汽車制動系統(tǒng)原理ppt

汽車制動系哈爾濱第二職業(yè)高級中學張碩 第四章制動系第一節(jié)概述 一 定義 作用 汽車制動系是指在汽車上設置的一套 或多套 能由駕駛員控制的 能產(chǎn)生與汽車行駛方向相反外力的專門裝置 制動系統(tǒng)的作用是 使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車 使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定 使已停駛的汽車在各種道路條件下 包括在坡道上 穩(wěn)定駐車 二 制動系組成 汽車制動系一般至少有兩套獨立的制動裝置 它們是 行車制動裝置 腳制動裝置 在行車中使用 一般它的制動器安裝在汽車的全部車輪上 駐車制動裝置 手制動裝置 主要用于停車后防止汽車滑溜 它的制動器可裝在變速器或分動器之后的傳動軸上 又稱為中央制動器 上述兩套裝置是各種汽車基本的制動裝置 重型汽車和經(jīng)常行駛在山區(qū)的汽車 還應增裝緊急制動 安全制動和輔助制動裝置 緊急制動是用獨立的管路控制車輪制動器作為制動系統(tǒng) 安全制動是當制動氣壓不足時起制動作用 使車輛無法行駛 輔助制動主要用在汽車下長坡時穩(wěn)定車速 可減小行車制動器的磨損 其中利用發(fā)動機排氣制動應用最廣 較完善的制動系還具有制動力調(diào)節(jié)裝置 報警裝置 壓力保護裝置和防抱死裝置 ABS 等附加裝置 制動系中每套制動裝置都是由產(chǎn)生制動作用的制動器和制動傳動機構組成 制動器通常采用摩擦式 三 制動系類型 1 按制動器用途分行車制動器 駐車制動器 輔助制動器 2 按制動傳動機構的制動力源分 1 人力式制動系統(tǒng) 單靠駕駛員施加于制動踏板和手柄上的力作為制動力源的傳動機構 其中又分為液壓式和機械式兩種 機械式僅用于駐車制動 2 動力式制動系統(tǒng) 利用發(fā)動機的動力作為制動力源 并由駕駛員通過踏板或手柄加以控制的傳動機構 其中又分為氣壓式 真空氣壓式 空氣液壓式 3 伺服制動系統(tǒng) 兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系統(tǒng)稱為伺服制動系統(tǒng)或助力制動系統(tǒng) 3 按制動傳動機構的布置形式分 1 單回路制動系 傳動裝置采用單一的氣壓或液壓回路 當制動系中有一處漏氣 油 時 整個制動系統(tǒng)失效 2 雙回路制動系 所有行車制動器屬于兩個彼此隔絕的回路 因而 其中一個回路失效 還能利用另一回路獲得一定的制動力 從而提高了汽車制動的可靠性和安全性 1 基本結構 它由車輪制動器和液壓傳動機構兩部分組成 1 制動傳動機構由制動踏板1 推桿2 制動主缸4和油管5組成 2 工作原理 制動系統(tǒng)的一般工作原理是 利用固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間的相互摩擦來阻止車輪的轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢 1 在不制動時 摩擦片9的外圓面與制動鼓8的內(nèi)圓面之間有一定間隙 使車輪能自由旋轉(zhuǎn) 3 解除制動時 放松制動踏板 在回位彈簧13的作用下 制動蹄10回到原位 同時蹄鼓間隙得到恢復 因而制動作用被解除 第二節(jié)車輪制動器 一 鼓式制動器 鼓式車輪制動器有內(nèi)張型和外束型 前者以制動鼓的內(nèi)圓柱面為工作表面 在汽車上應用廣泛 只有極少數(shù)汽車的駐車制動器采用外束型 即制動鼓的工作表面是外圓柱面 由于制動蹄張開機構的形式 張開力作用點和制動蹄支承點的布置方面的不同 使得制動器的工作性能也不同 按制動時兩制動蹄對制動鼓作用的徑向力是否平衡 鼓式制動器可分為三種 簡單非平衡式 領從蹄式 平衡式 雙領蹄式 雙向雙領蹄式 雙從蹄式 自動增力式 單向自增力式和雙向自增力式 1 簡單非平衡式制動器 簡單非平衡式 領從蹄式 制動器按其兩蹄張開的力源不同 分為液壓張開式 輪缸式 和氣壓凸輪張開式兩種 1 液壓張開式 BJ2020型汽車后輪采用的液壓張開式制動器 由旋轉(zhuǎn)部分 固定部分 張開機構和定位調(diào)整機構組成 A 結構 結構特點是兩制動蹄的支撐點都位于蹄的一端 兩支撐點與張開力作用點的布置都是軸對稱式 輪缸中兩活塞的直徑相等 B 工作原理 當踩下制動踏板 制動液被壓入輪缸19 推動制動輪缸活塞5向兩端移動 而通過活塞頂塊6推動兩制動蹄壓向制動鼓 使蹄與鼓之間產(chǎn)生摩擦力 實現(xiàn)汽車制動 松開制動踏板 制動蹄在回位彈簧4 10的作用下回到原位 制動液流回主缸 制動即被解除 C 制動助勢與制動減勢 相同的張力Fs法向反力Fn1和Fn2切向反力Ft1和Ft2支撐反力S1 S2 2 凸輪式制動器 目前 所有國產(chǎn)汽車及部分外國汽車的氣壓制動系統(tǒng)中 都采用凸輪式張開裝置的車輪制動器 而且大多設計成領從蹄式 1 單向雙領蹄式 2 雙向雙領蹄式 紅旗CA7560型轎車制動器 3 雙從蹄式制動器 前進制動時兩制動蹄均為從蹄的制動器稱為雙從蹄式制動器 1 單向自增力式制動器 單向自增力式制動器的結構原理見圖 第一制動蹄1和第二制動蹄4的下端分別浮支在浮動的頂桿5的兩端 2 雙向自增力式制動器 雙向自增力式制動器的結構不同于單向自增力式之處主要是采用雙活塞式制動輪缸4 可向兩蹄同時施加相等的促動力FS 制動鼓正向 如箭頭所示 旋轉(zhuǎn)時 前制動蹄為第一蹄 后制動蹄為第二蹄 制動鼓反向旋轉(zhuǎn)時則情況相反 由圖可見 在制動時 第一蹄只受一個促動力FS而第二蹄則有兩個促動力FS和S 且S FS 考慮到汽車前進制動的機會遠多于倒車制動 且前進制動時制動器工作負荷也遠大于倒車制動 故后蹄的摩擦片面積做得較大 4 各種輪缸式制動器相比較 綜上所述 各種輪缸式制動器各有利弊 就制動效能而言 在基本結構參數(shù)相同的條件下 自增力式制動器對摩擦助勢的效果利用最為充分 產(chǎn)生的制動力矩最大 依次是雙領蹄式 領從蹄式 雙從蹄式制動器 二 盤式制動器 盤式制動器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬圓盤 被稱為制動盤 其固定元件則有著多種結構型式 大體上可分為兩類 一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊 每個制動器中有2 4個 這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中 總稱為制動鉗 這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器 另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形 制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸 這種制動器稱為全盤式制動器 鉗盤式制動器過去只用作中央制動器 但目前則愈來愈多地被各級轎車和貨車用作車輪制動器 全盤式制動器只有少數(shù)汽車 主要是重型汽車 采用為車輪制動器 這里只介紹鉗盤式制動器 鉗盤式制動器又可按鉗體固定在支架上的結構形式分為固定鉗盤式和浮動鉗盤式兩類 1 固定鉗盤式 跨置在制動盤1上的制動鉗體5固定安裝在車橋6上 它不能旋轉(zhuǎn)也不能沿制動盤軸線方向移動 其內(nèi)的兩個活塞2分別位于制動盤1的兩側 制動時 制動油液由制動總泵 制動主缸 經(jīng)進油口4進入鉗體中兩個相通的液壓腔中 將兩側的制動塊3壓向與車輪固定連接的制動盤1 從而產(chǎn)生制動 這種制動器存在著以下缺點 油缸較多 使制動鉗結構復雜 油缸分置于制動盤兩側 必須用跨越制動盤的鉗內(nèi)油道或外部油管來連通 這使得制動鉗的尺寸過大 難以安裝在現(xiàn)代化轎車的輪輞內(nèi) 熱負荷大時 油缸和跨越制動盤的油管或油道中的制動液容易受熱汽化 若要兼用于駐車制動 則必須加裝一個機械促動的駐車制動鉗 這些缺點使得定鉗盤式制動器難以適應現(xiàn)代汽車的使用要求 故現(xiàn)在已少用 2 浮動鉗盤式 制動鉗體2通過導向銷6與車橋7相連 可以相對于制動盤1軸向移動 制動鉗體只在制動盤的內(nèi)側設置油缸 而外側的制動塊則附裝在鉗體上 制動時 液壓油通過進油口5進入制動油缸 推動活塞4及其上的摩擦塊向右移動 并壓到制動盤上 并使得油缸連同制動鉗體整體沿銷釘向左移動 直到制動盤右側的摩擦塊也壓到制動盤上夾住制動盤并使其制動 與定鉗盤式制動器相反 浮鉗盤式制動器軸向和徑向尺寸較小 結構簡單 造價低 而且熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性均好 制動液受熱汽化的機會較少 此外 浮鉗盤式制動器在兼充行車和駐車制動器的情況下 只須在行車制動鉗油缸附近加裝一些用以推動油缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可 故自70年代以來 浮鉗盤式制動器逐漸取代了定鉗盤式制動器 3 制動塊磨損報警裝置 許多盤式制動器上裝有制動塊摩擦片磨損報警裝置 它用來提醒駕駛員制動塊上的摩擦片需要更換 該裝置傳感器有聲音的 電子的和觸覺的3種 聲音傳感器式系統(tǒng)在制動摩擦塊的背板上裝有一小彈簧片 其端部到制動盤的距離剛好為摩擦片的磨損極限 當摩擦片磨損到需更換時 彈簧片與制動盤接觸發(fā)出刺耳的尖叫聲 警告駕駛員需要維修制動系統(tǒng) 電子傳感器式在摩擦片內(nèi)預埋了電路觸點 當襯片磨損到觸點外露接觸制動盤時 形成電流回路接通儀表板上的警告燈 告知駕駛員摩擦片需更換 觸覺傳感器式在制動盤表面有一傳感器 摩擦片也有一傳感器 當摩擦片磨損到兩個傳感器接觸時 踏板產(chǎn)生脈動 警告駕駛員維修制動系統(tǒng) 4 盤式制動器的特點 盤式制動器與鼓式制動器相比 有以下優(yōu)點 制動盤暴露在空氣中 散熱能力強 特別是采用通風式制動盤 空氣可以流經(jīng)內(nèi)部 加強散熱 浸水后制動效能降低較少 而且只須經(jīng)一兩次制動即可恢復正常 制動效能較穩(wěn)定 平順性好 制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小 不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導制動踏板行程過大 結構簡單 摩擦片安裝更換容易 維修方便 盤式制動器的缺點 因制動時無助勢作用 故要求管路液壓比鼓式制動器高 一般要用伺服裝置和采用較大直徑的油缸 防污性能差 制動塊摩擦面積小 磨損較快 兼用于駐車制動時 需要加裝的駐車制動傳動裝置較鼓式制動器復雜 因而在后輪上的應用受到限制 目前 盤式制動器已廣泛應用于轎車 但除了在一些高性能轎車上用于全部車輪以外 大都只用作前輪制動器 而與后輪的鼓式制動器配合 以期汽車有較高的制動時的方向穩(wěn)定性 在貨車上 盤式制動器也有采用 但離普及還有相當距離 第三節(jié)液壓制動傳動裝置 液壓制動系是利用制動油液作為傳力介質(zhì) 將駕駛員的踏板力經(jīng)放大后傳至車輪制動器 再將油壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿犹銖堥_的推力 使制動蹄產(chǎn)生制動作用 液壓制動優(yōu)點是結構簡單 制動柔和靈敏 制動穩(wěn)定性好 能適應多種制動器 目前用在中 小型汽車上較多 其缺點是制動操縱較費力 制動力不很大 低溫時制動液流動性差 高溫易氣化而產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象 使制動效能下降 一 單回路制動系 單腔制動主缸 二 雙回路制動系 為了提高汽車行駛的安全性 現(xiàn)代汽車的行車制動系都采用了雙回路制動系 目前采用雙回路液壓制動系的幾乎都是伺服制動系或動力制動系 但是 在某些微型或輕型汽車上 為使結構簡單 仍采用雙回路人力液壓制動系 雙回路是指利用彼此獨立的雙腔制動主缸 通過兩套獨立管路 分別控制兩橋或三橋的車輪制動器 其特點是若其中一套管路發(fā)生故障而失效時 另一套管路仍能繼續(xù)起制動作用 從而提高了汽車制動的可靠性和行駛安全性 雙管路的布置方案應用較為廣泛的有一軸對一軸型 11 和交叉 X 型 前后軸對角線方向上的兩個車輪共用一套管路 在任一管路失效時 剩余總制動力都能保持在正常值的50 且前后軸制動力分配比值保持不變 有利于提高制動穩(wěn)定性 這種布置形式多用于發(fā)動機前置 前輪驅(qū)動的轎車上 一個車橋一套管路 這種布置形式最為簡單 可與單輪缸鼓式制動器配合使用 其缺點是當一套管路失效時 前后橋制動力分配的比值被破壞 這種布置多用于發(fā)動機前置 后輪驅(qū)動汽車 串列雙腔制動主缸 對應于雙回路制動系 制動主缸常用串列雙腔制式 目前國內(nèi)轎車及大多數(shù)國外轎車都采用等徑制動主缸 即制動主缸前后兩腔的缸徑相同 而某些國外轎車上裝用了異徑制動主缸 即制動主缸前后兩腔的缸徑不相等 儲液罐 圖中未標出 中的油液經(jīng)每一腔的空心螺栓 其內(nèi)腔形成儲液室 和各自的旁通孔 補償孔流人主缸前 后腔 在主缸前 后工作腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓分別經(jīng)各自的出油閥和各自的管路傳到前 后輪制動器的輪缸 不制動時 推桿球頭端與活塞之間保留有一定的間隙 以保證活塞在彈簧的作用下完全回復到最右端位置 前 后兩工作腔內(nèi)的活塞頭部與皮碗正好位于前 后腔內(nèi)各自的旁通孔和補償孔之間 制動時 為了消除推桿球頭與活塞之間的間隙所需的踏板行程 稱為制動踏板自由行程 當踩下制動踏板時 踏板傳動機構通過推桿推動后腔 第一 活塞前移 到皮碗掩蓋住旁通孔后 此腔液壓升高 在后腔液壓和后腔活塞復位彈簧力的作用下 推動前腔活塞向前移動 前腔壓力也隨之升高 當繼續(xù)下踩制動踏板時 前 后腔的液壓繼續(xù)升高 使前 后輪制動器制動 解除踏板力后 制動踏板機構 主缸前后腔活塞和輪缸活塞 在各自的復位彈簧作用下復位 管路中的制動液借其壓力推開回油閥門流回主缸 于是解除制動 若與前腔連接的制動管路損壞漏油時 則在踩下制動踏板時只有后腔中能建立液壓 前腔中無壓力 此時在液壓差作用下 前腔活塞迅速前移到前缸活塞前端頂?shù)街鞲赘左w上 此后 后腔工作腔中液壓方能升高到制動所需的值 若與后腔連接的制動管路損壞漏油時 則在踩下制動踏板時 起先只是后腔 第一 活塞前移 而不能推動前腔 第二 活塞 因后缸工作腔中不能建立液壓 但在后缸活塞直接頂觸前缸活塞時 前缸活塞前移 使前缸工作腔建立必要的液壓而制動 由上述可見 雙回路液壓制動系統(tǒng)中任一回路失效時 主缸仍能工作 只是所需踏板行程加大 將導致汽車的制動距離增長 制動效能降低 第四節(jié)動力制動系 動力制動系中 用以進行制動的能是由空氣壓縮機產(chǎn)生的氣壓能 或是由油泵產(chǎn)生的液壓能 而空氣壓縮機或油泵則由汽車發(fā)動機驅(qū)動 所以 動力制動系是以汽車發(fā)動機為惟一的制動初始能源的 但就制動系范圍而言 可認為制動能源是空氣壓縮機或油泵 在動力制動系中 駕駛員的肌體僅作為控制能源 而不是制動能源 其特點是制動操縱省力 制動強度大 踏板行程小 但需要消耗發(fā)動機的動力 制動粗暴而且結構比較復雜 因此 一般在中型以上貨車或客車上采用 動力制動系有氣壓制動系 氣頂液制動系和全液壓動力制動系3種 氣壓制動系是發(fā)展最早的一種動力制動系 其供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式的 其控制裝置大多數(shù)是由制動踏板機構和制動控制閥等氣壓控制元件組成 也有的在踏板機構和制動控制閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動裝置 氣頂液制動系的供能裝置 控制裝置與氣壓制動系的相同 但其傳動裝置則包括氣壓式和液壓式兩部分 全液壓動力制動系中除制動踏板機構以外 其供能 控制和傳動裝置全是液壓式 一 氣壓制動回路 圖示為東風EQ1090E型汽車雙回路氣壓制動系示意圖 其中備有兩個主儲氣筒 單缸空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣首先經(jīng)過單向閥輸人濕儲氣筒進行油水分離 之后分成兩個回路 一個回路經(jīng)過前制動主儲氣筒 并列雙腔制動閥的后腔而通向前制動氣室 另一回路是經(jīng)過后制動主儲氣筒 雙腔制動閥的前腔和快放閥而通向后制動氣室 當其中一個回路發(fā)生故障失效時 另一回路仍能繼續(xù)工作 以維持汽車具有一定的制動能力 從而提高了汽車的行駛安全性 雙腔制動閥通過制動踏板來操縱 不制動時 前 后制動氣室分別經(jīng)制動閥和快放閥與大氣相通 而與來自儲氣罐的壓縮空氣隔絕 因此所有車輪制動器均不制動 當駕駛員踩下制動踏板時 制動閥首先切斷各制動氣室與大氣的通道 并接通與壓縮空氣的通道 于是兩個主儲氣罐便各自獨立地經(jīng)制動閥向前 后制動氣室供氣 促動前 后制動器產(chǎn)生制動 裝在制動閥至后制動氣室之間的快放閥的作用是 當松開制動踏板時 使后輪制動氣室放氣線路和時間縮短 保證后輪制動器迅速解除制動 前 后制動回路的儲氣筒上都裝有低壓報警器 當儲氣筒中的氣壓低于0 35MPa時 便接通裝在駕駛室內(nèi)轉(zhuǎn)向柱支架內(nèi)側的蜂鳴器的電路 使之發(fā)出斷續(xù)鳴叫聲 以警告駕駛員 儲氣筒內(nèi)氣壓過低 圖中還有一條通向掛車制動回路的氣路 在不制動的情況下 前制動儲氣罐通過管道向掛車儲氣罐充氣 制動時 雙腔制動閥的前 后腔輸出氣壓都通入梭閥8 由于兩腔輸出的氣壓不可能一致 梭閥只讓壓力較高腔的壓縮空氣輸入掛車制動閥9 后者輸出的氣壓又控制裝在掛車上的繼動閥 使掛車產(chǎn)生制動 二 氣壓制動主要部件 氣壓制動系統(tǒng)主要部件包含 空氣壓縮機 調(diào)壓閥 制動控制閥 制動氣室 1 空氣壓縮機 空氣壓縮機一般固定在發(fā)動機缸體的一側 多由發(fā)動機通過皮帶或齒輪來驅(qū)動 有的采用凸輪軸直接驅(qū)動 空氣壓縮機按缸數(shù)可分為單缸 用于東風EQ1090E型汽車 和雙缸 用于解放CA1092型汽車 兩種 其工作原理類似 下圖為東風EQ1090E型汽車采用的單缸風冷式空氣壓縮機 2 調(diào)壓閥 調(diào)壓閥的作用是調(diào)節(jié)儲氣筒中壓縮空氣的壓力 使之保持在規(guī)定的壓力范圍內(nèi) 同時使空氣壓縮機能卸荷空轉(zhuǎn) 減少發(fā)動機的功率損失 調(diào)壓閥在管路中的連接方式有兩種 一種是與空壓機和儲氣筒并聯(lián) 當空氣壓力到達規(guī)定值 它使空壓機的進氣閥常開 卸荷空轉(zhuǎn) 另一種是將調(diào)壓閥串聯(lián)在空壓機和儲氣筒之間 當系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力開到規(guī)定值時 它將多余的空氣直接排入大氣 3 制動控制閥 制動控制閥的作用是控制從儲氣筒充入制動氣室和掛車制動控制閥的壓縮空氣量 從而控制制動氣室中的工作氣壓 并有逐漸變化的隨動作用 即保證制動氣室的氣壓與踏板行程有一定的比例關系 制動控制閥結構型式很多 有單管路單腔式 雙管路雙腔式 常見有串聯(lián)活塞式和并聯(lián)膜片式 或多管路多腔式 圖示為東風EQ1090E型汽車氣壓制動控制閥 它由彼此獨立的前腔制動閥和后腔制動閥及兩閥共用的平衡臂 平衡彈簧 拉臂及上體等部分組成 獨立的左腔室與后橋儲氣筒和后橋控制管路連接 獨立的右腔室與前橋儲氣筒和前橋控制管路連接 膜片組件的驅(qū)動形式是通過叉形拉臂推壓平衡彈簧 推桿 平衡臂同步地控制兩腔的膜片心管 平衡彈簧無預緊力 膜片制成撓曲型 前橋腔室中有滯后機構 兩腔室制動時 有時間差和氣壓差 且能調(diào)整大小 使得前后橋制動能協(xié)調(diào)一致 滯后機構總成由推桿 密封柱塞 可調(diào)的滯后彈簧 調(diào)整螺母等機件組成 其殼體通過螺紋裝于閥體下端的螺紋孔內(nèi) 并用密封圈密封 下端螺紋孔裝有調(diào)整螺母 用鎖緊螺母鎖緊 旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母 可調(diào)整滯后彈簧的預緊力 在滯后彈簧的張