汽車原理與結(jié)構(gòu)-制動系統(tǒng).ppt

,上次課內(nèi)容回顧,一、獨(dú)立懸架 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 類型 二、典型獨(dú)立懸架 麥弗遜式 多軸懸架 主動懸架 三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械轉(zhuǎn)向系 動力轉(zhuǎn)向系 四、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 操縱部分 運(yùn)動轉(zhuǎn)換部分 傳動部分 動力部分 五、兩側(cè)輪偏角、最小轉(zhuǎn)彎半徑,共28頁 第1頁,三、轉(zhuǎn)向系角傳動比 i,轉(zhuǎn)向的操縱件為方向盤，轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)中應(yīng)確定方 向盤轉(zhuǎn)動的角增量與轉(zhuǎn)向車輪的角增量之比。 轉(zhuǎn)向系角傳動比： i i 1 i 2 其中：i1為轉(zhuǎn)向器角傳動比； i2為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比。 由于組成轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的傳動件為各類連桿，其角 傳動比i2近似為1，因此轉(zhuǎn)向系角傳動比i的大小取 決于轉(zhuǎn)向器角傳動比i1 。 大多數(shù)情況：i i1,共28頁 第2頁,從減速增矩的原理看，方向盤直徑一定時，角傳動比越大，操作將越省力，但比值太大則操作不夠靈活。所以i的選擇應(yīng)兼顧兩方面的要求。,經(jīng)驗(yàn)值：貨車i 1632 客車、轎車i 1632 由于要同時滿足上述兩方面的要求，所以i的選 擇是十分局限的，為此動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為現(xiàn)代中型 貨車、中小客車（轎車）發(fā)展的趨勢。 四、轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的主要降速裝置，通常由12 級減速傳動副構(gòu)成，具有減速、改變運(yùn)動方向的作用。 （與蝸輪減速器類似）,共28頁 第3頁,1、轉(zhuǎn)向器效率,正效率：轉(zhuǎn)向器輸入功與從轉(zhuǎn)向器 輸出端輸出功之比。 逆效率：轉(zhuǎn)向器輸出功與從轉(zhuǎn)向器 輸入端輸入功之比。 正效率高的轉(zhuǎn)向器操作省力；逆 效率高的轉(zhuǎn)向器容易將路面反力傳遞 到方向盤。 可逆轉(zhuǎn)向器：逆效率很高的轉(zhuǎn)向器 不可逆轉(zhuǎn)向器：逆效率很低的轉(zhuǎn)向器 極限可逆轉(zhuǎn)向器：逆效率適中的轉(zhuǎn)向器 顯然，為兼顧各方面的需求，極限可逆轉(zhuǎn)向器的運(yùn) 用最為廣泛。,共28頁 第4頁,1轉(zhuǎn)向齒輪 2轉(zhuǎn)向齒條 3彈簧 4調(diào)整螺栓 5螺母 6壓塊 7防塵罩 8油封 9軸承 10殼體,2、典型轉(zhuǎn)向器 左圖是目前普通 車輛中最常用的齒輪 齒條式轉(zhuǎn)向器，具有 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；剛 性大質(zhì)量輕；傳動效 率高，制造方便，成 本低的特點(diǎn)。 主動件：1 轉(zhuǎn)動 從動件：2 移動,共28頁 第5頁,五、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的功能就是將轉(zhuǎn)向器輸出的動力和運(yùn) 動傳遞到前橋轉(zhuǎn)向節(jié)，使車輪偏轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)向器的輸出運(yùn)動有移動和轉(zhuǎn)動兩種形式，因此傳 動機(jī)構(gòu)的輸入應(yīng)與其相符合。,1、非獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 如左圖所示： 1轉(zhuǎn)向器 2搖臂 3直拉桿 4轉(zhuǎn)向節(jié)臂 5梯形臂 6橫拉桿,方向盤,前梁（前橋）,車橋僅為轉(zhuǎn)向橋時，轉(zhuǎn)向梯形杠桿置于前梁之后。,共28頁 第6頁,轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置取決于車橋的具體構(gòu)造和轉(zhuǎn) 向器的輸出方式。當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)前置時，為避免 運(yùn)動的干涉，大部分轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)要安裝在車橋 之前。,轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中傳動杠桿系置于車橋之前,轉(zhuǎn)向輸出方向不同時，直拉桿3可橫置,共28頁 第7頁,2、獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu),獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向輪相對車架是獨(dú)立跳動的，車橋也 是分體式，因此相應(yīng)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向梯形就必須分 成兩段。,車橋后布置式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)（兩段式）,車橋前布置式獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)（三段式）,轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向器輸 出為轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)向器輸 出為轉(zhuǎn)動,共28頁 第8頁,六、動力轉(zhuǎn)向系,捷達(dá)轎車整體式動力轉(zhuǎn)向器示意圖,扭桿,活塞,供能裝置,動力缸,左腔,右腔,控制閥,用發(fā)動機(jī)輸出的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓（或氣壓） 能，在駕駛員控制下對轉(zhuǎn)向系某一環(huán)節(jié)施加不同方向的 動力，以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力。 液壓動力轉(zhuǎn)向系實(shí)例,共28頁 第29頁,（1）齒輪齒條動力轉(zhuǎn)向器,帶有動力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向器功能、原理與無動力 時完全相同。 （2）直線行駛 扭桿不動（方向盤不轉(zhuǎn)動），控制閥處于中間位 置，油路完全暢通，液壓缸左右腔等壓，活塞靜止。 （要求有穩(wěn)定的鎖定功能，保證汽車直線行駛時的穩(wěn) 定性位置。）,共28頁 第10頁,（3）轉(zhuǎn)向控制,操作方向盤，扭桿轉(zhuǎn)動，此時活塞尚處在鎖定狀 態(tài)（齒輪齒條鎖死），轉(zhuǎn)軸微量扭曲，控制閥芯 相對閥套位移造成油路受阻直到中斷，液壓缸兩腔 出現(xiàn)壓差，活塞移動，齒條隨活塞一體移動； 活塞移動，兩腔壓力趨于平衡，導(dǎo)致控制閥芯逐漸 回位，此時方向盤上若不繼續(xù)加力，閥芯復(fù)位，液 壓缸兩腔等壓，車輪鎖定在轉(zhuǎn)向位置； 以此類推，對方向盤進(jìn)行不同力度的操作，液壓動 力具有隨動作用，實(shí)現(xiàn)動力轉(zhuǎn)向。,共28頁 第11頁,第八章 汽車制動系統(tǒng),汽車制動，就是指使行駛中的汽車減速直至停止或 使靜止中的汽車保持不動的作用。 可控制的對汽車進(jìn)行制 動的外力成為制動力，產(chǎn)生 制動力的一系列專門裝置 即制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)是汽 車制動的必備條件之一（制 動效果與地面附著力有關(guān)）。,制動系統(tǒng)原理圖,共28頁 第12頁,汽車的制動性,汽車行駛中按需要強(qiáng)制減速直至停止的能力。 汽車制動性是評價汽車安全性的重要指標(biāo)。同時，汽 車良好的制動性能也是提高平均行駛速度，獲取較高運(yùn)輸 生產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。 具有一定質(zhì)、高速行駛的汽車，若需強(qiáng)制減速或及時 停止，需要克服巨大的慣性力，為此所需的最短距離稱為 制動的安全距離。 能否及時停車取決于兩個因素： 車輛內(nèi)部產(chǎn)生的制動力矩 車輪與地面的附著力,共28頁 第13頁,汽車制動過程,制動外力取決于摩擦力，而在短暫的制動過程摩擦力 的變化隨相對滑移的變化而變化。 因此制動是一個及其復(fù)雜的過程，地面附著系數(shù)并非 恒定，而是隨著車輪滑移程度不同而不斷變化。 實(shí)測數(shù)據(jù)表明，車輪與地面相對滑移在1012時， 附著系數(shù)達(dá)到最大值。 汽車制動的關(guān)鍵問題 制動跑偏 側(cè)滑 造成的原因： 四輪（或更多）之間存在差異 瞬間、偶發(fā)的側(cè)向力 車輛裝載中心位置引發(fā)的力矩,共28頁 第14頁,一、制動原理,制動轂8隨車輪一起轉(zhuǎn)動，底板11相對車架靜止，兩個 弧形制動蹄10安裝在底板上，表面附有摩擦片9。行駛時摩 擦片9與制動鼓8內(nèi)圓表面保 留一定間隙，由彈簧保持正 確位置。 制動時踏動制動板1， 推桿2驅(qū)動主活塞3，使制動 缸工作，兩個輪缸活塞7移 動，摩擦片9與鼓內(nèi)圓摩擦 產(chǎn)生制動。,共28頁 第15頁,二、制動系統(tǒng)的組成,1、供能裝置 包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及改善傳能介質(zhì)狀態(tài) 的各種部件。為制動提供足夠的制動力。 2、控制裝置 產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的各種部件。 3、傳動裝置 將制動能量傳遞到制動器的各種部件。 4、制動器 產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的制動力的部件。,共28頁 第16頁,三、制動系統(tǒng)的類型,1、按功用分類 行車制動系統(tǒng) 駐車制動系統(tǒng) 第二制動系統(tǒng) 輔助制動系統(tǒng) 2、按制動能源分類 人力制動系統(tǒng) 動力制動系統(tǒng) 伺服制動系統(tǒng),共28頁 第17頁,四、ABS簡介,ABS（Anti-lock Braking System）是一種汽車制動 時，自動防止驅(qū)動、從動車軸立刻被抱死的自動化裝置。 研究表明，當(dāng)汽車輪胎相對地面的滑動率在10%-20% 時，輪胎和地面的摩擦力（附著力）最大。在制動期間， 如果司機(jī)能控制輪胎的滑動率始終處于10%-20%范圍之內(nèi)， 汽車將在更短的制動距離內(nèi)停車。 實(shí)際上，要人為做到是不可能的。因?yàn)榫o急制動時間很 短，遠(yuǎn)低于人的生理反映時間，且駕駛員本身處于巨大的 慣性力場之中而不能自控。 實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想的裝置 ABS,共28頁 第18頁,1、總制動力合成示意圖,由力偶產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)作用導(dǎo)致車輛側(cè)滑的趨勢。 這是行車緊急制動時的大忌，包括質(zhì)心較低的轎車，出 現(xiàn)側(cè)滑也容易產(chǎn)生甩尾，甚至側(cè)向翻到。無駕駛經(jīng)驗(yàn)的司 機(jī)，駕駛大型載重車在速度80KM/h以上緊急制動時，由于 中心高，裝載不均衡，幾乎都要側(cè)翻。,制動過程左右 車輪制動力相等， 無跑偏，維持直 線運(yùn)行。,制動過程左右 車輪制動力不相等， 將承受附加力矩?zé)o法 維持直線運(yùn)行,車輛質(zhì)心 位置,共28頁 第19頁,高速公路緊急制動導(dǎo)致側(cè)翻,緊急制動時因車軸抱死，導(dǎo)致巨大的側(cè)向轉(zhuǎn)矩， 重心高、質(zhì)量大的貨運(yùn)車極易側(cè)翻,共28頁 第20頁,2、車軸抱死狀態(tài)下的受力分析,由于制動一般在短時間內(nèi)完成，操作不當(dāng)（或駕駛員根 本無法反映）將出現(xiàn)跑偏，側(cè)滑等危險(xiǎn)，而側(cè)滑主要是四 輪狀態(tài)不同所致。 側(cè)滑與車輛操縱性能有關(guān)（后面內(nèi)容），有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對車 輛自身性能有明確規(guī)定。 如：ISO/DIS6599中規(guī)定，車輛整車性能檢定中規(guī)定了 制動性的具體參數(shù)。 “車輛緊急制動時，前后軸左右輪制動力差值不能大于 軸上荷載的5 ?！?造成制動側(cè)滑的另一主要原因是力學(xué)因素，即制動時車 輛所受合力的偶然性。,共28頁 第21頁,3、車軸抱死狀態(tài),汽車制動最終必將達(dá)到四輪抱死的結(jié)果，但抱死的時 間肯定存在有差異。 理論上分析表明，車軸抱死對理想的車輛、理想的路面 來說，不存在危險(xiǎn)性。 但實(shí)際上由于受力狀態(tài)不可能均衡，車軸任何情況下被 制動閘抱死都是不利的，制動時前后各車輪皆應(yīng)保持一定 的轉(zhuǎn)動，方能確保制動的安全性。,車軸抱死 側(cè)滑！,共28頁 第22頁,緊急制動車軸抱死的兩種狀態(tài),左圖：前軸先于后軸被制動閘抱死 右圖：后軸先于前軸被制動閘抱死,左圖：前輪先抱死， 車輛受隨機(jī)側(cè)向力時將 以O(shè)為瞬時中心轉(zhuǎn)動,右圖：后輪先抱死， 車輛偶受側(cè)向力時將 以O(shè)為瞬時中心轉(zhuǎn)動,側(cè)向力與離 心力相反,側(cè)向力與離 心力相同,行車方向,側(cè)滑傾倒,共28頁 第23頁,4、ABS基本組成,汽車防抱死制動裝置（ABS）的四個主要部分組 車輪轉(zhuǎn)速傳感器 制動壓力調(diào)節(jié)裝置 電子控制裝置 ABS警示燈 5、ABS工作原理 在緊急制動時ABS系統(tǒng)能根據(jù)車輪相對車軸的轉(zhuǎn)速以 6120次/秒（機(jī)械式620；電子式60120）的張合頻 率控制制動器的松緊程度，調(diào)節(jié)制動力矩使車輪保持一定 的滑動率。直到當(dāng)汽車速度降至58km/h以下，系統(tǒng)自動 停止工作。,緊急處理,共28頁 第24頁,ABS結(jié)構(gòu)及原理圖,上圖：安裝ABS傳感器 的汽車輪轂實(shí)物,制動器摩擦部位,下圖：ABS四輪系統(tǒng)安裝示意圖,車速傳感器 安裝齒輪,共28頁 第25頁,不同檔次的ABS運(yùn)用于各類國產(chǎn)車型,重慶長安大客,重慶長安微型車,揚(yáng)州亞星大客,云南東風(fēng)中型貨車,襄樊皮卡,長春一汽大客,共28頁 第26頁,ABS的發(fā)展趨勢,有效的ABS系統(tǒng)應(yīng)用以來，大幅度降低了緊急制動的 風(fēng)險(xiǎn)性，已廣泛地被人們所重視。目前世界各國著名汽 車制造商都在投入巨資進(jìn)行高層次的研究和開