汽车制动系统组成及工作原理

汽车制动系统的组成和结构

汽车制动系统是一个复杂的制动安全系统，一般由制动传动装置和制动器组成。

1)制动传动装置

制动传动装置包括将制动能量传递给制动器的各种部件和管路，如制动踏板、制动总泵、轮缸和连接管路。

2)制动

制动器是产生阻碍车辆运动或趋势的力的部件。通常，这是通过固定元件的工作表面和旋转元件之间的摩擦来实现的。

一个完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。制动系统的工作原理

与车身连接的非旋转元件和与车轮连接的旋转元件之间的相互摩擦用于停止车轮的旋转或旋转趋势。而运动的汽车动能转化为摩擦副的热能，消散到大气中。

现在以液压制动系统为例，说明制动系统的工作原理，如图15.1所示。

车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和开启机构组成。

转动部分为制动鼓，制动鼓固定在轮毂上，随车轮转动，其工作面为内圆柱面。固定部分主要包括制动蹄和制动底板。制动器底板用螺栓固定在转向节法兰(前轮)或桥壳法兰上。在固定制动底板上，有两个支撑销支撑着两个弧形制动蹄的下端。闸瓦外表面装有摩擦片，上端由闸瓦回位弹簧张紧压靠在轮缸活塞上。制动蹄可以通过凸轮或制动轮缸等开启机构打开。制动轮缸也安装在制动底板上。液压传动机构主要由制动踏板和推杆组成！主缸、制动轮缸和油管等。安装在车身上的制动总泵通过油管与制动轮缸连通，驾驶员可以通过制动踏板操作总泵的活塞。

I}没有制动过程

不制动时，制动鼓的内圆柱面与摩擦片之间有一定的间隙，使制动鼓能随车轮转动。

2)制动过程

为了使行驶中的汽车减速和停车，需要利用路面向相反方向对汽车车轮强行产生外力，即制动力。

制动时，当驾驶员踩下制动踏板时，推杆推动制动总泵的活塞，迫使制动油通过油管进入制动轮缸。油压使制动轮缸的活塞顶着回位弹簧的拉力推动制动蹄绕支撑销转动，上端向外开口，消除制动蹄与制动鼓的间隙后压在制动鼓上。这样，不转动的闸瓦摩擦件会对转动的制动鼓产生一个摩擦力矩m，其方向与车轮的转动方向相反，其大小取决于制动轮缸活塞的开启力、闸瓦鼓之间的摩擦系数以及制动鼓和闸瓦的大小。制动鼓将扭矩M传递给车轮。由于车轮和路面之间的附着力，车轮在路面上施加向前的圆周力F。同时，路面还对车轮施加一个向后的切向反作用力F，即路面对车轮的制动力。每个车轮上的路面制动力之和就是汽车上的总制动力，从车轮通过车轴和悬架传递到车架和车身上，迫使整个汽车有一定的减速度。制动力越大，减速度越大。

3)制动器释放过程

松开制动踏板，在回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓之间的间隙可以恢复，从而释放制动。

制动时，车轮上的制动力Fb随着踏板力和制动力矩的增大而增大。但是由于轮胎与路面附着力的限制，制动力F不能超过附着力F！，f等于轮胎上的垂直载荷G与轮胎与路面之间的附着系数Q的乘积，即Fb =GQ当制动力等于附着时，车轮将被锁死，在路面上被拖动。打滑会导致胎面严重局部磨损，在路面上留下黑色拖痕。同步滑动阻力导致胎面局部高温和局部变薄，就像一层润滑剂将轮胎与路面隔开，降低了附着系数。最大制动力和最短制动距离不会在车轮锁定时出现，而是在车轮即将锁定但未完全锁定时出现。制动力接近附着力，即在所谓的“临界状态”下达到最大值。可以看出，通过制动到锁定状态可以获得的制动力与车轮上的垂直载荷成正比。也就是说，车轮上的负载越大，可以获得的制动力就越大。因此，根据各种汽车前轮和后轮轴轮的不同质量分布，包括附着质量和传递质量，应从开启机构、制动鼓和制动蹄的类型和尺寸等制动结构类型方面合理分配制动力，以获得理想的制动功。事实上，在制动过程中，车轮的载荷及其对地面的附着系数并不是恒定的，因此很难完全避免车轮抱死和打滑。很多汽车在制动系统中增加了前轮和后轮轴轮的制动力分配和调节装置，可以减少车轮抱死现象，但最理想的是电控自动防抱死制动装置，俗称ABS装置。