汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理

汽車制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的制動(dòng)安全系統(tǒng)，一般由制動(dòng)傳動(dòng)裝置和制動(dòng)器組成。

1)制動(dòng)傳動(dòng)裝置

制動(dòng)傳動(dòng)裝置包括向制動(dòng)器傳遞制動(dòng)能量的各種零件和管路，如制動(dòng)踏板、制動(dòng)總泵、輪缸和連接管路等。

2)制動(dòng)器

制動(dòng)器是產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或趨勢(shì)的力的部件。一般是通過固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作面之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)的。

一個(gè)完善的制動(dòng)系統(tǒng)還要有制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置、報(bào)警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置。

制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

連接到車身(或車架)的非旋轉(zhuǎn)元件和連接到車輪(或傳動(dòng)軸)的旋轉(zhuǎn)元件之間的相互摩擦用于防止車輪旋轉(zhuǎn)或傾向于旋轉(zhuǎn)。汽車行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦副的熱能，消散到大氣中。

現(xiàn)在以液壓行車制動(dòng)系統(tǒng)為例來說明制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，如圖15.1所示。

車輪制動(dòng)器主要由轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分和開啟機(jī)構(gòu)組成。

轉(zhuǎn)動(dòng)部分為制動(dòng)鼓，固定在輪轂上，隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，工作面為內(nèi)圓柱面。固定部分主要包括閘瓦和制動(dòng)底板。制動(dòng)器底板用螺栓固定在轉(zhuǎn)向節(jié)法蘭(前輪)或橋殼法蘭(后輪)上。在固定制動(dòng)底板上，有兩個(gè)支撐銷支撐兩個(gè)弧形制動(dòng)蹄的下端。制動(dòng)蹄的外周面上設(shè)有摩擦片，制動(dòng)蹄的上端通過制動(dòng)蹄回位彈簧張緊壓靠在輪缸活塞上。制動(dòng)蹄可以由諸如凸輪或制動(dòng)輪缸的打開機(jī)構(gòu)打開。制動(dòng)輪缸也安裝在制動(dòng)底板上。液壓制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由制動(dòng)踏板和推桿組成！主缸、制動(dòng)輪缸和油管等。安裝在車身上的制動(dòng)總泵通過油管與制動(dòng)輪缸連接，駕駛員可以通過制動(dòng)踏板控制制動(dòng)總泵的活塞。

I}沒有剎車過程。

不制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面與摩擦片之間保持一定的間隙，使制動(dòng)鼓能隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

2}制動(dòng)過程

為了使行駛中的汽車減速停車，需要利用路面對(duì)汽車的車輪施加相反的力，即制動(dòng)力。

制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，推桿推動(dòng)制動(dòng)總泵活塞，迫使制動(dòng)油通過油管進(jìn)入制動(dòng)輪缸。機(jī)油的壓力使制動(dòng)輪缸的活塞克服回位彈簧的拉力推動(dòng)制動(dòng)蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)蹄上端向外張開，消除制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的間隙后壓在制動(dòng)鼓上。這樣，非旋轉(zhuǎn)制動(dòng)蹄的摩擦片在旋轉(zhuǎn)制動(dòng)鼓上產(chǎn)生一個(gè)摩擦力矩m，其方向與車輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，其大小取決于制動(dòng)輪缸活塞的開啟力、制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的摩擦系數(shù)、制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄的大小。制動(dòng)鼓將扭矩m傳遞給車輪。由于車輪和路面之間的附著力，車輪在路面上施加一個(gè)向前的圓周力F。同時(shí)路面也給了車輪一個(gè)向后的切向反作用力F，即車輪上的路面制動(dòng)力。各個(gè)車輪的路面制動(dòng)力之和就是汽車的總制動(dòng)力，通過車軸和懸架從車輪傳遞到車架和車身，迫使整車產(chǎn)生一定的減速度。制動(dòng)力越大，減速度越大。

3}制動(dòng)器釋放過程

松開制動(dòng)踏板，在回位彈簧的作用下，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的間隙會(huì)恢復(fù)，從而松開制動(dòng)。

制動(dòng)時(shí)，車輪上的制動(dòng)力Fb隨著踏板力和制動(dòng)力矩的增大而增大。但由于輪胎與路面附著力的限制，制動(dòng)力F不能超過附著力F！f等于輪胎上的垂直載荷g和輪胎與路面的附著系數(shù)q的乘積，即Fb=GQ。當(dāng)制動(dòng)力等于附著力時(shí)，車輪就會(huì)抱死，在路面上被拖行。打滑會(huì)嚴(yán)重磨損胎面，在路面留下黑色痕跡。時(shí)間同步拖動(dòng)造成胎面局部高溫和局部變薄，就像輪胎和路面之間隔了一層潤滑劑，降低了附著系數(shù)。最大制動(dòng)力和最短制動(dòng)距離不是出現(xiàn)在車輪抱死的時(shí)候，而是出現(xiàn)在車輪即將抱死但沒有完全抱死的時(shí)候。制動(dòng)力接近附著力，即在所謂的“臨界狀態(tài)”達(dá)到最大值。可以看出，制動(dòng)到鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)所能達(dá)到的制動(dòng)力與車輪上的垂直載荷成正比。換句話說，車輪上的負(fù)載越大，可能的制動(dòng)力就越大。因此，應(yīng)根據(jù)各種汽車的前輪和后輪軸分配質(zhì)量的差異，包括附著質(zhì)量和傳動(dòng)質(zhì)量，從制動(dòng)器結(jié)構(gòu)類型方面，如開啟機(jī)構(gòu)、制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄的類型和尺寸等，合理分配制動(dòng)力。從而獲得理想的制動(dòng)功。

實(shí)際上，一般結(jié)構(gòu)的車輪制動(dòng)器在制動(dòng)過程中，由于車輪的載荷及其與地面的附著系數(shù)不是常數(shù)，很難完全避免車輪抱死和打滑。很多汽車在制動(dòng)系統(tǒng)中增加了前輪和后輪的制動(dòng)力分配和調(diào)節(jié)裝置，可以減少抱死現(xiàn)象。不過最理想的還是電控自動(dòng)防抱死制動(dòng)裝置，俗稱ABS裝置。