸较多,使制动钳结构复杂;油缸分置于制动盘两侧,必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通,这使得制动钳的尺寸过大,难以安装在现代化轿车的轮辋内;热负荷大时,油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化;若要兼用于驻车制动,则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。这些缺点使得定钳盘式制动器难以适应现代汽车的使用要求,故现在已少用。,2.浮动钳盘式,制动钳体2通过导向销6与车桥7相连,可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸,而外侧的制动块则附装在钳体上。,,制动时,液压油通过进油口5进入制动油缸,推动活塞4及其上的摩擦块向右移动,并压到制动盘上,并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动,直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。,,与定钳盘式制动器相反,浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小,结构简单、造价低;而且热稳定性和水稳定性均好,制动液受热汽化的机会较少。此外,浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下,只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。故自70年代以来,浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。,,,3.制动块磨损报警装置,许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报警装置,它用来提醒驾驶员制动块上的摩擦片需要更换。该装置传感器有声音的、电子的和触觉的3种。,,声音传感器式系统在制动摩擦块的背板上装有一小弹簧片,其端部到制动盘的距离刚好为摩擦片的磨损极限,当摩擦片磨损到需更换时,弹簧片与制动盘接触发出刺耳的尖叫声,警告驾驶员需要维修制动系统。,,电子传感器式在摩擦片内预埋了电路触点,当衬片磨损到触点外露接触制动盘时,形成电流回路接通仪表板上的警告灯,告知驾驶员摩擦片需更换。触觉传感器式在制动盘表面有一传感器,摩擦片也有一传感器。当摩擦片磨损到两个传感器接触时,踏板产生脉动,警告驾驶员维修制动系统。,4.盘式制动器的特点,盘式制动器与鼓式制动器相比,有以下优点:①制动盘暴露在空气中,散热能力强。特别是采用通风式制动盘,空气可以流经内部,加强散热;②浸水后制动效能降低较少,而且只须经一两次制动即可恢复正常;③制动效能较稳定、平顺性好;④制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小,不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导制动踏板行程过大。⑤结构简单,摩擦片安装更换容易,维修方便。,,盘式制动器的缺点:①因制动时无助势作用,故要求管路液压比鼓式制动器高,一般要用伺服装置和采用较大直径的油缸;②防污性能差,制动块摩擦面积小,磨损较快;③兼用于驻车制动时,需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂,因而在后轮上的应用受到限制。,,目前,盘式制动器已广泛应用于轿车,但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外,大都只用作前轮制动器,而与后轮的鼓式制动器配合,以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上,盘式制动器也有采用,但离普及还有相当距离。,,第三节 液压制动传动装置,,液压制动系是利用制动油液作为传力介质,将驾驶员的踏板力经放大后传至车轮制动器,再将油压转变为制动蹄张开的推力,使制动蹄产生制动作用。液压制动优点是结构简单、制动柔和灵敏、制动稳定性好、能适应多种制动器,目前用在中、小型汽车上较多。其缺点是制动操纵较费力,制动力不很大,低温时制动液流动性差,高温易气化而产生气阻现象,使制动效能下降。,一、单回路制动系,,单腔制动主缸,,二、双回路制动系,为了提高汽车行驶的安全性,现代汽车的行车制动系都采用了双回路制动系。目前采用双回路液压制动系的几乎都是伺服制动系或动力制动系。但是,在某些微型或轻型汽车上,为使结构简单,仍采用双回路人力液压制动系。,,双回路是指利用彼此独立的双腔制动主缸,通过两套独立管路,分别控制两桥或三桥的车轮制动器,其特点是若其中一套管路发生故障而失效时,另一套管路仍能继续起制动作用,从而提高了汽车制动的可靠性和行驶安全性。双管路的布置方案应用较为广泛的有一轴对一轴型(11)和交叉(X)型。,,前后轴对角线方向上的两个车轮共用一套管路,在任一管路失效时,剩余总制动力都能保持在正常值的50%,且前后轴制动力分配比值保持不变,有利于提高制动稳定性。这种布置形式多用于发动机前置,前轮驱动的轿车上。,,一个车桥一套管路,这种布置形式最为简单,可与单轮缸鼓式制动器配合使用,其缺点是当一套管路失效时,前后桥制动力分配的比值被破坏。这种布置多用于发动机前置,后轮驱动汽车。,串列双腔制动主缸,对应于双回路制动系,制动主缸常用串列双腔制式。目前国内轿车及大多数国外轿车都采用等径制动主缸,即制动主缸前后两腔的缸径相同,而某些国外轿车上装用了异径制动主缸,即制动主缸前后两腔的缸径不相等。,,,,储液罐(图中未标出)中的油液经每一腔的空心螺栓(其内腔形成储液室)和各自的旁通孔、补偿孔流人主缸前、后腔。在主缸前、后工作腔内产生的液压分别经各自的出油阀和各自的管路传到前、后轮制动器的轮缸。不制动时,推杆球头端与活塞之间保留有一定的间隙,以保证活塞在弹簧的作用下完全回复到最右端位置,前、后两工作腔内的活塞头部与皮碗正好位于前、后腔内各自的旁通孔和补偿孔之间。制动时,为了消除推杆球头与活塞之间的间隙所需的踏板行程,称为制动踏板自由行程。,,当踩下制动踏板时,踏板传动机构通过推杆推动后腔(第一)活塞前移,到皮碗掩盖住旁通孔后,此腔液压升高。在后腔液压和后腔活塞复位弹簧力的作用下,推动前腔活塞向前移动,前腔压力也随之升高。当继续下踩制动踏板时,前、后腔的液压继续升高,使前、后轮制动器制动。解除踏板力后,制动踏板机构、主缸前后腔活塞和轮缸活塞,在各自的复位弹簧作用下复位,管路中的制动液借其压力推开回油阀门流回主缸。于是解除制动。,,若与前腔连接的制动管路损坏漏油时,则在踩下制动踏板时只有后腔中能建立液压,前腔中无压力。此时在液压差作用下,前腔活塞迅速前移到前缸活塞前端顶到主缸缸体上。此后,后腔工作腔中液压方能升高到制动所需的值。若与后腔连接的制动管路损坏漏油时,则在踩下制动踏板时,起先只是后腔(第一)活塞前移,而不能推动前腔(第二)活塞,因后缸工作腔中不能建立液压。但在后缸活塞直接顶触前缸活塞时,前缸活塞前移,使前缸工作腔建立必要的液压而制动。,,由上述可见,双回路液压制动系统中任一回路失效时,主缸仍能工作,只是所需踏板行程加大,将导致汽车的制动距离增长,制动效能降低。,,第四节 动力制动系,,动力制动系中,用以进行制动的能是由空气压缩机产生的气压能,或是由油泵产生的液压能,而空气压缩机或油泵则由汽车发动机驱动。所以,动力制动系是以汽车发动机为惟一的制动初始能源的。但就制动系范围而言,可认为制动能源是空气压缩机或油泵。在动力制动系中,驾驶员的肌体仅作为控制能源,而不是制动能源,其特点是制动操纵省力、制动强度大、踏板行程小;但需要消耗发动机的动力;制动粗暴而且结构比较复杂。因此,一般在中型以上货车或客车上采用。,,动力制动系有气压制动系、气顶液制动系和全液压动力制动系3种。气压制动系是发展最早的一种动力制动系,其供能装置和传动装置全部是气压式的。其控制装置大多数是由制动踏板机构和制动控制阀等气压控制元件组成,也有的在踏板机构和制动控制阀之间还串联有液压式操纵传动装置。气顶液制动系的供能装置、控制装置与气压制动系的相同,但其传动装置则包括气压式和液压式两部分。全液压动力制动系中除制动踏板机构以外,其供能、控制和传动装置全是液压式。,一、气压制动回路,,,图示为东风EQ1090E型汽车双回路气压制动系示意图。其中备有两个主储气筒,单缸空气压缩机产生的压缩空气首先经过单向阀输人湿储气筒进行油水分离,之后分成两个回路:一个回路经过前制动主储气筒、并列双腔制动阀的后腔而通向前制动气室;另一回路是经过后制动主储气筒、双腔制动阀的前腔和快放阀而通向后制动气室。当其中一个回路发生故障失效时,另一回路仍能继续工作,以维持汽车具有一定的制动能力,从而提高了汽车的行驶安全性。,,双腔制动阀通过制动踏板来操纵。不制动时,前、后制动气室分别经制动阀和快放阀与大气相通,而与来自储气罐的压缩空气隔绝,因此所有车轮制动器均不制动。当驾驶员踩下制动踏板时,制动阀首先切断各制动气室与大气的通道,并接通与压缩空气的通道,于是两个主储气罐便各自独立地经制动阀向前、后制动气室供气,促动前、后制动器产生制动。,,装在制动阀至后制动气室之间的快放阀的作用是,当松开制动踏板时,使后轮制动气室放气线路和时间缩短,保证后轮制动器迅速解除制动。前、后制动回路的储气筒上都装有低压报警器,当储气筒中的气压低于0. 35 MPa时,便接通装在驾驶室内转向柱支架内侧的蜂鸣器的电路,使之发出断续鸣叫声,以警告驾驶员,储气筒内气压过低。,,图中还有一条通向挂车制动回路的气路。在不制动的情况下,前制动储气罐通过管道向挂车储气罐充气。制动时,双腔制动阀的前、后腔输出气压都通入梭阀8。由于两腔输出的气压不可能一致,梭阀只让压力较高腔的压缩空气输入挂车制动阀9,后者输出的气压又控制装在挂车上的继动阀,使挂车产生制动。,二、气压制动主要部件,气压制动系统主要部件包含:空气压缩机、调压阀、制动控制阀、制动气室。,1.空气压缩机,空气压缩机一般固定在发动机缸体的一侧,多由发动机通过皮带或齿轮来驱动、有的采用凸轮轴直接驱动。空气压缩机按缸数可分为单缸(用于东风EQ1090E型汽车)和双缸(用于解放CA1092型汽车)两种,其工作原理类似。下图为东风EQ1090E型汽车采用的单缸风冷式空气压缩机。,,,2.调压阀,调压阀的作用是调节储气筒中压缩空气的压力,使之保持在规定的压力范围内,同时使空气压缩机能卸荷空转,减少发动机的功率损失。调压阀在管路中的连接方式有两种,一种是与空压机和储气筒并联,当空气压力到达规定值,它使空压机的进气阀常开,卸荷空转,另一种是将调压阀串联在空压机和储气筒之间,当系统内空气压力开到规定值时,它将多余的空气直接排入大气。,,,,,3.制动控制阀,制动控制阀的作用是控制从储气筒充入制动气室和挂车制动控制阀的压缩空气量,从而控制制动气室中的工作气压,并有逐渐变化的随动作用,即保证制动气室的气压与踏板行程有一定的比例关系。制动控制阀结构型式很多,有单管路单腔式、双管路双腔式(常见有串联活塞式和并联膜片式) 或多管路多腔式。,,,,,,,,图示为东风EQ1090E型汽车气压制动控制阀。它由彼此独立的前腔制动阀和后腔制动阀及两阀共用的平衡臂、平衡弹簧、拉臂及上体等部分组成。独立的左腔室与后桥储气筒和后桥控制管路连接;独立的右腔室与前桥储气筒和前桥控制管路连接。膜片组件的驱动形式是通过叉形拉臂推压平衡弹簧、推杆、平衡臂同步地控制两腔的膜片心管。平衡弹簧无预紧力,膜片制成挠曲型。,,前桥腔室中有滞后机构,两腔室制动时,有时间差和气压差,且能调整大小,使得前后桥制动能协调一致。滞后机构总成由推杆、密封柱塞、可调的滞后弹簧、调整螺母等机件组成,其壳体通过螺纹装于阀体下端的螺纹孔内,并用密封圈密封,下端螺纹孔装有调整螺母,用锁紧螺母锁紧。旋转调整螺母,可调整滞后弹簧的预紧力。在滞后弹簧的张力作用下,经密封柱塞使位于心管中心孔的推杆上端支撑着心管,心管下端面与进气阀上端面保持1 .5mm的排气间隙。后桥腔室的下部,也装有和前桥腔室滞后机构相同的机件和相同的排气间隙,只是少了推杆使其滞后机构不起作用。,4.制动气室,制动气室的作用是把储气筒经过控制阀送来的压缩空气的压力转变为凸轮转动的机械力。制动气室有活塞式和膜片式两种。解放CA1091型汽车和东风EQ1090E型汽车都采用膜片式制动气室。,,,,,三、气顶液式制动系,气压制动系作为一种动力制动系,比人力液压制动系更容易满足在踏板力不过大而踏板行程又不过长的条件下产生较大制动力的要求。但气压系统的工作压力比液压系统的低得多,因而其部件的尺寸和质量都比液压系统的相应部件大得多。例如,液压轮缸可以装在制动器内直接作为制动蹄张开装置,而尺寸很大的制动气室则只能装在制动器外,必须通过制动调整臂和制动凸轮轴等一系列零件来张开制动蹄,况且这些零件及其支撑座都很笨重而且属于非簧载质量,有损于汽车行驶平顺性。其他气压部件,如空压机和储气筒等也都比相应的油泵和储能器等液压部件更大更重。因此,气压制动系只宜用于中型以上,特别是重型的货车和客车。,,此外,在踩下和放开制动踏板时,气压系统中工作压力的建立和撤除,都比液压系统缓慢得多。一般说来,气压制动系的工作滞后时间约3倍于液压制动系。为了兼取气压系统和液压系统二者之长,有些重型汽车采用了气顶液式动力制动系。,,,,在图示的双回路制动系中,供能装置和控制装置都是气压式的,传动装置则是气压一液压组合式的。气压能通过互相串联的制动气室和液压主缸转换为液压能。这样,气压系统可以布置得尽量紧凑些,以缩短管路长度和滞后时间。用液压轮缸作为制动器促动装置大大减少了非簧载质量。使用气顶液制动系的汽车用来牵引挂车时,挂车可用气压制动,也可用液压制动。此外,这种气压和液压系统兼备的汽车的各个车桥的制动器有可能分别采用液压促动和气压促动。,
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