汽车制动系的理论分析.docx

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1、东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸摘要随着社会的飞速发展，科技越来越发达，世界也变得越来越小了，造成这个现象的基本原因就是交通工具的发展和普及，尤其是汽车的应用，灵活高速的汽车给我们的生活带来了极大便利。一方面，轿车变的越来越重、动力越来越大；另一方面，人们越来越强调汽车驾乘的舒适性和安全性。因而，作为能保证汽车安全行驶的组成部分之一制动系，有必要对它的组成构件进行较为详尽的设计计算和理论分析。本文系统详细的介绍了汽车制动系的结构型式及其主要构件的设计计算，阐述了制动器的两种结构型式及选择和各自的工作原理、制动系的主要参数及其选择、制动器主要零部件的结构设计和分析计算、制动驱动结构的结构型式

2、选择与设计计算、制动力分配的调节装置以及辅助制动系等。并且通过以上的比较分析，在经济可靠的基础上选择归纳了Mazda6轿车制动系主要构件的结构与参数，予以最为合理的配置。其中重点介绍了汽车车制动系的主要构件浮钳盘式制动器、液压双会路制动主缸的分析计算和防抱死系统、驱动防滑系统的理论分析。论文的最后对摩擦衬片的摩擦特性进行了校核。 关键词：汽车 制动系 理论分析内容摘要或文献综述： Abstract As the society is making great progress, scientific technology becomes more and more developed, and

3、 the world becomes smaller and smaller. The basic cause of this is the development and popularization of transportations, especially the application of automobiles, which bring great convenience to our lives. On one hand, what the car changes is heavier and heavier, motive force is greater and great

4、er; On the other hand, people emphasize comfortableness and security that the automobile drives more and more. Therefore, as guaranteeing one of the components that the automobile goes safely-the brake system, it is necessary to carry on exhaustive designing calculation and theory analysis for compo

5、sition component .This text mainly introduces the structure pattern of the brake system and its designing calculation of main departments, and explains two kinds of structure patterns and choosing and ones own operation principle of the brake , main parameter of the brake system in the department an

6、d choosing, structural design and calculation of the main spare part of the brake , applying the brake urges the structure pattern of the structure to choose and design and calculate , makes the regulation device that power distributes and applies the brake in the department etc. Through comparative

7、 analysis of the above , is it sum up Mazda6 car apply the brake structure and parameter , department of main member to choose on the basis of the thing that economy is reliable , in order to reach and dispose best. Especially, it introduces the main member of the department of the brake system amon

8、g them -Float pincers records of type brake , hydraulic pressure pairs of meeting way apply the brake analysis of master cylinder calculate with anti-lock braking system , urge slip resistance systematic theory analyse. And have checked to rubing the friction characteristic lined with slice at the e

9、nd of the thesis.Keyword: Automobile The brake system Theories analysis 目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1引言11.2制动装置概述11.2.1制动装置各系统及其功能21.2.2制动系组成部分及功能31.2.3对制动装置的要求3第二章 制动器综述52.1制动器及其材料的发展历史简介52.2汽车制动器的评价指标72.3鼓式制动器的工作原理82.4盘式制动器的工作原理92.4.1制动过程的工作原理92.4.2盘式制动器制动力矩的计算112.5现代鼓、盘式制动器优缺点的比较122.6理想的制动系统14第三章 汽车

10、制动驱动机构的选择173.1制动驱动机构的结构形式及分类173.1.1简单制动系173.1.2动力制动系183.1.3伺服制动系193.1.4制动管路的多回路系统203.2 Mazda6轿车制动驱动机构的选择21第四章 汽车制动器主要零件的结构设计及计算244.1制动盘的设计244.2制动钳的设计274.2.1制动器最大制动力矩的确定274.2.2制动器制动因数的确定294.2.3制动系前制动钳的设计294.2.4制动系后制动钳的设计324.3 制动块的设计33第五章 汽车制动系制动主缸的设计365.1主缸的尺寸参数设计365.1.1活塞有效行程的设计365.1.2主缸第一活塞、第二活塞回位弹

11、簧力Pt1、Pt2的 确定385.1.3主缸的残余压力P0395.2主缸的结构设计39第六章 防抱死制动系统与驱动防滑系统436.1防抱死制动系统436.1.1 防抱死制动系统的含义和功能436.1.2防抱死制动系统的组成436.1.3防抱死制动系统的优点456.1.4防抱死制动系统的类型456.1.5制动系-ABS的工作原理486.2驱动防滑系统486.2.1制动车轮受力分析486.2.2车轮滑移率S506.2Mazda 6防抱死系统的选取54第七章 汽车制动系辅助构件的选取和主要性能校核567.1制动系助力装置真空助力器的选择567.2制动力分配的调节装置的选择587.3摩擦衬片（衬块）的

12、磨损特性计算59第八章 对制动器工作原理的FLASH动画制作618.1 FLASH动画软件介绍618.2 Flash特点628.3 F1ash的功能和实际应用628.3.1 F1ash具有以下基本功能：628.3.2 F1ash 2004 MX又增加了许多新的功能：638.4 Flash MX 2004的界面和几个重要概念648.4.1界面和名词解释648.4.2 Flash动画制作三要素678.5 制动器工作原理动画制作69结 论77致 谢79参考文献80翻译资料81原文81译文93V东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸第一章 绪论1.1引言随着国民经济的蓬勃发展，汽车已成为人们日常生活中的

13、重要交通运输工具。它由许多保证其使用性能到达部件组成，制动系就是其中最为重要的总成之一。当今随着高速公路路网的的不断扩展、汽车车速的提高以及车流密度的增大，对汽车制动系的工作可靠性要求显得日益重要。因为只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车才能充分发挥其高速行驶的动力性能并保证行驶的安全性。可见，制动系是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车制动系的结构分析与设计计算也就显得非常重要了。制动器是汽车制动系中关键部件之一，其性能的好坏将直接影响整车性能的优劣，以及驾乘人员的生命、财产安全。因此，制动器的设计在整车设计中显得最为要。当然其他不见也是缺一不可的，各自起着不可替代的作用。一种新车型的出现往

14、往伴随着制动器的重新选型和新制动器的设计。海南马自达新款轿车Mazda 6的上市，便以其独具个性及魅力的造型；卓越的动力性能；典范的质感和静噪性；低排放和可再循环利用的环保性，赢得爱车一族的青睐。结合所学专业的性质、毕业设计的任务，提出了毕业设计课题和课题的研究内容-汽车制动系的设计计算和理论分析。1.2制动装置概述制动装置是汽车的主动制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。由于制动装置的结构和性能直接关系到汽车行驶的安全性和停车的可靠性，因而被认为是汽车的重要安全件，受到普遍的重视。在国家强制标准GB12676-1999汽车制动系统结构、性能

15、和实验方法（有关制动系统结构、性能方面的内容等效采用ECE No13法规），以及GB72581997机动车运行安全技术条件中，对制动装置的结构和性能都做了严格的规定。1.2.1制动装置各系统及其功能制动装置包括汽车装设的下列制动和减速系统。（1） 行车制动系（常用制动系），即用以使行驶中的车辆减速或停驶并使汽车在下短坡时保持稳定车速的零部件的总称。其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。（2）驻车制动系，即使停驶的车辆（包括坡道停车）以机械作用保持其不动的零部件的总称。驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压驱动，以免发生故障。（3）应急制动系，即在行车制动系失效的情况下

16、，仍能使行驶中的车辆减速或停驶的零部件的总称。应急制动装置年必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。应急制动装置也不是每车必备的，因为普通的手力驻车制动器也可起到应急制动的作用。（4） 辅助制动系，即为辅助行车制动系而设，是利用发动机排气制动回电涡流制动等的辅助，能使行驶中的车辆（特别是下长坡）持续地减低或稳定车辆速度的零部件的总称。（5）自动制动系，既当挂车与牵引车连接的制动管路渗漏或断裂时能使挂车自动制动的零部件的总称。GB126761999中对制动装置必须具有的功能提出了具体的要求。（1） 行车制动不论车速高低、载荷多少、车辆上坡和下坡，行车制动必须能控制车

17、辆的行驶，且使车辆安全、迅速、有效的停住；行车制动必须是可控制的；必须保证驾驶员在其座位上双手无须离开转向盘就能实现的制动。（2） 应急制动应急制动必须在行车制动系只有一处失效的情况下，在适当的一段距离内使车辆停住；应急制动必须是可控制的、驾驶员在其座位上至少有一只手握住转向盘的情况下就可以实现的制动。（3）驻车制动驻车制动必须能通过纯机械装置把工作部件锁住，使车辆停驻在上坡或下坡的地方，即使在驾驶员离开也如此。驾驶员必须在其座位上就可实现驻车制动。1.2.2制动系组成部分及功能（1）供能装置供能装置是制动系中供给、调节制动所需的能量、必要时还可改善传能介质状态的部件。制动系按供能方式分为人力

18、制动系、动力制动系、伺服制动系和惯性制动系等。（2）控制装置控制装置指制动系中初始操作及控制制动部件制动效能的部件或机构。（3）传能装置传能装置是制动系中用以将控制制动器的能输送到制动驱动器的部件。制动系按传能方式分为气压、液压、电磁、机械、组合制动系；按传能装置连接方式分为单回路、双回路和多回路制动系 。（4）制动器制动器是制动系中产生阻止车辆运动或运动趋向的力的机构。（5）缓速装置缓速装置（缓速器）是用以使行驶中的汽车速度减低或稳定在一定速度范围内的机构。（6）制动管（线）路制动管（线）路包括汽车各制动装置之间，以及牵引车与挂车制动装置之间的连接管（线）路。（7）辅助装置辅助装置是为改善制

19、动性能和使用的方便性而在制动系中增设的装置，包括报警装置、保护压力装置、制动力调节装置和车轮防抱死装置等。（8）附加装置附加装置是为挂车制动系供能和控制制动而在牵引车制动系中装置的部件。1.2.3对制动装置的要求制动装置是汽车的重要安全部件之一，其结构和性能除了要满足一般的性能和结构外，还必须符合国家强制性标准的规定（对于出口车，要满足使用国的有关法规）。下面列出对制动装置的主要要求。（1） 具有良好的冷态制动效能，能产生足够的制动力，使汽车的行车制动、应急制动和驻车制动性能符合强制性标准的要求。（2） 具有良好的制动效能稳定性，由于摩擦热的影响或摩擦表面浸水使效能降低的程度尽可能小并能够复原

20、，也即制动效能的热稳定性和水稳定性都要好。（3） 具有良好的制动方向稳定性，应使制动力在车轴间合理分配，并在同一车轴的左、右轮之间对称分配。（4） 控制轻便，控制装置的位置应便于操纵，控制力和行程的大小应适当,即制动踏板和手柄的位置和行程符合人机工程学要求。（5） 工作可靠，如行车制动系传能装置必须至少采用双回路，反映时间应短；动力制动系必须至少有两个独立的储能装置，并具有保护压力装置和报警装置等。 （6）制动衬片（块）磨损小，制动间隙的检查、调整和制动衬片（块）的更换应方便。（7） 工作时产生的颤振和噪声小，排出物对环境的污染也应小。（8） 各部件特别是车轮制动器的尺寸和质量应尽可能小；并且

21、与悬架、转向装置都不能产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。（9） 能全天候使用。气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，气动管路也不该出现结冰现象。（10）制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环境要求，应力求减小到制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。第二章 制动器综述2.1制动器及其材料的发展历史简介我国50年代以来的货车、小型客车的前后制动器多为鼓式制动器其制动力矩较大，但其散热条件较差，制动器材料的热衰现象较为严重，随着车速的提高，其弱点越来越突出，从而使制动器的使用寿命较短，现代小型轿车如夏利、富康、桑塔纳等的制动器都采用前盘后鼓

22、式制动器。盘式制动器之所以得到普遍的应用，是因为在强烈的制动情况下，制动器力矩很大，汽车以较大的初速度进行制动时，在前轮上设置盘式制动器能使汽车保持良好的稳定性。伴随着美国汽车行业突飞猛进的发展，制动器也经历了数次大革命。在过去的100多年间，美国汽车制动器的发展大体上经历了以下过程:从原始的机械装置过渡到拉索鼓式制动器和杠杆鼓式制动器;从最初是将制动器安装在后轮发展到全轮使用制动器，继而又采用液压系统和带真空加力器以及带有电控的盘式制动器。制动器的发展经历了以下几个阶段。(1)早期的机械制动器时代:最早的制动器最早安装在动力传动系统中，1902年的“奥兹莫比尔”R型车装有外接触的带式制动器，

23、一些早期的轿车装有控制后轮的机械啮合制动器。福特公司1908-1927年间制造的T型车，1903年的A型车，装用过一种动力传动系统制动器。但随着车辆的功率、重量、最高车速及道路安全问题的增多，复式、半圆式及内张鼓式制动器这样一些更为先进的机械车轮制动器问世，鼓式制动器最初被用于后车轮，后来逐渐普及到四轮。福特公司1928年A型车的四轮均装有机械鼓式制动器。通用汽车公司1924-1928年间制造的各型车均采用四轮机械鼓式制动器。机械鼓式制动器的另一重要发展是自重的增加，助力装置对机械制动器来说己显得十分重要。1932年生产的重量为3860kg的凯迪拉克V16车，四轮均采用直径为419.1毫米的鼓

24、式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索真空加力器的鼓式制动器。（2）液压制动器时代：液压制动器是继机械制动器后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器，以“克菜斯勒”为商标的四轮液压制动器于1924年问世，通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术, 但直到5060年代，液压助力器才成为现实。(3)盘式制动器时代:盘式制动器的出现使美国汽车在制动性能方面有了质的飞跃。与鼓式制动器相比，盘式制动器有很多优点。1965年批量生产的福特、雷鸟、林肯、大陆等车均采用了keisey-Hayes前

25、轮盘式制动器，雪佛莱、克尔维特等车采用了四轮盘式制动器。此后，盘式制动器开始流行。 (4)电子制动控制装置时代:电子制动控制装置包括防抱系统 (ABS)和牵引控制系统(TCS)，ABS目前为美、日、欧等发达国家轿车的标准装备。1936年博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了防抱系统在汽车上的应用1969年的福特continental.MK 车的后轮使用了真空助力的ABS制动器。1971年克莱斯勒Imperial车采用了升轮控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979年默奔茨推出一种性能可靠，带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置，

26、美国1985年的Continental MKVL采用带数字显示式微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。TCS是通过电子控制的燃油系统调整主制动器与发动机扭矩。TCS在欧洲生产。1990-1991年间，美国首次将TCS用于凯迪拉克Allante车上。汽车用先进电子装置方面的开始发展包括:改进的ABS-ASR控制系统，车辆动态控制系统，互感式车辆动态控制系统，集成化车辆动态控制系统，汽车稳定性控制系统及主动式方向摆动稳定性控制系统等。制动器开发厂商还提出了未来将ABS / TCS和VDC(车辆动态控制)与智能化运一体化运用的构思。 从车辆发明以来，就开始了使

27、用刹车材料的历史。其材料从木材、皮革等发展到棉花、棉布、铸铁。棉花纤维浸渍粘合剂再经加压成型、加工后的产品是最初开发和使用的摩擦片，但在使用中因摩擦热升温至120 0C，棉花纤维会燃烧，于是以石棉作为替代品，由于石棉耐高温强度较高，纤维性和柔韧性不错，且来源丰富，价格低廉，逐步成为摩擦材料中最重要组成部分。 石棉纤维摩擦片在随后的使用中，发现其高温衰退性十分明显，主要原因是石棉导热性很差，摩擦热难以迅速散失，使衰退层变厚，磨损加剧。石棉的化学成分为含12-15%结品水的硅酸镁，500以上将发生如下反应:水份全部析出，纤维变脆，完全失去了增强作用。1980年代以后，石棉对人体健康的损害已被医学界

28、公认。许多国家和政对石棉的使用做了严格的限制，客观上又一次推动了新型刹车材料的开发研究，主要集中在寻求替代石棉的纤维上，涌现出许多新的纤维，如玻璃纤维、Kevlar纤维、Aramid纤维、碳纤维、铜纤维、钛酸钾纤维、云母纤维、Emicortt纤维及硅灰石、海泡石纤维、硅酸铝纤维、岩棉以及尼龙纤维等，希望得到性能更优良的无公害摩擦片。许多纤维性能有互补性，大多新纤维价格较贵。兼顾材料性能和经济性，考虑性能的互补，必然要求在摩擦片中同时采用二种或二种以上的纤维，这种利用“混杂效应”的新型摩察片-混杂纤维(NAO)摩擦片的性能调整及发展的余地都很大，具有广阔的发展前景，被称为第二代无石棉摩擦片。我国

29、摩擦材料的研究起步较晚，与发达国家存在一定的差距。但近八年来，在国外形势的紧迫下，加快了研究开发步伐。 国外许多发达国家近年来对摩擦材料的研究投入了大量的人力物力，并设立专门课题。在材料的配方选择、工艺改良、材料变革、机理探讨等方面进行了深入系统的研究。先后开发的无石棉摩擦材料已有几十种，主要有半金属、金属、有机纤维、无机矿物摩擦材料等，并取得了一定的社会、经济效益。2.2汽车制动器的评价指标 汽车的制动性能是汽车的主要性能指标之一，它直接关系到交通安全重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。所以汽车的制动性能是汽车行驶的重要安全保障。改善汽车的制动性能即改进作为制动系统

30、最主要部分的制动器的结构性能，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。一辆汽车制动性能的好坏，主要从以下三个方面来进行评价: （1） 制动效能，即制动距离与制动减速度; （2） 制动效能的恒定性，即抗热或水衰退性能; （3） 制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏，侧滑以及失去转向能力的性能。汽车的制动效能是汽车迅速降低车速直至停车的能力，它是制动性能最基本的评价指标，评定制动效能的指标是制动距离和制动减速度。制动距离是指在一定的制动初速度下，汽车从驾驶员踩着制动踏板开始到停车为止所驶过的距离，它与驾驶员的反应时间、制动系的协调时间、制动踏板力以及路面附着条件有关。制动减速度常指制动过

31、程中的最大减速度，它反映了地面制动力，因此它与制动器制动力及轮胎与道路的附着力有关。汽车制动效能的恒定性主要指的是抗热衰退性能。抗热衰退性能是指汽车在高速行驶或在下长坡连续制动时制动效能保持的程度。因为制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，而制动器温度升高后，能否保持在冷状态时的制动效能己成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。此外，实际行驶时，制动器还存在水衰退问题，要求制动器在浸水后仍应保持其制动效能。制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动过程中维持原线行驶或按预定弯道行驶的能力。制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏，侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动，失去转

32、向能力是指弯道制动时，汽车不再按原来弯道行驶而沿弯道切线方向驶出，以及直线行驶制动时转动方向盘汽车仍按直线方向行驶的现象。制动跑偏、侧滑和失去转向能力是造成交通事故的重要原因。 2.3鼓式制动器的工作原理 鼓式制动器的工作原理可用如图2-1所示的一种简单的液压制动系示意图来说明。一个以内圆面为工作表面的金属的制动鼓8固定在车轮轮毅上，随车轮同旋转。在固定不动的制动底板11上，有两个支承销12，支承着两个弧形制动蹄10的下端。制动蹄的外圆上面又装有一般是非金属的摩擦片9，制动底板上还装有液压制动轮缸6。用油管与装在车架上的液压制动主缸4相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构1来操纵。制

33、动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆之间保持有一定的间隙，使车轮和制动鼓可以自由旋转。 要使行驶中的汽车减速，驾驶员应踩下制动踏板1，通过推杆2和主缸活塞3，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，并通过两个轮缸活塞7的推力,使两制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开，使其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。这样，不旋转的制动蹄就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力距，其方向与车轮方向相反。制动鼓将该力矩、传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力Fu。同时路面也对车轮作用着一个向后的反作用力，即制动力Fa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，制动

34、力愈大，则汽车减速度也愈大。图2-1鼓式制动系工作原理示意图2.4盘式制动器的工作原理2.4.1制动过程的工作原理盘式制动器大体上可以分为：定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器。定钳盘式制动器制动钳替两侧都安有液压缸，制动过程中制动钳体不动，具有一定压力的液压油流入两侧的制动轮缸。轮缸中的活塞在制动液的作用下推动制动块卡紧随车轮旋转的制动盘产生制动力。盘式制动器和浮钳盘式制动器相比有以下缺点：(1) 液压缸较多，使制动钳结构复杂。(2) 液压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。这必然使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内。(3) 热负荷大时液压缸特别是外侧液压

35、缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化。(4) 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。 鉴于定钳盘式制动器的上述缺点，到上世纪60年代，定钳盘式制动器逐渐被浮钳盘式制动器取代。所以今天我们主要研究盘式制动器的浮钳盘式制动器其大致工作原理如图2-2所示:图2-2滑动钳盘式制动器工作原理示意图浮前钳盘式制动器的制动钳可以相对制动盘轴向滑动。制动钳支架12固定在转向节上，制动钳体6与支架12可沿导向销13轴向滑动。制动时，驾驶员应踩下制动踏板1，通过推杆2和主缸活塞3，使主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，活塞8在液压力P1的作用下，将制动块9推向制动盘11。与此同时，作用

36、在制动钳体6上的反作用力P2推动制动钳体6沿导向销向13左移动，使固定在制动钳体上的固定制动块压10靠到制动盘11上。于是，制动盘两侧的摩擦块9、10在P1和P2的作用下夹紧制动盘11，使之在制动盘上产生与运动方向向反的制动力矩，促使汽车制动。为了更一步加深浮前钳盘式制动器的工作原理，我将在最后一章利用FLASH动画制作软件制作出两种结构型式的工作原理示意图。2.4.2盘式制动器制动力矩的计算假定衬块的摩擦表面全部与制动盘接触，且各处单位压力分布均匀，则制动器的制动力矩 （2-1）式中: 一摩擦系数; N一单侧制动块对制动盘的压紧力; R一压紧力的作用半径。对于常见的具有扇形摩擦面的衬块，若其

37、径向宽度不很大取R等于平均半径已足够精确, （2-2）扇形摩擦衬块的内半径和外半径。图2-3钳盘式制动器的作用半径计算参考图2.5现代鼓、盘式制动器优缺点的比较与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点:(1)热稳定性较好，原因是一般无自行增势作用，衬块摩擦表面压力分布较鼓式中的衬片更为均匀。此外，制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄中部接触，从而降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘则是轴向热膨胀极小，径向热膨胀根本与性能无关，故无机械衰退问题。(2) 水稳定性较好。制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，因而浸水后效能降低不多。又由于离心力的作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一两次

38、制动即能恢复正常。鼓式制动器则需经甚至十余次制动方能恢复;(3) 制动盘只要厚度不太大，在高温下形成热裂和热点的可能性比制动鼓小。 (4) 制动盘的热膨胀不如制动鼓膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使得间隙自动调整装置的设计可以简化。(5) 在输出制动力矩相同的条件下，尺寸和重量一般较鼓式制动器小。(6) 衬块比鼓式中的衬片更容易更换，一般保养作业也较简单。但盘式制动器也有不少缺点:(1) 制动效能低，故所需输入液压较高(有的高达20N/m时)。在中级以上轿车和货车上应用时，若所有液压不高于120N/m时，则必须有伺服装置。(2) 制动液的工作压力和工作温度都较高，因而容易汽化并且对液压系统的

39、密封性要求较高。(3) 难以完全防止尘污和锈蚀。(4) 兼作驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂。(5) 作用滞后性较长。作用滞后性包括产生制动和解除制动的滞后性。鼓、盘式制动器都存在滞后性较长的缺点。如图3-4所示为制动过程理论上的减速度j()随时间t (s)变化的关系。是从出现危险信号开始，到驾驶员接触制动踏板为止所经历的时间，称为驾驶员的反应时间。在该时间(一般为0.31.0s)内，汽车以Vo的初速作等速运动。是从脚接触制动踏板起，到刚开始出现制动力，因而刚开始出现减速度为止所经历的时间，称为制动系的反应时间。它用于克服制动系机械传动部分的间隙，克服制动踏板的自由行程，气压或液压沿

40、管路的传递，克服制动蹄与制动鼓的间隙等。在时间内，汽车的减速度为零，作等速运动。 为制动力由零增大到稳定值，因而制动减速度由零增至稳定值ja所经历的时间。每辆在用车的ja值各不相同。常将十称为制动系的协调时间，一般在0.20.9s之间。 是以稳定制动减速度制动的时间。 是从开始放松制动踏板的瞬时起，到制动力完全消除。因而制动减速度为零所经历的时间，称为完全释放时间，一般在0.2s之间。图2-4制动减速度一时间曲线2.6理想的制动系统当汽车匀速行使时，实际车速（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度（即车轮滚动的圆周速度）相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。然而，当驾驶员踩下制动踏板后，在制动器摩擦

41、力矩的作用下，车轮的角速度减小，实际车速与车轮速度之间就会产生一个速度差，轮胎与地面之间就会产生相对滑移，滑移程度用滑移率S来表示，其表达式：式中：S为车轮滑移率；为车速（车轮中心纵向速度，m/s）；为车轮速度（车轮瞬时圆周速度，=r，m/s）；r为车轮半径（m）；为车轮转动角速度（rad/s）。 当=时，滑移率S=0，车轮自由滚动；当=0时，滑移率S=100%，车轮完全抱死滑移； 当时，滑移率0S100%，车轮既滚动又滑动。滑移率越大，车轮滑移程度越大。在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是制动器制动力大于轮胎-道路附着力。因此影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面： （1）车轮载客人数或载物

42、量； （2）前后轴的载荷分布； （3）轮胎-道路附着状况； （4）路面种类和路面状况； （5）制动力大小及其增长速率。汽车的实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差异称为车轮的滑移率。滑移率S的定义式为: （2-3） 式中： 车轮中心的速度； 车轮的角速度； 车轮的滚动半径。 图2-5附着系数随滑移率变化的曲线不制动时，车轮作纯滚动，即滑移率S=o;当车轮抱死时，,滑移率S=100%。轮胎与路面间的附着系数在制动过程中实际上是个变量，纵、侧向附着系数随滑移率S变化的曲线如图2-5所示。从图2-5可知，滑移率S=100%时，纵向附着系数较小，地面制动力不是最大，因而制动距离不是最短。而且此时的侧向附

43、着系数为零，能承受的侧向力为零。汽车此时很容易发生甩尾、甚至调头以及失去前轮转向能力等危险现象，不能保证制动的方向稳定性，所以理想的制动系统应能防止车轮被抱死，自动保持在滑移率为15%25%的范围内工作，这样就能够利用峰值附着系数获得最大的地面制动力和最短的制动距离。而且此时还具有较高的侧向附着系数，可以承受较大的侧向力而不致侧滑，可以保持汽车方向的控制能力，具有良好的制动方向稳定性。ABS系统可以保持车轮的滑移率在15%25%的范围内。关于这方面的具体分析将在后面的一章中作介绍。 第三章 汽车制动驱动机构的选择制动驱动机构用于将司机或其他动力源的制动作用力传给制动器，使之产生制动力矩。3.1

44、制动驱动机构的结构形式及分类根据制动力源的不同，驱动机构可分为简单制动、动力制动和伺服制动三大类。具体可分为如下表：制动力源力的传递方式用途型式 制动力源工作介质型式 工作介质 简单制动系（人力制动系）司机体力机械式杆系或钢丝绳仅用于驻车 制动液压式制动液部分微型汽车的行车制动动力制动系气压动力制动系发动机动力空气气压式空气中、重型汽车的行车制动气压液压式 空气、制动液液压动力制动系制动液液压式制动液伺服制动系真空伺服制动系司机体力与发动机动力空气液压式制动液轿车、微、轻、中型汽车的行车制动气压伺服制动系空气液压伺服制动系制动液3.1.1简单制动系简单制动系即人力制动系，是靠司机作用于制动踏板

45、上或受柄上的力作为制动力源。力的传递方式又有机械式和液压式两种。机械式靠杆系或钢丝绳传力，其结构简单，造价低廉，工作可靠，但机械效率底，故仅用于中小型汽车的驻车制动装置中。液压式简单制动系通常称为液压制动系，用于行车制动装置。其优点是作用时间短（0.10.3秒），工作压力高（可达1012MP），轮缸尺寸小，可布置在制动器内部作为制动蹄张开机构或制动块压紧机构，使之结构简单、紧凑、质量小、造价低。但其有限的力传动比限制了其在汽车上的使用范围。另外，液压管路在过度受热时会形成气泡而影响传输，使制动效能降低甚至失效。液压式简单制动系曾广泛应用于轿车、轻型及以下的货车及部分中型货车上去。其工作原理如图

46、3-1所示： 图3-1人力液压制动系示意图1、9前制动器；2轮缸；3、8、6制动管；4制动踏板；5制动主缸；7、10后制动器。3.1.2动力制动系动力制动系是以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车动力的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对制动回路中控制元件的操纵。在简单制动系中的踏板力与其行程间的反比例关系变不复存在，因此，此处的踏板力较小且可有适当的踏板行程。常用的动力制动系有以下几种。（1） 气压制动系气压制动系是动力制动系中最常见的型式，由于可以获得较大的制动驱动力且主车与被拖的挂车之间制动驱动系统结构简单、连接和断开都很方便，因此广泛应用于总质量为8t以上尤其是15t以上的货车、越野汽车和客车上。但气压制动系必须采用空气压缩机、储气罐、制动阀等装置，使结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间长（0.30.9秒），因此，在制动阀到制动气室和储气罐的距离较远时有必要加设气动的第二级元件继动阀以及快放阀；管路工作压力较低，因而制动气室的直径大，只能置于制动器之外，在通过杆件及凸轮或楔