《汽车制动系毕业论》word版.doc

南京交通职业技术学院毕业论文课题名称:汽车制动系的应用学生姓名:杨瑞海学 号:22专 业:汽车检测与维修班 级:指导老师:目 录（1)汽车制动系的应用P41.1制动系统概述P41.2汽车制动系的分类与组成P41.3汽车制动系的工作原理P5（2)汽车制动系的技术P142.1汽车制动系的保养P142.2汽车制动系的维修P14（3)汽车制动系技术的发展趋势P15结论P22致谢P23参考献文P24引言从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。汽车制动系统种类很多，形式多样。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研究开发，汽车动力系统发生了很大的改变，出现了很多新的结构型式和功能形式。新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应的改变。关键词：制动系统 制动系 制动器浅谈汽车制动系的应用一.制动系统概述汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统。其作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。1.分类与组成：(1)按制动系统的作用 制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 (2)按制动操纵能源 制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。 (3)按制动能量的传输方式 制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。2.制动系统的一般工作原理（1）制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。可用下图所示的一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。制动系统工作原理示意图1.制动踏板2.推杆3.主缸活塞4.制动主缸5.油管6.制动轮缸7.轮缸活塞8.制动鼓9.摩擦片10.制动蹄11.制动底板12.支承销13.制动蹄回位弹簧一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上装有摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管5与装在车架上的液压制动主缸相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。当驾驶员踏下制动踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞在液压的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制动鼓减小转动速度，或保持不动。制动过程（2）轿车典型制动系统的组成 下图给出了一种轿车典型制动系统的组成示意图，可以看出，制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。轿车典型制动系统组成示意图 1.前轮盘式制动器 2.制动总泵 3.真空助力器 4.制动踏板机构 5.后轮鼓式制动器 6.制动组合阀 7.制动警示灯1.制动操纵机构产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件，如图中的2、3、4、6，以及制动轮缸和制动管路。2.制动器产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件。汽车上常用的制动器都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，称为摩擦制动器。它有鼓式制动器和盘式制动器两种结构型式。一.制动器-鼓式制动器1.鼓式制动器主要分为领从蹄式制动器，单向双领从蹄式制动器，双向双领从蹄式，双从蹄式。2.领从蹄式制动器下图为领从蹄式制动器示意图，设汽车前进时制动鼓旋转方向(这称为制动鼓正向旋转)如图中箭头所示。领从蹄式制动器示意图 l.领蹄2.从蹄3、支点4.支点5.制动鼓6.制动轮缸沿箭头方向看去，制动蹄1的支承点3在其前端，制动轮缸6所施加的促动力作用于其后端，因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与此相反，制动蹄2的支承点4在后端，促动力加于其前端，其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属性的制动蹄称为从蹄当汽车倒驶，即制动鼓反向旋转时，蹄1变成从蹄，而蹄2则变成领蹄。这种在制动鼓正向旋转和反向旋转时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。下图为领从蹄式制动器受力示意图:领从蹄式制动器受力示意图如图所示，制动时两活塞施加的促动力是相等的。制动时，领蹄1和从蹄2在促动力FS的作用下，分别绕各自的支承点3和4旋转到紧压在制动鼓5上。旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着法向反力N1和N2，以及相应的切向反力T1和T2，两蹄上的这些力分别为各自的支点3和4的支点反力Sl和S2所平衡。可见，领蹄上的切向合力Tl所造成的绕支点3的力矩与促动力FS所造成的绕同一支点的力矩是同向的。所以力T1的作用结果是使领蹄1在制动鼓上压得更紧从而力T1也更大。这表明领蹄具有增势作用。相反，从蹄具有减势作用。故二制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等。倒车制动时，虽然蹄2变成领蹄，蹄1变成从蹄，但整个制动器的制动效能还是同前进制动时一样。 在领从式制动器中，两制动蹄对制动鼓作用力N1和N2的大小是不相等的，因此在制动过程中对制动鼓产生一个附加的径向力。凡制动鼓所受来自二蹄的法向力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器。3.单向双领蹄式制动器在制动鼓正向旋转时，两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器，其结构示意图如下图所示。双领蹄式制动器受力示意图 1.制动轮缸 2.制动蹄 3.支承销 4.制动鼓双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构上主要有两点不相同，一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个单活塞式轮缸，而领从蹄式制动器的两蹄共用一个双活塞式轮缸；二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心对称的，而领从蹄式制动器中的制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是轴对称布置的。4.双向双领蹄式制动器无论是前进制动还是倒车制动，两制动蹄都是领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器，下图是其结构示意图器。双向双领蹄式制动器示意图 1.制动轮缸2.制动蹄3.活塞4.制动鼓与领从蹄式制动器相比，双向双领蹄式制动器在结构上有三个特点，一是采用两个双活塞式制动轮缸；二是两制动蹄的两端都采用浮式支承，且支点的周向位置也是浮动的；三是制动底板上的所有固定元件，如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对的，而且既按轴对称、又按中心对称布置。下图是一种双向双领蹄式制动器的具体结构。双向双领蹄式制动器 1.制动鼓2.制动轮缸3.制动底板4制动蹄5.回位弹簧6.调整螺母7.可调支座8.制动蹄9.支座在前进制动时，所有的轮缸活塞都在液压作用下向外移动，将两制动蹄4和8压靠到制动鼓1上。在制动鼓的摩擦力矩作用下，两蹄都绕车轮中心O朝箭头所示的车轮旋转方向转动，将两轮缸活塞外端的支座9推回，直到顶靠到轮缸端面为止。此时两轮缸的支座9成为制动蹄的支点，制动器的工作情况便同图d-zd-05所示的制动器一样。 倒车制动时，摩擦力矩的方向相反，使两制动蹄绕车轮中心O逆箭头方向转过一个角度，将可调支座7连同调整螺母6一起推回原位，于是两个支座7便成为蹄的新支承点。这样，每个制动蹄的支点和促动力作用点的位置都与前进制动时相反，其制动效能同前进制动时完全一样。5.双从蹄式制动器 前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器，其结构示意图见下图:双从蹄式制动器示意图 1.支承销2.制动蹄3.制动轮缸4.制动鼓这种制动器与双领蹄式制动器结构很相似，二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相对运动方向不同。虽然双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器，但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小，即具有良好的制动效能稳定性。双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整正确，则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡，不会对轮毂轴承造成附加径向载荷。因此，这三种制动器都属于平衡式制动器。6.鼓式制动器小结以上介绍的各种鼓式制动器各有利弊。就制动效能而言，在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下，自增力式制动器由于对摩擦助势作用利用得最为充分而居首位，以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。但蹄鼓之间的摩擦系数本身是一个不稳定的因素，随制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况(如是否沾水、沾油，是否有烧结现象等)的不同可在很大范围内变化。自增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大，因而其效能的热稳定性最差。在制动过程中，自增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显得过于急速。双向自增力式制动器多用于轿车后轮，原因之一是便于兼充驻车制动器。单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮，因倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高。双从蹄式制动器的制动效能虽然最低，但却具有最良好的效能稳定性，因而还是有少数华贵轿车为保证制动可靠性而采用(例如英国女王牌轿车)。领从蹄制动器发展较早，其效能及效能稳定性均居于中游，且有结构较简单等优点，故目前仍相当广泛地用于各种汽车。二制动器-盘式制动器1.盘式制动器盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。盘式制动器可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。盘式制动器结构图如下图所示。盘式制动器结构图2.定钳盘式制动器定钳盘式制动器的结构示意图见下图:定钳盘式制动器示意图1.制动盘2.活塞3.摩擦块4.进油口5.制动钳体6.车桥部在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动。 这种制动器存在着以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，这使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。3.浮钳盘式制动器下图所示为浮钳盘式制动器示意图。浮钳盘式制动器示意图 1.制动盘2.制动钳体3.摩擦块4.活塞5.进油口6.导向销7.车桥钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少。此外，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。故自70年代以来，浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。4.盘式制动器的特点盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。对于钳盘式制动器而言，因为制动盘外露，还有散热良好的优点。盘式制动器不足之处是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。 目前，盘式制动器已广泛应用于轿车，但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外，大都只用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合，以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器也有采用，但离普及还有相当距离。维修与保养一保证车辆制动性能良好制动性能良好的汽车，要求在任何速度下行驶时，通过制动措施，能在很短的时间和距离内，及时迅速地降低车速或停车。良好的制动效能对于提高汽车平均速度和保证行车安全有着重要作用。提高制动效能的主要措施有：(1) 缩短制动距离：(2) 制动器在使用过程中，由于制动蹄摩擦片和制动鼓的磨损，制动器间隙将逐渐变大。制动系反应时间增加，将引起制动迟缓及制动力不足，使制动距离延长，制动效能降低。(3) 制动时，制动器产生的摩擦力大小，在很大程度上还取决于制动蹄片与制动鼓接触面积的多少，接触面积增加，制动力增长时间快，制动效能就提高，制动距离也就相应缩短。在正常情况下，当产生较大摩擦力时，制动蹄片与制动鼓的接触面积应达到80%以上。使用中，由于制动器的磨损而使间隙增大后，必须进行检查调整。(4) 防止制动跑偏：制动时，汽车自动偏离原行驶方向，这种现象叫制动跑偏。一旦制动跑偏很容易造成撞车、下路掉沟甚至翻车等严重事故。为提高制动的稳定性，保证行车安全，在紧急制动时，不允许汽车有明显的跑偏现象。(5) 制动跑偏的原因，主要是前轮左右车轮制动力不等，制动时就形成绕重心的旋转力矩，使汽车有发生转动的趋势，因而易出现制动跑偏现象。为了避免跑偏，在使用中，应注意使左右车轮制动器间隙、制动蹄回位弹簧拉力应保持一致。(6) 在更换摩擦片时，应选用同一型号和批次产品，加工精度和接触面应符合要求。并防止摩擦片出现硬化层，沾有油污，制动鼓失圆或有沟槽等。二怎样防止汽车侧滑(1)制动时汽车的侧滑：汽车在行驶中，常因制动、转向或其它原因，引起汽车偏离原定的行驶方向，造成侧向滑移，甚至翻车。特别在紧急制动或急转向时，汽车侧滑、翻车更为严重。汽车制动时侧滑，常出现前轮侧滑和后轮侧滑两种现象。若前轮先抱死，就容易前轮侧滑，偏离行驶方向，同时失去操纵性，但由于侧滑后能有自动恢复直线行驶的趋势，偏离行驶方向角度较小，汽车处于稳定状态。若后轮先抱死，就容易引起后轮侧滑，侧滑后能自动增大偏离行驶方向的角度，加速侧滑的趋势，汽车处于不稳定状态。制动侧滑是很危险的，特别是后轮侧滑，容易引起翻车伤人。在使用中，应尽量避免侧滑现象。保持制动器技术状况良好，使前后轮均有可靠的制动效能。（2）在路状复杂、视线不良的路段，应控制车速，以减少紧急制动，避免引起侧滑甚至翻车事故，特别在泥泞、雨天的渣油路面行驶时，更需加倍小心驾驶。但由于负载和附着情况变化的影响，很难避免汽车侧滑。当汽车后轮出现侧滑时，应及时朝后轮侧滑的一边方向适当转动方向盘，以消除离心力的影响，侧滑即可停止。（3）现代汽车制动系中，有的加设一种防抱死装置（ABS），制动时，将滑动率控制在10%-30%的范围内，能得到最大的附着系数，使车轮处于半抱死半滚动状态，充分利用附着力，获得理想的制动效果。试验证明，装有自动防抱死装置的汽车，在制动时，不仅有良好的防侧滑能力和转向性能，同时缩短了制动距离，减少了轮胎磨损，有利于行车安全。在汽车制动时，如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果只是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。这些都极易造成严重的交通事故。因此，汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。由试验得知，汽车车轮的滑动率在1520时，轮胎与路面间有最大的附着系数。所以为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在的附着能力，目前在大多数车辆上都装备了防抱死制动系统(Antilock Brake System)，简称ABS。ABS的组成和工作原理通常，ABS是在普通制动系统的基础上加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动控制电路等组成的。制动过程中，ABS电控单元(ECU)不断地从传感器获取车轮速度信号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置不参与工作，制动主缸和各制动轮缸相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即ABS制动过程中的增压状态。如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑，它即向制动压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮缸的压力不再增大，此即ABS制动过程中的保压状态。若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器的通道，使左前制动轮缸中的油压降低，此即ABS制动过程中的减压状态。三转向时汽车的侧滑：（1）汽车在转向时，侧滑现象时有发生，一般常把汽车抵抗侧滑和翻车的能力，称为转向稳定性。为提高汽车的转向稳定性，必须懂得汽车转向时影响侧滑和翻的因素，以及相互之间的关系。从而根据行驶条件，采取有效措施，保证行车安全。（2）当汽车转向时，汽车有向外甩的力叫离心力。它的大小与汽车重量、转向时车速、转向半径等因素有关。汽车在平路上转向时，引起侧滑的主要是离心力，如离心力达到附着力时，车轮即开始向外滑动。所以侧滑的条件是：离心力等于附着力。（3）汽车转向时的侧滑和翻车主要是由离心力引起的。因此，在转向时尽量减小离心力是保证行车安全的首要因素。在转向时，必须根据道路情况，及时降低车速，用低速档通过。同时，转动方向盘不能过猛，因为转向轮的回转角度加大，就增加了侧滑和翻车的可能?的情况下，更要谨慎驾驶，以防发生事故。（4）在急转弯时，应提前降低车速，单纯的依靠制动，用边降速边转向的办法是很危险的，因为在这种情况下除了离心力外还有制动力，两者的合力就容易达到附着力，因而引起侧滑。（5）另外，要合理装载，既要掌握装载高度，又要装载平稳、均匀，捆扎牢固，避免偏于一侧。因为汽车装载越高其重心也高，在附着系数较大的道路或凹凸不平的道路上转向时，翻车的可能性就会增加。汽车制动系技术的发展趋势全电制动是未来制动控制系统的发展方向。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反应时间。全电制动的结构如图2所示。其主要包含以下部分：(1)电制动器。其结构和液压制动器基本类似，有盘式和鼓式两种，作动器是电动机；(2)电制动控制单元(ECU)。接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统，自动变速系统，无级转向系统，悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以ECU还得兼顾这些系统的控制；(3)轮速传感器。准确、可*、及时地获得车轮的速度；(4)线束。给系统传递能源和电控制信号；(5)电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源，也包括再生能源。从结构上可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点：（1）整个制动系统结构简单，省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低；（2）制动响应时间短，提高制动性能；（3）无制动液，维护简单；（4）系统总成制造、装配、测试简单快捷，制动分总成为模块化结构；（5）采用电线连接，系统耐久性能良好(6)易于改进，稍加改进就可以增加各种电控制功能。全电制动控制系统是一个全新的系统，给制动控制系统带来了巨大的变革，为将来的车辆智能控制提供条件。但是，要想全面推广，还有不少问题需要解决,首先是驱动能源问题。采用全电路制动控制系统，需要较多的能源，一个盘式制动器大约需要1kW的驱动能量。目前车辆12V电力系统提供不了这么大的能量，因此，将来车辆动力系统采用高压电，加大能源供应，可以满足制动能量要求，同时需要解决高电压带来的安全问题。其次是控制系统失效处理。全电制动控制系统面临的一个难题是制动失效的处理。因为不存在独立的主动备用制动系统，因此需要一个备用系统保证制动安全，不论是ECU元件失效，传感器失效还是制动器本身、线束失效，都能保证制动的基本性能。实现全电制动控制的一个关键技术是系统失效时的信息交流协议，如TTP/C。系统一旦出现故障，立即发出信息，确保信息传递符合法规最适合的方法是多重通道分时区(TDMA)，它可以保证不出现不可预测的信息滞后。TTP/C协议是根据TDMA制定的