汽车制动系统.ppt

一、汽车制动系的概述二、行驶制动器三、制动力的校核计算四、驻车制动器五、制动防抱死系统主要内容主要内容一、汽车制动系的概述一、汽车制动系的概述1.定义 使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。2.作用 制动系的作用是根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车，以确保行车安全，并保障汽车停放可靠不能自动滑移。3.组成 制动系统由两套或几套独立的制动装置组成，每套制动装置又由制动器和制动传动装置组成行车制动装置：制动器安装在汽车全部车轮上，驾驶员用脚操纵驻车制动装置：用于停车后防止汽车滑溜其它装置：应急制动、安全制动和辅助制动 汽车两套制动装置都是由制动器和操纵制动器的传动机构两部分组成。4.制动传动装置分类人力制动装置：机械式、液压式（人力作为制动力源）动力制动装置：气压式（高压空气）、气顶液式、全液压式（以发动机动力作为制动力源，并由驾驶员通过踏板或手柄加以控制）伺服制动装置：兼用人力和发动机动力（1）按制动能源分：（2）按制动回路分：单回路传动装置：（只要一个地方坏，全轮丧失制动能力）双回路制动传动装置：（前、后轮相互独立，前面坏了，后面还能用）二、车轮制动器二、车轮制动器 液压鼓式制动器的工作过程 （1）汽车行驶不制动时（以液压鼓式制动为例），所有机件处于安装的原始位置。制动蹄与制动鼓之间保持一定的间隙，制动鼓随车轮自由转动而不受阻碍。（2）当汽车行驶制动时，踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，使主缸内的油液产生一定压力后流入轮缸，既而推动轮缸活塞，使两制动蹄绕支承销转动，上端向两边张开而使其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓产生一个摩擦力矩M，其方向与车轮旋转方向相反。1、鼓式制动器的分类 a、按制动效能分类（一）鼓式制动器制动器分为鼓式制动器和盘式制动器领从蹄式：当制动鼓正向或反向旋转时，总有一个是领蹄和一 个从蹄，上图 a）；双领蹄式：当制动鼓正向旋转时均为领蹄，反向旋转时均为从蹄，上图 b）；双向双领蹄式：当制动鼓正向或反向旋转时，两蹄均为领蹄，上图 c）；双从蹄式：当制动鼓正向旋转时均为从蹄，反向旋转时均为领蹄，上图 d）；单向伺服式：仅在制动鼓的某一旋转方向上，均能借摩擦力的作用，使施加力的效能增高，上图e）；双向伺服式：在制动鼓的正反方向两个旋转方向上，均能借用摩擦力的作用使施加力的效能增高，上图f）；一般来说，领蹄的效能因数约为从蹄的3倍；伺服式制动器中次领蹄的效能因数也约为主领蹄的3倍。b、按制动器促动器分类1）轮缸式制动器；利用轮缸活塞推动蹄张开。2）凸轮张开式制动器；利用凸轮的转动使制动蹄张开，如右图a）和b）。3）楔式制动器；利用楔杆的楔入使制动蹄张开，如右图c）。2、间隙调整 为了防止制动拖带，在放松制动时摩擦片与制动鼓之间保持一定的间隙，称为制动间隙。经过多次制动后摩擦片磨损，制动间隙随之增大，这时应加以调整，使制动间隙恢复到规定值。a、凸轮张开式制动器的调整1）人工调整2）自动调整 a、凸轮张开式制动器的调整1）人工调整2）自动调整 杠杆（1）与A面之间的间隙B等于设定间隙。与杠杆（1）成整体结构的棘爪（2）处于啮合状态。如果间隙超过设定值，制动时，A面便与杠杆接触并推动它移动等于磨损量的距离，经过一个啮合后重新啮合。解除制动时，复位弹簧将制动蹄拉回距离B，从而又恢复到设定间隙。盘式车轮制动器是由摩擦衬块从两侧夹紧与车轮共同旋转的制动器后而产生制动效能。制动器的旋转元件是金属盘，称为制动盘。不动的摩擦元件是制动钳或钢制圆盘。盘式制动器散热能力强，热稳定性能好，轿车、小客车的前轮，大多采用盘式制动器。（二）盘式制动器 1.盘式制动器的分类盘式制动器的分类 按制动钳结构分类：可分为定钳盘式制动器、滑动钳盘式制动器、摆动钳盘式制动器。2、间隙调整 钳盘式制动器不仅制动间隙小（单侧0.050.15mm），而且制动盘受热膨胀后对轴向间隙几乎没有影响，所以一般都采用一次调准式间隙自动装置。最常用的结构是在缸体和活塞之间装一个兼起复位和间隙自调作用的斜角封环，其工作原理如图5-3-35所示。制动时密封环刃边在摩擦力的作用下随活塞移动并产生弹性变形，与极限摩擦力对应的密封环达到极限变形后，活塞在液压作用下克服摩擦力相对于密封环继续移动；解除制动后活塞在弹力作用下退回，直到密封环的变形完全消失为止，这时摩擦块与制动盘之间重新恢复到设定间隙。盘式制动器与鼓式制动器比较优点：散热条件好，制动效能对摩擦系数变化不敏感，不容易发生热衰退；摩擦表面受潮、沾水后对制动效能影响小，制动感觉良好；制动力矩输出平衡，其大小与管压成线性关系，制动感觉良好；制动盘受热后沿直径方向膨胀，对制动效能和制动间隙的影响很小，容易实现间隙自动调整；在相同的制动力矩输出下，尺寸和质量较小；摩擦块的磨损较均匀，更换方便。缺点：制动器效能因数低，需大大增加控制力；摩擦块使用寿命短；密封性差，易受粒磨蚀和水分锈蚀；精密件多，价格昂贵。三、制动力三、制动力 地面制动力是滑动摩擦约束反力，其最大值受附着力的限制。则：Fmax=F=mg。Fmax 为最大地面制动力，F为地面附着力，为轮胎-道路附着系数。若不考虑制动过程中值的变化，即设为一常值，则当制动踏板力或制动系压力上升到某一值，而地面制动力大到最大值即等于附着力时，车轮将抱死不动而拖滑。踏板力或制动系压力再增加，制动器制动力F由于制动器摩擦力矩的增加，制动器制动力仍可继续上升，但地面制动力达到附着力时就不再增加，如图4-1-1。制动力分配 在任何轮胎-地面附着系数之下，汽车在水平路面制动时均能使双轴汽车前、后轴车轮同时接近抱死状态的前、后制动器制动力分配曲线称为理想制动器分配曲线。此时，前后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。F1+F2=mgF1前制动器制动力F2 后制动器制动力 制动器实际制动力分配系数 a 汽车质心至后轴距离 b 汽车质心至前轴距离 m 汽车质量 g 重力加速度 hg 质心高度F 总制动器制动力解析法求得：轮缸式制动器和盘式制动器制动器制动力计算制动器制动力计算凸轮张开式制动器：EJ1制动力计算实例：已知满载后EJ1总重量m=1150KG，前后轮距为L=1803.4mm；重心到前轮轴的纵向距离为a=1388.9mm,重心到后轮轴的纵向距离为b=414.5mm，重心高hg=753.7mm，最高速度vmax=30km/h，=0.7。由于电机始终是结合状态，车辆满载时按GB12676-1999规定的最高速度的80%下计算，制动距离低于SmaxSmax=0.15V+=0.15*24+=9.165（m）实际制动距离S=（t1+0.5t2）*+=（0.02+0.5*0.2）*+求得a=2.66=0.52地面附着力F=mg=1150*9.8*0.7=7889N前轮的附着力F1=F*=7889*0.52=4102.3N后轮的附着力F2=F-F1=7889-4102.3=3786.7N故 前轮的最大制动力为4102.3N，后轮最大制动力为3786.7N前轮可以达到的最大制动力矩M1=F1*R=4102.3*=1146.2NM后轮可以达到的最大制动力矩M2=F2*R=3786.7*=1058 NM 所需的制动力F=ma=1150*2.66=3059N 所需的制动力矩M0=F*R=3059*=855 NM鼓式制动器制动力矩公式为：Mu=K*r*P0式中Mu一个制动器产生的制动力矩；K 制动效能因数，K=2.2；d 制动分泵直径，d=15.87mm；P0管路压力，P0=7Mpa r 制动鼓半径，r=0.08m；前后鼓式制动器的制动力矩：Mu=2.2*0.08*3.14*7=243.54 NM由于 M12Mu，M22Mu前后轮总体产生的制动力矩M=M前+M后=487.08+487.08=974.16 NM 由于M=974.16 NMM0=855 NM 故此制动器制动力满足要求四、驻车制动器四、驻车制动器 驻车制动器又称手制动器，其作用是使汽车停放可靠，便于在坡路上起步，并可在行车制动器失效后应急制动或配合行车制动器进行紧急制动，多数驻车制动器安装在变速器或分动器之后，也有少数汽车装在后驱动桥输入轴前端，还有的汽车以后轮制动器兼作驻车制动器。驻车制动器有蹄盘式、蹄鼓式和带鼓式三种。（一）蹄盘式驻车制动器 工作过程 制动时，驻车制动杆上端后扳，传动拉杆带动拉杆臂逆时针摆动，推动前制动蹄臂和制动蹄后移，同时，通过拉杆拉动后制动蹄臂，压缩定位弹簧，后制动蹄前移，两制动蹄即夹紧制动盘，产生制动作用。这时，棘爪将手制动杆锁止在制动位置。解除制动时，按下制动杆上端的拉杆按钮，使下端棘爪脱出，然后将制动杆推向前端位置，前、后蹄在定位弹簧作用下回位，制动解除。制动时，将操纵杆上端向后拉，作用力通过拉丝软轴带动摇臂绕支销顺时针摆动，拉杆带动摇臂向下运动，摆臂带动凸轮轴转动，从而凸轮偏转将两制动蹄张开，并压紧制动鼓产生制动作用，此时，棘爪和齿扇将制动杆锁止在制动位置。解除制动时，按下制动操纵杆上端的按钮，使下端的棘爪脱离齿扇，然后将制动操纵杆推向最前端位置，各机件的运动方向与制动时方向相反，从而使制动蹄与制动鼓恢复原来的间隙，制动解除。（二）蹄鼓式驻车制动器（三）自动增力式驻车制动器 制动时，驾驶员拉出制动手柄，手柄拉动拉索带动摇臂沿箭头方向运动，驻车制动臂绕销轴顺时针转动。在转动过程中，一方面通过推杆将左制动蹄鼓压向制动鼓，另一方面驻车制动臂上端右移，通过销轴将右制动蹄压向制动鼓，从而产生制动作用。棘爪将锁住制动手柄。解除制动时，须先将制动手柄顺时针转过一个角度，使棘爪与齿条脱离啮合状态后，再将制动手柄推回到原始位置，从而制动解除。五、制动防抱死系统的功用五、制动防抱死系统的功用 汽车制动防抱死制动系统(ABS)是保证汽车在任何路面上紧急制动时，自动控制和调节车轮的制动力，防止车轮完全抱死，获得最佳制动效果，从而避免制动过程中的侧滑、跑偏和丧失转向操纵能力等，提高汽车操纵性能和稳定性能同时，还能获得最大的制动力。缩短制动距离，提高汽车制动性能，对保证汽车安全具有重要意义。防抱死制动系统（防抱死制动系统（ABS)防抱死制动系统简称ABS，是基于汽车轮胎与路面之间的附着特性而开发的高技术制动系统。它从防止制动过程中车辆“抱死”的要求出发（此处所谓“抱死”是指制动车轮已停止转动，而车辆因惯性使车轮仍在路面上滑移这一现象），防止应急制动过程中出现不稳定工况（转向失控，甩尾等状况），达到提高汽车行驶稳定性和方向操作性为目的的主动安全性装置。工作原理工作原理当轮胎在路面上滑动时，将改变轮胎与路面之间的附着系数，因而也改变汽车的制动力。在各种路面上，附着系数与滑移率构成的函数关系如图4-6-1所示。图中纵坐标为附着系数，横坐标为滑移率。滑移率定义为与轮速之差对车速之百分比，其值可按下式计算：V0汽车车速，m/s；车轮角速度，rad/s；r 车轮滚动半径，m。当滑移率在0.2左右有峰值特性，峰值左侧，随作近似线性增长。也就是说，路面附着力随汽车制动力矩的增加，提供足够的地面制动力矩；并且此时的横向附着系数也比较大，具有足够的抗侧滑能力，故一般称为稳定区。在峰值右侧，由于附着系数在逐渐减小；此差值的急剧扩大，意味着车轮将迅速减速而趋向“抱死”停转，值得注意的是，从峰值滑移率p增长到100几乎是瞬间完成的，这一过程大约在0.1s左右。在滑移率达到100时，纵向附着系数降低1/31/4。更为严重的是，横向附着系数接近于0。从而，不但增加汽车停车的制动距离，并使车辆丧失了抗侧滑能力，故一般称为不稳定区。由此可知，根据图4-6-1所示的 附着特性，可以用滑移率作为参数，调节制动压力以控制车轮转速，达到防抱死制动的目的。2.制动防抱死系统工作原理 从制动理论分析得知，当汽车制动时，车轮完全抱死，滑移率为100%，汽车的侧向制动力将大幅度降低，造成汽车侧滑和转向失控；若滑移率为10%20%时，可最大限度地利用纵向附着力和一定的侧向附着力，则制动效果最佳。ABS装置，可以使汽车制动时，保持10%20%的滑移率而不抱死。汽车在制动过程中，车轮速度传感器不断把车轮转速信号及时输送给ABS电子控制单元(ECU），由ECU对4个车轮速度传感器输入的信号进行处理，计算出汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮滑移率，并适时地发出指令给液压调节器。1.制动防抱死系统组成 主要由车轮速度传感器、电控单元、液压调节器、继电器、制动主缸和制动轮缸等组成。