底盘课件-第十二 章汽车制动系

第十二章汽车制动系 12 1汽车制动系概述 12 2制动器 12 3动力制动系统 12 4伺服制动系统 12 5制动力调节装置 汽车制动系功用制动系的类型与基本组成一般制动系的组成与工作过程对制动系的要求 12 1汽车制动系概述 一 汽车制动系功用为了保证汽车安全行驶 提高汽车的平均行驶车速 以提高运输生产率 在各种汽车上都设有专用制动机构 这样的一系列专门装置即称为制动系 汽车制动系功用1 保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车2 保证车辆可靠停放 二 制动系的类型和基本组成1 制动系类型 1 按功用分 行车制动系驻车制动系辅助制动系1 行车制动系 是由驾驶员用脚来操纵的 故又称脚制动系 它的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车 2 驻车制动系 是由驾驶虽用手来操纵的 故又称手制动系 它的功用是使已经停在各种路面上的汽车驻留原地不动3 第二制动系 在行车制动系失效的情况下 保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置 在许多国家的制动法规中规定 第二制动系也是汽车必须具备的 4 辅助制动系 经常在山区行驶的汽车以及某些特殊用途的汽车 为了提高行车的安全性和减轻行车制动系性能的衰退及制动器的磨损 用以在下坡时稳定车速 2 按制动能量传输分 机械式液压式气压式电磁式组合式 3 按回路多少分 单回路制动系双回路制动系 4 按能源分 人力制动系动力制动系伺服制动系1 人力制动系 以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系 2 动力制动系 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制动系 3 伺服制动系 兼用人力和发动机动力进行制动的制动系 2 基本组成 四个基本组成 1 供能装置 包括供给 调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件 2 控制装置 产生制动动作和控制制动效果各种部件 如制动踏板 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 轮缸 4 制动器 产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件 三 一般制动系的基本结构和工作原理 1 一般制动系的基本结构主要由车轮制动器和液压传动机构组成 车轮制动器主要由旋转部分 固定部分和调整机构组成 旋转部分是制动鼓 固定部分包括制动蹄和制动底板 调整机构由偏心支承销和调整凸轮组成用于调整蹄鼓间隙 制动传动机构主要由制动踏板 推杆 制动主缸 制动轮缸和管路组成 1 制动系不工作时蹄鼓间有间隙 车轮和制动鼓可自由旋转2 制动时要汽车减速 脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞 使主缸油液在一定压力下流入轮缸 并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动 上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上 不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩 从而产生制动力3 解除制动当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位 制动力消失 2 制动工作原理 3 制动主缸的结构及工作过程 视频制动系视频 3025 MPG 制动主缸的作用是将自外界输入的机械能转换成液压能 从而液压能通过管路再输给制动轮缸制动主缸分单腔和双腔式两种 分别用于单 双回路液压制动系 1 单腔式制动主缸1 制动系不工作时不制动时 主缸活塞位于补偿孔 回油孔之间2 制动时活塞左移 油压升高 进而车轮制动3 解除制动撤除踏板力 回位弹簧作用 活塞回位 油液回流 制动解除 2 双腔式制动主缸 1 结构 如一汽奥迪100型轿车双回路液压制动系统中的串联式双腔制动主缸 主缸有两腔第一腔与右前 左后制动器相连 第二腔与左前 右后制动器相通每套管路和工作腔又分别通过补偿孔和回油孔与储油罐相通 第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置 使补偿孔和进油孔与缸内相通 第一活塞在左端弹簧作用下 压靠在套上 使其处于补偿孔和回油孔之间的位置 2 工作原理制动时 第一活塞左移 油压升高 克服弹力将制动液送入右前左后制动回路 同时又推动第二活塞 使第二腔液压升高 进而两轮制动解除制动时 活塞在弹簧作用下回位 液压油自轮缸和管路中流回制动主缸 如活塞回位迅速 工作腔内容积也迅速扩大 使油压迅速降低 储液罐里的油液可经进油孔和活塞上面的小孔推开密封圈流入工作腔 当活塞完全回位时 补偿孔打开 工作腔内多余的油由补偿孔流回储液罐 若液压系统由于漏油 以及由于温度变化引起主缸工作腔 管路 轮缸中油液的膨胀或收缩 都可以通过补偿孔进行调节 4 制动轮缸的结构及工作过程 制动轮缸的功用 是将液力转变为机械推力 有单活塞和双活塞两种 奥迪100的双活塞式轮缸体内有两活塞 两皮碗 弹簧使皮碗 活塞 制动蹄紧密接触 工作过程 制动时 液压油进入两活塞间油腔 进而推动制动蹄张开 实现制动 轮缸缸体上有放气螺栓 以保证制动灵敏可靠 四 对制动系的要求为了保证汽车行使安全 发挥高速行使的能力 制动系必须满足下列要求1 制动效能好 评价汽车制动效能的指标有 制动距离 制动减速度 制动时间2 操纵轻便 制动时的方向稳定性好 制动时 前后车轮制动力分配合理 左右车轮上的制动力应基本相等 以免汽车制动时发生跑偏和侧滑 3 制动平顺性好 制动时应柔和 平稳 解除时应迅速 彻底 4 散热性好 调整方便 这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强 潮湿后恢复能力快 磨损后间隙能够调整 并能够防尘 防油 5 带挂车时 能使挂车先于主车产生制动 后于主车解除制动 挂车自行脱挂时能自行进行制动 12 2制动器 视频 制动系视频 7101 MPG 制动器类型鼓式制动器盘式制动器驻车制动器 一 制动器类型功用是在制动系中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力 即直接产生制动作用1 按结构不同 1 鼓式 旋转元件为制动鼓 2 盘式 旋转元件为制动盘 鼓式制动器分为内张型和外束型两种前者的制动鼓以其内圆柱面为工作表面 在汽车上广泛应用 后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面 目前只有少数汽车应用为驻车制动器 内张型鼓式制动器都采用带有摩擦片的制动蹄作为固定元件 制动蹄张开装置的形式 张开力作用点和制动蹄支承点的布置有多种 使制动器的工作性能也有所不同 内张型鼓式制动器按制动蹄促动装置不同可分为 轮缸式制动器 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置 凸轮式 用凸轮作为促动装置 楔式 用楔块作为促动装置 1 轮缸式制动器 制动蹄促动装置 是以液压轮缸对制动蹄端加力为其促动装置 固定元件 制动蹄和制动底板 旋转元件 制动鼓 1 领从蹄式制动器 一种非平衡制动器1 结构 制动蹄促动装置为一双活塞轮缸 制动蹄在弹簧拉力作用下与轮缸活塞靠紧 前蹄磨损严重 多比后蹄加工时长 在制动鼓正 反向旋转时 有一领蹄 张开时旋转向与鼓旋转方向相同 和一从蹄 相反 当汽车倒驶 制动鼓反转 原领蹄变成从蹄 而原从蹄则变成领蹄 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 2 工作原理如图 制动时两活塞施加的促动力相等 制动时 领蹄和从蹄在促动力F的作用下 分别绕各自的支承点旋转到紧压在制动鼓上 旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着法向反力F1和F2 以及相应的切向反力T1和T2 可见 领蹄上切向合力Tl所造成的绕支点的力矩与促动力F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F1和F2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 由于制动蹄摩擦片磨损 使蹄鼓间隙加大 制动灵敏变差 可采用转向调整凸轮和偏值承销来调整蹄鼓间隙 2 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 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 在制动鼓正向旋转时 两蹄均为领蹄的制动器 可提高前进方向的制动效能 结构上采用了两个单活塞式制动轮缸 且上下反向布置 倒车制动时 该制动器两制动蹄变为从蹄 制动效能下降很多 3 双向领蹄式制动器 一种平衡式制动器 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 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 在前进或倒驶两制动蹄都为领蹄的制动器可使前进 倒驶两方向制动效能相同 结构上前进变倒驶时两蹄支承点和促动力作用点互换位置 4 单向自增力式制动器 1 结构 浮动顶杆浮支于两蹄下端 单活塞式轮缸只作用于第一蹄上 2 工作原理 前进制动时 轮缸活塞加力于第一蹄 第二蹄受力于浮动顶杆 受力分析可知第二蹄产生制动力矩远大于第一蹄 两蹄均为领蹄 前进时制动效能高于领从蹄双领从蹄式 倒驶时制动 两蹄均为领蹄但力臂大为减小 故制动效能较低 应用 因倒驶制动比前轮制动功效要求不高 多用于中 轻型汽车前轮 5 双向自增式制动器 1 特点制动鼓正向 反向旋转时均能借蹄鼓摩擦起作用2 结构 采用双活塞轮缸 3 工作原理不制动时 两制动蹄和的上端在回位弹簧的作用下浮支在支承销上 两制动蹄的下端在拉簧的作用下浮支在浮动的顶杆两端的凹槽中 汽车前进制动时 制动轮缸的两活塞向两端顶出 使前后制动蹄离开支承销并压紧到制动鼓上 于是旋转着的制动鼓与两制动蹄之间产生摩擦作用 由于顶杆是浮动的 前后制动蹄及顶杆沿制动鼓的旋转方向转过一个角度 直到后制动蹄的上端再次压到支承销上 此时制动轮缸促动力进一步增大 由于从蹄受顶杆的促动力大于轮缸的促动力 从蹄上端不会离开支承销 汽车倒车制动时 制动器的工作情况与上述相反 4 应用驻车制动故多用于轿车后轮 2 凸轮式制动器 目前 所有国产汽车及部分外国汽车的气压制动系统中 都采用凸轮促动的车轮制动器 而且大多设计成领从蹄式 制动时 在制动气室的推杆作用下 凸轮轴转动 使得两制动蹄压靠到制动鼓上而制动 由于凸轮轮廓的中心对称性及两蹄结构和安装的轴对称性 凸轮转动所引起的两蹄上相应点的位移必然相等 前 后制动蹄在凸轮的作用下 压向制动鼓 制动鼓对制动蹄产生摩擦作用 在摩擦力的作用下 前制动蹄有离开凸轮的趋势 使凸轮对制动蹄的压力有所减弱 后制动蹄有向凸轮的趋势 致使凸轮对制动蹄的压力有所增强 由于前制动蹄有领蹄作用 后制动蹄有从蹄作用 又有凸轮对前制动蹄促动力较小 对后制动蹄促动力较大这一情况 所以 前后制动蹄片的制动效果是接近的 三 盘式制动器 视频 制动系视频 2301 MPG 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 称为制动盘 其固定元件有着多种结构型式 根据固定元件的结构型式不同 盘式制动器大体上可以分为两类 即钳盘式制动器和全盘式制动器 1 基本结构制动盘与车轮固装在一起旋转 端面为摩擦面 其固定部分的摩擦件总称为制动钳 制动钳安装在转向节或桥壳上 并可用垫片调整钳与盘的间隙2 工作原理 制动时 油液压入轮缸内 活塞在液压作用下压紧制动盘 产生摩擦力矩而制动 放松时 活塞和制动块依靠密封圈的弹力和弹簧回拉 2 钳盘式制动器的类型以制动钳固定在支架上的结构形式分 固定式和浮动式 2 全盘式制动器 在重型和超重型载货汽车上 要求有更大的制动力 为此采用了全盘式制动器 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 1 固定式制动钳制动器 制动时 制动油液由制动总泵 制动主缸 经进油口进入钳体中两个相通的液压腔中 将两侧的制动块压向与车轮固定连接的制动盘 从而产生制动 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 2 浮动式制动钳制动器 制动时 液压油通过进油口进入制动油缸 推动活塞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 与定钳式制动器相反 浮钳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 浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器 盘式制动器的特点 1 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 3 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 2 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 四 驻车制动器 按在汽车上安装位置的不同 驻车制动装置分中央驻车制动装置和车轮驻车制动装置两类 前者的制动器安装在传动轴上 称为中央制动器 后者和行车制动装置共用一套制动器 结构简单紧凑 已在轿车上得到普遍应用 这种制动器将一个作行车制动器的盘式制动器和一个作驻车制动器的鼓式制动器组合在一起 双作用制动盘的外缘盘作盘式制动器的制动盘 中间的鼓部作鼓式制动器的制动鼓 进行驻车制动时 将驾驶室中的手动驻车制动操纵杆拉到制动位置 经一些列杠杆和拉绳传动 将驻车制动杠杆的下端向前拉 使之绕平头销转动 其中间支点推动制动推杆左移 将前制动蹄推向制动鼓 待前制动蹄压靠到制动鼓上之后 推杆停止移动 此时制动杠杆绕中间支点继续转动 于是制动杠杆的上端向右移动 使后制动蹄压靠到制动鼓上 施以驻车制动 解除制动时 将驻车制动操纵杆推回到不制动的位置 制动杠杆在卷绕在拉绳回位弹簧的作用下回位 同时制动蹄回位弹簧将两制动蹄拉拢 12 3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 伺服制动系统的类型如下 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 两类 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 一 助力式 直接操纵式 伺服制动系统 视频 制动系视频 3051 MPG及制动系视频 3053 MPG 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 真空助力伺服制动系统红旗CA7220型轿车的真空伺服气室和控制阀组合成一个整体部件 称为真空助力器 真空伺服制动气室的前方是串列双腔制动主缸 主缸输出的高压油液通过对角线布置的双回路液压制动管路传递到各个车轮制动器的制动轮缸 真空助力伺服制动系统广泛应用于各种轿车 2 气压增压伺服制动系统气压增压伺服制动系统的组成和工作原理与真空增压伺服制动系统基本相同 所不同的是气压增压是利用高压空气产生助力作用 由辅助缸 气压伺服气室和控制阀组装而成的部件称为气压增压器 二 增压式 间接操纵式 伺服制动系统其特点是制动踏板机构控制制动主缸 主缸输出的液压传递到辅助缸 并对伺服系统进行控制 伺服系统的输出力与主缸液压共同作用于辅助缸 辅助缸输出到轮缸的液压远高于主缸液压 通常辅助缸 真空伺服气室和控制阀组合装配成一个部件 称为真空增压器 真空增压器是真空增压伺服制动系统的核心部件 其构造如下图所示 12 4动力制动系 一 气压制动系 视频制动系视频 7201 MPG 气压制动系是将压缩空气的压力作为机械推力 使车轮产生制动 气压制动制动力大 制动灵敏 广泛用于中型 重型载货汽车上 驾驶员只须按不同的制动强度要求 控制制动踏板的行程 便可控制制动气压的大小 获得所需要的制动力 气压制动系按制动回路的布置形式也可分为单回路和双回路 单回路已趋于淘汰 目前汽车上几乎都采用双回路或多回路制动传动装置 一 气压制动回路1 各元件连接管路有三种1 供能装置个组件之间和供能装置与控制元件之间的连接管路 称供能管路2 促动管路 控制装置与制动器促动装置之间的连接管路3 操纵管路 一个控制装置与另一个控制装置之间的连接管路 2 气压制动回路 空压机将压缩空气经单向阀首先输入湿储气筒 经油水分离后再经单向阀进入储气筒前后腔 再由制动阀控制可向控制气室充气 以实现制动 分成两个回路 一个回路经储气罐 双腔制动阀的后腔通向前制动气室 另一个回路经储气罐 双腔制动阀的前腔和快放阀通向后制动气室 当其中一个回路发生故障失效时 另一个回路仍能继续工作 以维持汽车具有一定的制动能力 从而提高了汽车行驶的安全性 二 供能装置空压机 产生气压能储气室 积储气压能调压阀及安全阀 将气压限定在安全范围内各种滤清器 油水分离器 空气干燥器 防冻器 改善传动介质多回路压力保护阀 在一个回路失效时用以保护其它回路 使其中的气压能不损失 1 空气压缩机 由发动机通过风扇皮带轮和三角带驱动 其内部具有曲柄连杆机构同发动机同转 2 调压器 1 作用储气室气压达到规定值时 调压器控制空压机上的卸荷阀开启使空压机空转 减少发动机损失 2 滤气调压阀油水分离器与调压阀组合成一部分 称滤气调压阀 当储气筒气压升高到规定值时 膜片受气压作用力上拱 空心臂和排气阀也随之上移 直到排气阀压靠在阀座上 切断空气压缩机卸荷室与大气的通路 并且空心管下端面也离开排气阀 而出现一相应间隙 此时 卸荷室经空心管的径向孔 轴向孔与储气筒相通 压缩空气进入卸荷室 迫使卸荷柱塞克服弹簧预紧力而下移 将空气压缩机进气阀门压下 使之保持在开启位置不动 这样 空气压缩机便卸荷空转 不产生压缩空气 3 工作原理 3 多回路压力保护阀 作用 多回路制动系中 来自空压机的压缩空气可经多回路压力保护阀分别向各回路储气筒充气 当有一回路损害漏气时 压力保护阀能保证其余完好回路继续充气 三 控制装置1 制动阀 气压行车制动系的主要控制元件 1 功用 用以起随动作用并保证有足够强的踏板感 从而保证制动的渐进性 即在输入压力一定的情况下 使其输出压力与输入控制信号 踏板行程和踏板成一定的递增函数关系 2 制动阀的结构原理 1 结构解放CAl092型汽车的气压制动系所采用的串联双腔活塞式制动阀 整个制动阀固定于车架上 由上盖 上壳体 中壳体 下壳体 上活塞总成 小活塞总成等组成 上盖与上 中 下壳体通过螺钉连接在一起 其间设有密封垫 构成两个独立的阀腔 中壳体上的通气口D和A分别接后储气筒和后桥制动气室 下壳体上的通气口正和B分别接前储气筒和前桥制动气室 2 工作原理由推杆与芯管之间是依靠平衡弹簧来传力 而平衡弹簧的工作长度和作用力随自制动阀到制动气室的促动管路的压力而变化 因此只要自踏板传到推杆的力大于平衡弹簧预紧力 不论踏板停留在哪一个工作位置 制动阀都能自动达到并保持以进气阀和排气阀二者都关闭为特征的平衡状态 3 手动制动阀1 功用 用以控制汽车的驻车制动和第二制动力 应急制动 以及挂车的驻车制动 实际上是一个气开关 2 原理 只是一个气开关 无制动渐进性要求 结构上无平衡弹簧和由膜片或活塞形成的平衡气室 4 快放阀与继动阀 加速阀 功用 解决制动气室 储气筒与制动阀相距较远的情况 有迂回充气和排气导致制动和解除制动的滞后时间过长所造成不利于汽车疾驶制动和制动过后及时加速 1 快放阀 可以保证解除制动力时制动气室迅速排气 制动时 由制动阀输来的压缩空气由进气口后 推动膜片将排气口切断 同时压下膜片使之弯曲 压缩空气沿下壳体的径向沟槽 经出气口分别通往左 右制动气室 解除制动时 制动气室的压缩空气经出气口流回 将膜片顶起 关闭进气口 打开排气口 压缩空气直接从排气口排入大气 毋需迂回流经制动阀 2 加速阀 继动阀 加速阀 继动阀 三管道 可大大缩短制动气室的充气管路 加速气室充气过程 四 制动气室 功用 气压系统中 制动气室是执行装置 起作用是将输入的气压能转换成机械能而输出 在整个制动系中 制动气室还属于传动装置 其