《汽车制动系统》PPT课件.ppt

汽 车 构 造,汽车制动系统的定义,驾驶员能根据道路和交通情况，利用装在汽车上的一系列专门装置，迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，用于产生制动力的一系列专门装置称为制动系统。 制动系统的功用是减速停车、驻车制动 。,汽 车 构 造,汽车制动系统的功用,制动系统的功用是减速停车、驻车制动 。 (1)使行驶中的汽车迅速减速直至停车； （2）使下长坡行驶的汽车速度保持稳定； （3）使已停稳的汽车原地可靠停住。,汽 车 构 造,制动系统的工作原理,1制动踏板 2推杆 3主缸活塞 4制动主缸 5制动轮缸 6轮缸活塞 7制动鼓 8摩擦片 9回位弹簧 10制动蹄 11制动底板 12偏心支承销,图 制动系统工作原理示意图,汽 车 构 造,汽 车 构 造,制动系统的组成,1）供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。 2）控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。 3）传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。 4）制动器产生制动摩擦力矩的部件。,汽 车 构 造,制动系统的组成,汽 车 构 造,制动系统的类型,按制动系统的功用分类 （1）行车制动系统使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。 （2）驻车制动系统使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。 （3）第二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一套装置。 （4）辅助制动系统在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。,汽 车 构 造,制动系统的类型,按制动系统的制动能源分类 （1）人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。 （2）动力制动系统完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统 （3）伺服制动系统兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。,汽 车 构 造,制动系统的类型,按制动能量的传输方式分 机械式(手制动) 液压式 气压式 电磁式 同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统，如气顶液制动系统。,汽 车 构 造,制动器,制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器；按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。车轮制动器可用于行车制动和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。,汽 车 构 造,鼓式制动器,鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。,汽 车 构 造,轮缸式制动器,领从蹄式制动器 其特点是两个制动蹄各有一个支点，一个蹄在轮缸促动力作用下张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向一致，称为领蹄；另一个蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反，称为从蹄。,汽 车 构 造,轮缸式制动器,双领蹄和双向双领蹄式制动器 汽车前进时两个制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器。双领蹄式制动器的结构特点是，每一制动蹄都用一个单活塞制动轮缸促动，固定元件的结构布置是中心对称式。,汽 车 构 造,轮缸式制动器,双向双领蹄式制动器 使用了两个双活塞轮缸，无论汽车前进还是倒车，都是双领蹄式制动器，故称双向双领蹄式制动器,汽 车 构 造,轮缸式制动器,双从蹄式制动器 双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器固定元件的布置都是中心对称，两制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小相等、方向相反、相互平衡，这种形式的制动器为平衡式制动器。,汽 车 构 造,轮缸式制动器,单向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄只有一个单活塞的制动轮缸，第二制动蹄的促动力来自第一制动蹄对顶杆的推力，两个制动蹄在汽车前进时均为领蹄，但倒车时能产生的制动力很小,汽 车 构 造,轮缸式制动器,双向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄的上方有一个双活塞制动轮缸，轮缸的上方还有一个制动蹄支承销，两制动蹄的下方用顶杆相连。无论汽车前进还是倒车，都与自增力式制动器相当，故称双向自增力式制动器。,汽 车 构 造,凸轮式制动器,凸轮式制动器是用凸轮取代制动轮缸对两制动蹄起促动作用，通常利用气压使凸轮转动。,汽 车 构 造,楔式制动器,楔式制动器的制动蹄依靠在柱塞上，柱塞内端面是斜面，与支于隔离架两边槽内的滚轮接触。制动时，轮缸活塞在液压作用下使制动楔向内移动，制动楔又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动，一面使二柱塞在制动底板的孔中向外移动一定距离，从而使制动蹄压靠到制动鼓上。轮缸液压一旦撤除，这一系列零件即在制动蹄复位弹簧的作用下各自复位。,汽 车 构 造,盘式制动器,盘式制动器主要有钳盘式和全盘式两种，其中前者更常用。钳盘式制动器的旋转元件是制动盘，固定元件是制动钳。,汽 车 构 造,钳盘式制动器,1）定钳盘式制动器 其特点是制动盘两侧的制动块用两个液压缸单独促动。,汽 车 构 造,钳盘式制动器,浮钳盘式制动器 按制动钳的运动方式，浮钳式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器，其中滑动钳盘式制动器应用更广。 滑动钳盘式制动器的特点是：制动钳可以相对制动盘作轴向滑动；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。,汽 车 构 造,全盘式制动器,全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的，分别称为固定盘和旋转盘，其工作原理与摩擦离合器相似。,汽 车 构 造,盘式制动器的优缺点分析,（1）盘式制动器无摩擦助势作用，制动力矩受摩擦系数的影响较小，即热稳定性好； （2）盘式制动器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，即基本不存在水衰退问题； （3）在输出相同制动力矩的情况下，盘式制动器尺寸和质量一般较小； （4）制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像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； （5）较容易实现间隙自动调整，其他维修作业也较简便。,汽 车 构 造,盘式制动器的优缺点分析,1）效能较低，所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置； 2）兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂。,汽 车 构 造,人力制动系统,人力制动系统的制动能源是驾驶员的肌体。按其传动装置的结构形式，人力制动系统有机械式和液压式两种，前者只用于驻车制动。,汽 车 构 造,人力制动系统,机械制动系统 目前主要用于驻车制动，因为驻车制动系统必须可靠地保证汽车在原地停驻，并在任何情况下不致自动滑行。这一点只有用机械锁止方法才能实现。,汽 车 构 造,人力制动系统,人力液压制动系统,汽 车 构 造,伺服制动系统,伺服制动系统是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统而形成的，是兼用人体和发动机作为制动能源的制动系统。 （1）按伺服系统输出力的作用部位和对其控制装置操纵方式的不同，伺服制动系统可分为助力式（直接操纵式）和增压式（间接操纵式）两种。 （2）伺服制动系统又可按伺服能量的形式分为真空伺服式、气压伺服式和液压伺服式三种，其伺服能量分别为真空能（负气压能）、气压能和液压能。,汽 车 构 造,伺服制动系统,助力式（直接操纵式）伺服制动系统 其特点是伺服系统的控制装置用制动踏板机构直接操纵，其输出力作用于液压主缸，与踏板力一起对主缸油液加压。,汽 车 构 造,伺服制动系统,真空助力器是真空助力伺服制动系统的核心部件，是利用发动机进气管的真空和大气之间的压差起助力作用，其构造及工作原理如下图。,汽 车 构 造,伺服制动系统,气压助力伺服制动系统 气压助力伺服制动系统内有液压和气压两套系统，且都是双回路。其助力作用依靠压缩空气而产生。,汽 车 构 造,伺服制动系统,真空增压伺服制动系统,汽 车 构 造,动力制动系统,动力制动系统的特点是：驾驶员的肌体仅作为控制能源，而不是制动能源。 动力制动系统中，用以进行制动的能源是由空气压缩机产生的气压能，或是由油泵产生的液压能，而空气压缩机或油泵则由汽车发动机驱动。 动力制动系统有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压动力制动系统三种。 气压制动系统的供能装置和传动装置全部是气压式。其控制装置主要由制动踏板机构和制动阀等气压控制元件组成，有些汽车在踏板机构和制动阀之间还串联有液压式操纵传动装置。 气顶液制动系统的供能装置、控制装置与气压制动系统相同，但其传动装置包括气压式和液压式两部分。 全液压动力制动系统中除制动踏板机构以外，其供能、控制和传动装置全部是液压式。,汽 车 构 造,气顶液制动系统,气顶液制动系统的供能装置和控制装置都是气压式，传动装置是气压液压组合式。气压能通过串联的动力气室和液压主缸转换为液压能，液压能传到各个轮缸，产生制动作用。,汽 车 构 造,全液压动力制动系统,全液压动力制动系统是以储能器储存的液压能或限制液流循环而产生液压作用的动力制动装置,汽 车 构 造,制动力调节装置,前后轮同步滑移的条件 汽车制动过程中，最好是前后轮同时抱死滑移，如果前后车轮的制动力之比等于前后车轮对路面的垂直载荷之比，就能满足同步滑移的条件，即,汽 车 构 造,制动力调节装置,理想的前后轮制动力分配特性,汽 车 构 造,制动力调节装置,限压阀：其作用是当前、后促动管路压力P1和P2由零同步增长到一定值后，即自动将P2限定在该值不变。,汽 车 构 造,制动力调节装置,比例阀：其作用是当前后促动管路压力P1与P2同步增长到一定值PS后，即自动对P2的增长加以节制，亦即使P2的增量小于P1的增量。,汽 车 构 造,感载阀,感载阀的特点是特性曲线随整车载荷的变化而变化。感载阀有感载比例阀和感载限压阀两种。,汽 车 构 造,一、ABS的理论基础,汽车在行驶过程中，强制地减速以至 停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽 车的制动性。 评价制动性能的指标主要有： （1）制动效能汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。,ABS,汽 车 构 造,即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的： 制动距离 制动时间 制动减速度,ABS,汽 车 构 造,（2）制动时的方向稳定性汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性。,ABS,汽 车 构 造,ABS,汽 车 构 造,2.汽车制动时车轮受力分析,车速 车轮旋转角速度 惯性力矩 制动阻力矩 车轮法向载荷 地面法向反力 车轴对车轮的推力 地面制动力 车轮半径 车轮切向速度，简称轮速,ABS,汽 车 构 造,（1）制动器制动力,制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩M通过车轮作用于地面的切向力F （2）地面制动力 制动时地面对车轮的切向反作用力FX,ABS,汽 车 构 造,（3）地面制动力F 、制动器制动力FX及附着力F之间的关系,附着力地面对轮胎切向反作用力的极限值F。 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。,ABS,汽 车 构 造,地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系,ABS,汽 车 构 造,（1）制动过程中车轮的三种运动状态 第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致 车速 V = 轮速V,ABS,汽 车 构 造,第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速V,ABS,汽 车 构 造,第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速V = 0,ABS,汽 车 构 造,若需增大Fx ，必须增大F 。F取决于附着系数， 又受滑移率S的影响。 （2）滑移率S 定义： S =(VV)/V100% =(Vr)/V100%,ABS,汽 车 构 造,（3）附着系数与滑移率 s 的关系,ABS,汽 车 构 造,（3）附着系数与滑移率 s 的关系,ABS,S=(vwr)/v100%,v车轮中心的速度(m/s) r车轮滚动半径(m) w车轮角速度(rad/s) 车轮纯滚动时,S=0；纯滑动时,S=100%。,汽 车 构 造,分析结论： S 20%为制动稳定区域； S 20%为制动非稳定区域； 将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。,ABS,汽 车 构 造,4.理想的制动控制过程,（1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。 （）制动过程中： 当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%； 当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%。,ABS,汽 车 构 造,结论： 车轮在制动过程中，以510 次/秒 的频率进行增压、保压、减压的不断切换，使S稳定在20%是最理想的制动控制过程。 5.ABS的功用 ABS的功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程。,ABS,汽 车 构 造,ABS的基本组成与工作原理,ABS是在传统制动基础上，又增设如下装置： 车轮轮速传感器 电子控制单元ECU 制动压力调节器 ABS警告灯,ABS,汽 车 构 造,ABS,汽 车 构 造,三、ABS控制参数,1.以车轮滑移