1、第六章 制 动 系,主讲：李宜峰塔里木大学机电学院,主要内容及重点,主要内容：制动系统的基本原理及类型 制 动器 制动传动机构 制动动力学 重点： 制动器制动动力学,6.1 制动系的功用与组成,一、功用1、使高速行驶的汽车、拖拉机强制减速并迅速停车；2、下坡行驶时限制车速；3、协助或实现转向；4、使汽车、拖拉机可靠地停放原地，在坡道上停车，防止其在斜坡上滑溜。,1、按功用分：行车制动系统驻车制动系统辅助制动系统 2、按制动能源分：人力制动系统 动力制动系统伺服制动系统,二、类型,类型（续）,3、按传动机构的类型分：机械式液压式气压式 4、按制动回路数：单回路式双回路式,三、制动系统的要求,1、
2、良好的制动性能 2、操纵轻便 3、制动平顺性好 4、制动稳定性好 5、制动器散热好 6、减少公害 即噪声、粉尘、污染小。 最佳制动状态： 临界状态 ABS,四、制动系统的基本组成与原理,制动踏板,制动主缸,制动油管,制动鼓,制动轮缸,摩擦片,制动蹄,支承销,回位弹簧,制动系统工作原理,车辆前进方向,制动力,轮对地面的摩擦力,轮子旋转方向,制动器对轮子的摩擦力矩,工作原理演示,目前汽车制动器多采用摩擦式制动器。它利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩，主要分成鼓式、盘式和带式三类。根据制动器的安装位置的不同，可分为车轮制动器和中央制动器。,6.2 制动器( Brake),一、带式制动器
3、,特点：结构简单，尺寸紧凑，但制动时轮轴受力大，磨损不均匀。应用：履带式拖拉机，少数轮式拖拉机,带式制动器的形式,1、单端拉紧式 2、双端拉紧式 3、浮动式,组成： 旋转部分：制动鼓 固定部分：制动底板 制动蹄 张开机构：轮缸 定位调整：调整凸轮 偏心支承销,制动鼓,制动底板,制动轮缸,调整凸轮,偏心支承销,制动蹄,二、鼓式（蹄式）制动器,（一）轮缸式,1、领从蹄式制动器（简单非平衡制动器）,领蹄（增势蹄）,从蹄（减势蹄）,制动轮缸,N1,N2,F1,F2,2、双领蹄式制动器（单向助势平衡式）,制动轮缸,制动轮缸,领蹄,领蹄,单向助势平衡式制动器,3、双向双领蹄式制动器（双向助势平衡式）,制动
4、轮缸,制动轮缸,制动蹄,制动蹄,双向助势平衡式制动器,4、双从蹄式制动器,制动轮缸,制动轮缸,从蹄,从蹄,5、自增力式制动器,单向自增力式制动器,顶杆,F2,F1,F2 F1,双向自增力式制动器,（二）凸轮式制动器,凸轮式及楔式制动器,凸轮式制动器工作过程演示,凸轮式制动器,1.转向节轴颈 2.制动蹄 3.回位弹簧 4.制动凸轮轴 5.制动调整臂 6.制动气室 7.制动底板 8.制动鼓 9.蹄片轴 10.开口销,几种制动器制动效能比较，哪种最好？,自增力式制动器双领蹄式领从蹄式双从蹄式,三、盘式制动器,结构：,制动盘,制动钳体,一汽奥迪100轿车前轮制动器,制动块,活塞,制动钳导向销,分类：,
5、钳盘式制动器 a、定前盘式制动器 b、浮钳盘式制动器 全盘式制动器 应用： 轿车、轻型货车,(一）钳盘式制动器1、定钳盘式制动器,（固定式制动钳制动器）,结构：,活塞,制动钳体,制动块,车桥,进油口,制动盘,缺点：油缸多、结构复杂、制动钳尺寸大,油路中的制动液受制动盘加热易汽化。,2、浮钳盘式制动器,（浮动式制动钳制动器）,结构：,车桥,导向销,进油口,活塞,制动钳,制动块,制动盘,浮钳盘式制动器工作演示,盘式制动器特点,优点： 1、制动效能稳定 2、浸水后制动效能降低较少 3、尺寸和质量较小 4、制动盘沿厚度方向的热膨胀量小 缺点：制动效能低，导致液压制动管路中的油压较高。,桑塔纳轿车前轮制
6、动器,制动盘,制动钳,（二）全盘式制动器,图415 全盘式制动器 1.斜拉杆 2.内拉杆 3.调整螺母 4.锁紧螺母 5.摇臂 6.外拉杆 7.半轴壳体 8.摩擦盘 9.回位弹簧 10、12.压盘 11.钢球 3.差速器壳体轴承座 14.半轴,全盘式制动器的工作工程,图416 全盘式制动器的制动过程与自动助力的作用原理 2.压盘 4.钢球 A、C制动器壳体上的凸肩 A1、C1.压盘上的凸耳,6.3制动操纵传动机构,一、机械式传动机构 二、气压式传动机构 三、液压式传动机构,一、机械式传动机构,一、机械式传动机构,1.支架 2.制动盘 3.制动蹄 4.调整螺钉 5.销 6.拉簧 7.后制动蹄臂
7、8.定位弹簧 9.蹄臂拉杆 10.前制动蹄臂 11.拉杆臂 12.传动拉杆 13.棘爪 14.齿扇 15.驻车制动杆,蹄盘式制动器及其传动机构示意图,二、气压式传动机构,图418 双回路气压制动传动机构,空压,气调,控制阀,制动气室,双回路气压制动传动机构图注,1.空气压缩机 2.卸荷阀 3.单向阀 4.放水阀 5.湿储气筒 6.取气阀 7.安全阀 8.后桥储筒 9.气压过低报警开关 10.前桥储气筒 11.挂车制动控制阀12.分离阀 13.连接头 14.后轮制动气室 15.快放阀 16.双通单向阀17.制动灯开关 18.制动控制阀 19.前轮制动气室 20.气压表 21.调压阀,气压制动回路
8、,双回路气压制动传动机构工作原理,当踏下制动踏板时，拉杆带动制动控制阀18使之工作，前、后桥储气筒8、10的压缩空气便通过制动控制阀18的右腔和左腔进入前、后轮制动气室19、14，使前、后轮制动。 与此同时，通过前、后制动回路之间并联的双通单向阀16接挂车制动控制阀11，将湿储气筒5与通向挂车的通路切断，使挂车进行放气制动。,（二）双回路气压制动传动机构主要部件及其工作原理,图4-19 风冷单缸式空气 压缩机结构示意图 1.活塞 2.出气阀 3.卸荷柱塞 4.柱塞弹簧 5.空气滤清器 6.进气阀 7.缸体 8.连杆,1空气压缩机,气压制动回路,2调压器,膜片式调压器示意图 1.接空气压缩机 2
9、.调整螺钉 3.调压弹簧 4.膜片 5.接储气筒,气压制动回路,3制动控制阀,图421 并列双腔膜片式制动控制阀 1.两用阀总成 2.下壳体 3.上壳体 4.推杆 5.平衡弹簧上座 6.平衡弹簧 7.平衡弹簧下座 8.钢球 9.平衡臂 10.膜片 11.膜片芯管 12.滞后弹簧 B.排气孔 E.排气孔 V.平衡室,气压制动回路,4制动气室,图422 膜片式制动气室 1.进气口 2.盖 3.膜片 4.支承盘5.弹簧 6.壳体 7.螺钉孔 8.推杆 9.连接叉,气压制动回路,制动气室的工作过程,制动：当驾驶员踩下制动踏板时，压缩空气经制动阀进入制动气室，在空气压力作用下膜片3变形，推动推杆8并带动
10、制动调整臂，转动制动凸轮将蹄片压向制动鼓而产生制动作用。 制动解除：当驾驶员放松制动踏板时，制动气室中的压缩空气经快放阀（或制动阀）排到大气中。在弹簧5的作用下，推杆8和膜片3又恢复原始状态，准备下一次的动作。,三、液压制动传动机构,图423 液压式简单制动传动机构 1.轴向小孔 2.活塞 3.补偿孔 4.旁通孔 5.制动总泵 6.皮碗 7.双向阀 8.制动分泵（轮缸）,（一）液压式简单制动传动机构,液压制动装置及回路,结构：,后轮制动器,前轮制动器,油管,前制动轮缸,后制动轮缸,制动主缸,液压式双管路传动装置的布置形式,性能：当其中一套管路损坏时，另一套仍可以正常工作，保证汽车制动系的工作可
11、靠性。 1、前后桥独立式双回 路液压制动系统,当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。制动效能低于正常时的50。,制动主缸,2、前后制动器交叉式双回路液压独立制动系,一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能，为正常时的50。,制动主缸,交叉式双回路液压制动系,3、同一制动器两个轮缸独立制动,制动主缸,当一套管路失效时，另一套管路仍能使前、后制动器保持一定的制动效能。制动效能为正常时的50。,2、真空助力液压制动传动机构,真空助力器,真空助力器,1 制动主缸推杆 2 橡胶反作用盘 3 膜片座 4 空气阀座 5 橡胶阀门 6 弹簧 7 控制阀推杆 8 控制阀柱塞 9 膜
12、片,目前，轿车上广泛装用真空助力器作为制动助力器，利用发动机喉管处的真空度来帮助驾驶员操纵制动踏板。根据真空助力膜片的多少，真空助力器分为单膜片式和串联膜片式两种。,一、制动主缸,双腔制动主缸：,活塞,活塞,出油阀,出油阀,与前腔连接的制动管路漏油时，则只能后腔中建立液压。此时前缸活塞迅速前移，后缸工作腔中液压升高到制动所需的值。,与后腔连接的制动管路漏油时, 先是后缸活塞前移,不能推动前缸活塞，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。,二、制动轮缸,功用： 将液压力转变为使制动蹄张开的动力。 常见型式： 双活塞式、单活塞、阶梯式等。 应用： 阶梯式：用于
13、非平衡式制动器中，使前后摩擦片均匀磨损。大端推动后制动蹄，小端推动前制动蹄。,图427 双活塞制动轮缸 1.缸体 2.活塞 3.皮碗 4.弹簧 5.顶块 6.防护罩,桑塔纳轿车液压制动管路布置图,6.4 制动动力学,一、车辆制动时车轮的受力 （一）地面制动力,图432车辆制动时车轮的受力,M制动器的摩擦力矩； FXb车轮轮胎胎面与地面之间作用的地面制动力； G车轮垂直载荷； FZ地面对车轮的法向反作用力； T车轴作用于车轮的推力。,（二）制动器制动力,设在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需要的力为制动器制动力Fb，它等于把车辆车轮架离地面，踩住制动器踏板，在轮胎周缘沿前进方向推动车轮直至它能转动所
14、需的力。,制动器的制动力取决于制动器的型式、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数以及车轮半径。并与制动踏板力，即制动系统的液压或空气压力成正比。,（三）地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系,制动过程中制动器制动力Fb、地面制动力FXb与附着力F之间的关系如图433所示。,最大地面制动力FXbmax为,（四）附着系数与车轮滑移率的关系,图434 附着系数与滑移率S的关系,滑移率S :,Vw 车轮中心的速度；r0 无地面制动力时车轮滚动半径； 车轮的角速度。,滑移率S及滑动,在车轮作纯滚动时，Vw= r0，S0；在车轮被完全抱死作纯滑动时0，S100；车轮边滚动边滑动时，0S100。所以滑移率S
15、的大小，说明了车轮运动中滑动成份所占的比例：滑移率S越大，滑动成分越多。,与S 的关系,在绝大数道路条件下，当滑移率SSOPT1520时，轮胎的纵向附着系数b达到最大值，此值叫做峰值附着系数bp，此时侧向附着系数s也较大，即能得到最佳的制动效果。 滑移率再增加，制动将出现不稳定状态，纵向附着系数将会下降，而侧向附着系数则一直下降，制动效能和制动时的方向稳定性都将变坏。 当S = 100%时，纵向附着系数的值称为滑动附着系数h，侧向附着系数降到零值附近，车辆制动进入抱死状态时将失去制动稳定性和转向操作性。,二、车辆理想的制动过程,车辆制动的理想目标：保持制动时车轮滑移率始终在侧向附着系数较大、纵
16、向附着系数最大的区域，从而得到能维持转向能力和方向稳定性的充分大的侧向力及产生最大地面制动力（纵向力）。,（一）理想制动过程,理想制动的控制过程,（1）在制动过程中，当车轮的转动状态越过稳定界限SOPT（车轮滑移值从稳定区进入不稳定区的瞬间）时，迅速而又适度地减小制动器制动力矩，使制动器制动力略低于车轮与地面间的附着力。 （2）逐渐地增大制动器制动力，直到车轮转动状态再次越过稳定界限为止，尽量长时间地保持车辆于稳定界限附近的最佳滚动状态。使受制动车轮始终在SOPT附近的狭小滑移率范围内滚动，实现既充分保证转向操作性和方向稳定性，又可获得最优制动距离的理想制动效果。,（二）、前后制动器制动力的分
17、配,1.制动时地面对前、后车轮的法向反力,FZ1，FZ2地面对前、后车轮的法向反力；a、b质心至前、后轴的距离；G 车辆重力； hg车辆质心高度；FW空气阻力（设其作用线通过车辆重心）； Fj车辆惯性力，,前后车轮的法向反力,而,当前、后车轮同时制动而接近抱死时，,有:,f车轮滚动阻力系数,2.前、后轮制动力的合理分配,前、后车轮同时制动抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力；并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力，,理想的前、后制动器制动力分配曲线,图438 理想的前、后制动器制动力分配曲线,若忽略滚动力阻力系数f，并消去式（412）中的变量附着系数，则,1.电子控制器 2.
18、运算单元 3.控制单元 4.监控单元 5.轮速传感器 6.传感齿圈 7.制动分泵 8.制动盘 9.车轮 10.电磁阀 11.压力调节器 12.制动总泵 13.制动踏板 14.警报灯,ABS基本工作原理,续,首先由轮速传感器5测出与车轮9或驱动轴共同旋转的传感齿圈6的旋转齿数，从而得到与车轮转速成正比的交流信号。轮速传感器5的交流信号被送入电子控制器1，由电子控制器1中的运算单元2计算出车轮速度、滑移率及车轮的加速度或减速度，然后再由电子控制器1中的控制单元3对这些信号加以分析后，给压力调节器11发出制动压力控制指令。,续,电子控制器1还有监控单元4，其作用是对ABS的其他部件的功能进行监测，当这些部件发生异常时，由警报灯14或蜂鸣器给驾驶员报警，使整个ABS系统停止工作，使制动功能自动恢复到汽车的传统制动系统状态。这时汽车的传统制动系统仍然工作，而只是不再具有防止车轮抱死的功能。,续,压力调节器11均安装在制动传动系统的制动总泵12与制动分泵7之间，接受到电子控制器1的指令后，由压力调节器11中的电磁阀10（若为液压制动系统时还有液压泵、驱动电机）直接或间接地控制制动压力的增减，从而调节制动器制动力矩，使之与地面附着状况相适应，防止制动车轮被抱死。,本章结束,
