制動系統(tǒng)的作用、組成及工作原理

PAGE17PAGE3第頁教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握制動系統(tǒng)的作用、組成及工作原理；掌握鼓式、盤式制動器的結(jié)構(gòu)、工作原理及各自的應(yīng)用；掌握液壓制動傳動裝置結(jié)構(gòu)；了解制動力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解防抱死制動系統(tǒng)工作原理；掌握制動器的拆裝、檢查、調(diào)整要領(lǐng)。能力目標(biāo)：能夠拆裝、檢查制動器素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)制動系統(tǒng)的作用、組成及工作原理教學(xué)難點(diǎn)制動器的工作原理教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程設(shè)計(jì)注釋單元十一離合器〖理論知識〗一、制動系統(tǒng)概述1.制動系統(tǒng)的組成、類型與性能要求1）制動系統(tǒng)的組成制動系統(tǒng)主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器四部分組成。2）制動系統(tǒng)的類型（1）按所起作用分類。制動系統(tǒng)分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、應(yīng)急制動系統(tǒng)及輔助制動系統(tǒng)等。（2）按制動操縱能源分類。制動系統(tǒng)分為人力制動系統(tǒng)、動力制動系統(tǒng)和伺服制動系統(tǒng)等。（3）按制動能量的傳輸方式分類。制動系統(tǒng)分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電磁式和綜合式等。3）制動系統(tǒng)的性能要求（1）制動系統(tǒng)應(yīng)具有良好的制動效能。（2）制動系統(tǒng)應(yīng)操縱輕便。（3）制動系統(tǒng)應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性。（4）制動系統(tǒng)應(yīng)具有良好的制動平順性。（5）制動系統(tǒng)應(yīng)具有良好的散熱性。（6）掛車的制動系統(tǒng)還要求掛車的制動作用略早于主車；掛車自行脫掛時能自動進(jìn)行應(yīng)急制動。2.行車制動系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理1）行車制動系統(tǒng)的構(gòu)造行車制動系統(tǒng)是使行駛中的汽車減速甚至停車的裝置,其基本組成如圖20-1所示。圖20-1行車制動系統(tǒng)基本組成2）行車制動系統(tǒng)的工作原理3.駐車制動系統(tǒng)的組成與工作原理駐車制動系統(tǒng)由操縱桿、平衡杠桿、拉繩、制動器等組成。其操縱方式為機(jī)械式,制動時,靠駕駛員拉動操縱桿,通過鋼絲拉索,使駐車制動器產(chǎn)生制動作用。二、行車制動器1.鼓式車輪制動器在制動過程中,因制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動與輪鼓旋轉(zhuǎn)方向相同,在制動鼓上壓得更緊,起到增勢作用的稱為“增勢蹄”或稱“領(lǐng)蹄”。如制動蹄繞支承銷轉(zhuǎn)動與輪鼓旋轉(zhuǎn)方向是反方向的,有使制動蹄離開制動鼓的趨勢,起著減勢作用的稱為“減勢蹄”或稱“從蹄”。根據(jù)制動過程中兩制動蹄產(chǎn)生制動力矩的不同,鼓式制動器可分為領(lǐng)從蹄式、單向雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式和雙向自增力式等,如圖20-4所示。圖20-4各種鼓式制動器的示意圖1）簡單非平衡式車輪制動器（1）制動原理。汽車行駛中不需要制動時,制動踏板處于自由狀態(tài),制動主缸無制動液輸出,制動蹄在回位彈簧4的作用下壓靠在制動輪缸活塞上,制動鼓的內(nèi)圓柱面與摩擦片之間保留一定間隙,制動鼓可以隨車輪一起旋轉(zhuǎn).（2）制動蹄的增勢和減勢。制動時,制動輪缸內(nèi)壓力油推動制動輪缸活塞向外移動,對前、后兩制動蹄施加大小相等的作用力F1和F2,迫使兩制動蹄抵靠到制動鼓上；隨同車輪一起轉(zhuǎn)動著的制動鼓對制動蹄作用有法向反力FY1和FY2,切向反力FX1和FX2（即制動鼓對制動蹄的摩擦力）。當(dāng)制動鼓逆時針方向旋轉(zhuǎn)時,前制動蹄1所受的力FX1的方向朝下,后制動蹄6所受的力FX2的方向朝上,為簡化起見,假設(shè)這些力的合力是作用于摩擦片5的中央。前蹄上的力FX1與推力F1所造成的繞支承銷7的力矩是同方向的,因而使左蹄在制動鼓上壓得更緊,起到增勢的作用；后蹄上的力FX2與推力F2繞支承銷的力矩是反方向的,起著減勢的作用。因這兩個作用力不能互相平衡,故稱為非平衡式制動器。2）平衡式車輪制動器（1）單向增勢平衡式制動器在制動鼓正向旋轉(zhuǎn)時,兩蹄均為領(lǐng)蹄的制動器稱為雙領(lǐng)蹄制動器,這種制動器的特點(diǎn)是兩個制動蹄各用一個單活塞式輪缸,且兩套制動蹄、制動輪缸、偏心制動銷和調(diào)整凸輪等在制動底板上的布置是中心對稱的。（2）雙向增勢平衡式制動器。將對稱的兩個輪缸內(nèi)裝入兩個雙向活塞,則兩制動蹄既是支承點(diǎn)又是張開力的作用點(diǎn)。支承點(diǎn)、張開力作用點(diǎn)可隨制動鼓旋轉(zhuǎn)方向不同而相互轉(zhuǎn)換,即可使汽車前進(jìn)或倒車制動時均得到相同且較高的制動效能。3）自動增力式車輪制動器自動增力式制動器的原理是將兩蹄用推桿浮動連接,利用液壓張開力促動,使兩蹄產(chǎn)生增勢作用,還充分利用前蹄的增勢推動后蹄,使總摩擦力矩進(jìn)一步增大。自動增力式車輪制動器可分為單向（單活塞）式和雙向（雙活塞）式兩種。2.盤式車輪制動器1）鉗盤式制動器（1）浮鉗盤式制動器。這種浮鉗盤式制動器具有熱穩(wěn)定性好和水穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。浮鉗的結(jié)構(gòu)還有利于整個制動器靠近車輪輪輻布置,使轉(zhuǎn)向主銷的小端點(diǎn)外移,實(shí)現(xiàn)負(fù)偏移距（即指主銷地點(diǎn)在車輪接地點(diǎn)的外側(cè)）,提高汽車抗制動跑偏能力。（2）定鉗盤式制動器。2）盤式制動器的特點(diǎn)（1）盤式制動器具有以下優(yōu)點(diǎn)。①散熱能力強(qiáng),熱穩(wěn)定性好。受熱后,制動盤只在徑向膨脹,不會影響制動間隙。②抗水衰退能力強(qiáng)。受水浸后,在離心力作用下被很快甩干,摩擦片上的剩水也由于壓力高而容易擠出,一般僅需要1~2次制動后即可恢復(fù)正常。③制動時的平順性好。④結(jié)構(gòu)簡單,維修方便。⑤制動間隙小,便于自動調(diào)節(jié)。(2）盤式制動器的缺點(diǎn)如下。①制動時無助勢作用,故要求管路液壓較高。②防污性差,制動摩擦片磨損較快。三、駐車制動器1.中央駐車制動器制動鼓通過螺栓與變速器輸出軸的凸緣盤連接在一起,制動底板固定在變速器輸出軸軸承蓋上,兩制動蹄通過偏心支承銷支承在制動底板上,其上端裝有滾輪,在回位彈簧的作用下,滾輪抵靠在凸輪的兩側(cè),凸輪軸支承在制動底板的上部,軸外端與擺臂連接,擺臂的另一端與穿過壓緊彈簧的拉桿相連,拉桿再通過搖臂、傳動桿與駐車制動桿相連。駐車制動時,將駐車制動桿上端向后拉動,則制動桿的下端向前擺動,傳動桿帶動搖臂順時針轉(zhuǎn)動,拉桿則帶動擺臂順時針轉(zhuǎn)動,凸輪軸亦順時針轉(zhuǎn)動,凸輪則使兩制動蹄以支承銷為支點(diǎn)向外張開,壓靠到制動鼓上,產(chǎn)生制動作用。當(dāng)制動桿拉到制動位置時,鎖止棘爪嵌入齒扇上的棘齒內(nèi),起鎖止作用。2.鼓式駐車制動器這種駐車制動機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在后輪鼓式制動器中,與腳制動器共用一套制動摩擦片。操縱機(jī)構(gòu)通過駐車制動器拉索拉動制動蹄操縱桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動,并通過駐車制動蹄支柱推動兩制動摩擦片外張,壓住后制動鼓,起到駐車制動的作用。3.盤鼓式駐車制動器盤鼓式駐車制動器是將一個作為行車制動器的盤式制動器和一個作為駐車制動器的鼓式制動器組合在一起。雙作用制動盤的外緣盤作盤式制動器的制動盤,中間的鼓部作鼓式制動器的駐車制動鼓。四、液壓制動系統(tǒng)1.制動主缸制動主缸屬于單向作用活塞式液壓缸,它的作用是將踏板機(jī)構(gòu)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能。制動主缸分單腔和雙腔式兩種,分別用于單回路和雙回路液壓制動系統(tǒng)。2.制動輪缸制動輪缸的作用是將從制動主缸輸入的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,以使制動器進(jìn)入工作狀態(tài)。制動輪缸有單活塞式和雙活塞式兩種。單活塞式制動輪缸主要用于雙領(lǐng)蹄式和雙從蹄式制動器,而雙活塞式制動輪缸應(yīng)用較廣,既可用于領(lǐng)從蹄式制動器,又可用于雙向雙領(lǐng)蹄式制動器及雙向自增力式制動器。3.真空助力器1）真空助力器的結(jié)構(gòu)真空助力器主要由真空伺服氣室和控制閥組成,如圖20-21（a）所示。真空伺服氣室由前殼體1和后殼體19組成,兩者之間夾裝有真空伺服氣室膜片20,將伺服氣室分成前、后兩腔。前腔經(jīng)真空單向閥9通向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管(即真空源),外界空氣經(jīng)過濾環(huán)11和毛氈過濾環(huán)14濾清后進(jìn)入真空伺服氣室后腔。真空伺服氣室膜片座8的轂筒中裝有控制閥6?？刂崎y由空氣閥10和真空單向閥9組成,其結(jié)構(gòu)圖部分放大后如圖20-21（b）、（c）所示,空氣閥與控制閥推桿12固裝在一起,控制閥推桿利用調(diào)整叉13與制動踏板機(jī)構(gòu)連接。真空伺服氣室膜片座8上有通道A和B,通道A用于連通真空伺服氣室前腔和控制閥,通道B用于連通伺服氣室后腔和控制閥。真空伺服氣室工作時產(chǎn)生的推力同踏板力一樣,直接作用在制動主缸推桿2上。圖20-21真空助力器2）真空助力器的工作原理4.真空增壓器1）真空增壓器的結(jié)構(gòu)真空增壓器主要由真空伺服氣室、控制閥和輔助缸三部分組成。2）真空增壓器的工作原理圖20-24真空增壓器工作原理示意圖五、制動力調(diào)節(jié)裝置1.限壓閥限壓閥是一種最簡單的壓力調(diào)節(jié)閥,串聯(lián)于液壓或氣壓制動回路的后制動管路中。限壓閥的作用是當(dāng)前、后制動管路壓力p1和p2由零同步增長到一定值后,自動將p2限定在該值不變,避免后輪抱死。2.比例閥(P閥)比例閥(又稱P閥)的作用是當(dāng)前、后制動管路壓力p1與p2同步增長到一定值ps后,自動對p2的增長加以節(jié)制,也就是使p2的增量按一定比例小于p1的增量。比例閥與限壓閥的區(qū)別在于當(dāng)制動管路壓力達(dá)到ps以后,輸入與輸出的壓力按一定比例增長,使實(shí)際制動管路壓力分配曲線更接近于理想曲線。因此比例閥比限壓閥更能充分發(fā)揮后輪的制動力。3.感載閥液壓制動系統(tǒng)用的感載閥有感載限壓閥和感載比例閥兩種,其特性曲線如圖20-28所示。圖20-28液壓感載閥特性曲線1）感載比例閥2）感載限壓閥4.慣性閥(G閥)慣性閥(又稱G閥)的作用是根據(jù)汽車制動時作用在重心上的慣性力自動調(diào)節(jié)制動力在前、后輪上的分配。1）慣性限壓閥慣性限壓閥的結(jié)構(gòu)如圖20-31所示。慣性限壓閥內(nèi)有一個慣性球2,慣性球起作用時其支承面相對于水平面的仰角θ必須大于零。汽車在水平路面上時,θ應(yīng)為10°～13°。通常慣性球在其本身重力作用下處于下極限位置,并將閥門4推到與閥蓋5接觸,使得閥門與閥座3之間保持一定的間隙。此時進(jìn)油口A與出油口B連通。圖20-31慣性限壓閥的結(jié)構(gòu)2）慣性比例閥慣性比例閥的結(jié)構(gòu)如圖20-32所示。慣性比例閥的閥座8位于慣性球7的前方,慣性球兼起閥門作用。閥體上部有兩個同心但直徑不等的油腔E和G,E腔與出油口B連通,而G腔通過油道H與進(jìn)油口A連通。E腔中直徑較大的第一活塞2與G腔中直徑較小的第二活塞4組成差徑活塞組。圖20-32慣性比例閥的結(jié)構(gòu)5.組合閥一些新車型上裝有制動壓力調(diào)節(jié)組合閥,其外形如圖20-33所示。它由鍛造鋁合金制成,設(shè)置在汽車前艙的左側(cè)、制動主缸的下方。組合閥有三個出口,從主動主缸出來的制動液通過這些出口分別通往前、后制動輪缸。組合閥由壓差閥(D閥)、比例閥(P閥)、旁通閥(B閥)和制動信號燈開關(guān)等組成。圖20-33制動壓力調(diào)節(jié)組合閥外形圖六、防抱死制動系統(tǒng)1.ABS相關(guān)理論基礎(chǔ)汽車從純滾動到抱死拖滑的制動過程是一個漸進(jìn)的過程,經(jīng)歷了純滑動、邊滾邊滑和純滑動三個階段。為了評價汽車車輪滑移成分所占比例的多少,常用滑移率s來表示,其定義如下s=u－uw/u×100%=u－rω/u×100%式中,u為車速；uw為車輪速度；ω為車輪滾動角速度；r為車輪半徑。2.ABS組成ABS主要由輪速傳感器、電子控制器和液壓調(diào)節(jié)器三部分組成。3.ABS工作過程1）常規(guī)制動常規(guī)制動過程中,ABS系統(tǒng)不工作。電磁線圈中無電流通過,柱塞10處于如圖20-37所示的位置。此時制動主缸6與制動輪缸直通,制動主缸的制動液直接進(jìn)入制動輪缸,制動輪缸壓力隨制動主缸壓力而增減。此時回油泵也不需工作。圖20-37循環(huán)調(diào)壓式ABS常規(guī)制動過程2）減壓過程輪速傳感器檢測到車輪有抱死信號時,ECU即向電磁閥線圈5通入一個較大電流,柱塞10移到上端。此時制動主缸與制動輪缸的通路被切斷,電磁閥將制動輪缸與回油通道或儲液室接通,輪缸中制動液經(jīng)電磁閥流入儲液室,制動輪缸壓力下降。與此同時,驅(qū)動電動機(jī)起動,帶動回油泵工作,把流回儲液器的制動液加壓后輸送到制動主缸,為下一個制動周期做準(zhǔn)備。3）保壓過程當(dāng)輪速傳感器發(fā)出抱死危險信號較弱時,ECU向電磁閥線圈通入一個較小的保持電流(約為最大電流的1/2)時,柱塞移到如圖20-39所示的位置。此時制動主缸、制動輪缸和回油孔相互隔離密封,制動輪缸中的制動壓力保持一定。圖20-39循環(huán)調(diào)壓式ABS保壓制動過程4）增壓過程當(dāng)壓力下降后車輪加速太快時,柱塞又回到初始位置。此時,ECU便切斷通往電磁閥的電流,制動主缸和制動輪缸再次相通,制動主缸中的高壓制動液再次進(jìn)入制動輪缸,使制動壓力增加。車輪又趨于抱死狀態(tài)。〖小結(jié)〗1.汽車用車輪制動器分為鼓式和盤式兩種。它們的區(qū)別在于前者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動鼓,其圓柱面為工作表面；后者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為圓盤狀制動盤,其端面為工作表面。2.鼓式車輪制動器一般可分為簡單非平衡式、平衡式和自動增力式三種。鉗盤式制動器根據(jù)工作方式不同,有定鉗盤式和浮鉗盤式兩種結(jié)構(gòu)類型。3.駐車制動器按其安裝位置分為中央制動式和車輪制動式。4.汽車制動系統(tǒng)中設(shè)置了各種制動力調(diào)節(jié)裝置,使前、后輪制動