汽车制动系教案

汽车制动系教案一、课程概述本课程旨在系统介绍汽车制动系的构造、工作原理、主要部件功能、维护保养及常见故障诊断与排除方法。通过理论学习与实践指导相结合，使学员能够深入理解制动系统对汽车安全行驶的重要性，并具备对制动系统进行基本检查、维护和初步故障判断的能力。本教案适用于汽车运用与维修、汽车检测与诊断等相关专业的学生及从事汽车维修行业的初级技术人员。二、制动系的基础知识（一）制动系的定义与作用汽车制动系是汽车底盘的重要组成部分，其主要功能是根据驾驶员的意志或其他条件，使行驶中的汽车减速、停车，或使已停驶的汽车保持不动。简而言之，制动系是保障汽车安全行驶的关键系统，被誉为“汽车安全的最后一道防线”。（二）制动系的基本要求1.足够的制动力矩：能在各种使用条件下（如不同路面、载荷、车速）提供足够的制动力，使汽车迅速减速并停车。2.良好的制动效能恒定性：在频繁制动或连续下坡时，制动效能不应显著下降（即抗热衰退性好）。3.良好的制动方向稳定性：制动时汽车不发生跑偏、侧滑或失去转向能力。4.操纵轻便：制动踏板力和行程应在驾驶员易于控制的范围内。5.工作可靠：制动系统的零部件应具有足够的强度和寿命，确保在使用中不发生突然失效。6.避免冲击和振动：制动过程应平稳，避免产生过大的冲击和振动，以提高乘坐舒适性和零部件寿命。（三）制动系的分类1.按制动功能分类：*行车制动系：用于使行驶中的汽车减速或停车，是主要的制动装置，由驾驶员用脚操纵。*驻车制动系：用于使已停驶的汽车驻留原地不动，通常由驾驶员用手操纵，故又称手制动系。*辅助制动系：在山区行驶或长下坡时，为减轻行车制动系的负担，防止其过热而衰退，用以稳定车速的装置，如发动机制动、排气制动等。*应急制动系：在行车制动系失效的情况下，能使汽车减速或停车的备用制动装置。有些汽车的驻车制动系兼起应急制动作用。2.按制动能源分类：*人力制动系：以驾驶员的肌体作为唯一制动能源，如传统的机械式驻车制动。*动力制动系：利用发动机的动力转化而成的气压或液压作为主要制动能源，驾驶员的体力仅作为控制能源。如气压制动系、气顶液制动系、全液压动力制动系。*伺服制动系：兼用人力和发动机动力作为制动能源，是在人力液压制动系的基础上加设一套动力伺服装置形成的。如真空助力式液压制动系（应用最为广泛）、气压助力式液压制动系。3.按制动回路数目分类：*单回路制动系：全车的所有制动轮缸共用一条制动管路。一旦管路破损，整个制动系失效，安全性差，已被淘汰。*双回路制动系：全车的制动轮缸分为两组，每组各用一条独立的制动管路。当一条管路失效时，另一条管路仍能保持部分制动效能，大大提高了行车安全性，是现代汽车的标准配置。三、制动系的基本组成与工作原理尽管制动系的类型多样，但其基本组成和工作原理是相通的。一套完整的行车制动系通常由以下几个部分组成：（一）制动操纵机构制动操纵机构是驾驶员控制制动系工作的部分，其作用是将驾驶员施加于制动踏板或手柄上的力放大并传递给制动传动机构。*主要部件：制动踏板、踏板臂、制动主缸（总泵）、推杆、回位弹簧、以及伺服助力装置（如真空助力器）等。*工作原理：驾驶员踩下制动踏板，踏板力通过杠杆作用放大后推动制动主缸内的活塞移动，使主缸内产生液压（或通过伺服装置进一步放大推力后作用于主缸）。（二）制动传动机构制动传动机构的作用是将制动操纵机构产生的制动能量（气压或液压）传递到各个车轮的制动器。*液压传动机构：由制动主缸、制动轮缸（分泵）、制动管路（钢管、软管）、制动液以及比例阀、ABS调制器等组成。液压具有传递力均匀、反应迅速、结构紧凑等优点，广泛应用于轿车和轻型汽车。*工作原理：制动主缸在踏板力作用下产生高压制动液，通过制动管路将压力传递到各个车轮的制动轮缸，轮缸活塞在液压作用下向外移动，推动制动蹄或制动块。*气压传动机构：主要由空气压缩机、储气筒、制动阀、制动气室、制动管路以及各种控制阀等组成。气压传动输出力大，适用于中、重型货车和客车。*工作原理：空气压缩机产生压缩空气并储存在储气筒中。驾驶员踩下制动踏板，通过制动阀控制压缩空气进入制动气室，气室膜片或活塞推动制动凸轮或推杆，使制动器产生制动作用。（三）制动器制动器是制动系中产生阻止车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其工作原理是利用固定元件与旋转元件工作表面之间的摩擦作用，将汽车的动能转化为热能散发到大气中。*鼓式制动器：*组成：制动鼓（随车轮旋转）、制动蹄（带摩擦衬片，固定部分）、制动底板、制动轮缸（或制动凸轮）、回位弹簧等。*工作原理：制动时，制动轮缸活塞推动制动蹄张开，使摩擦衬片压紧在制动鼓内圆面上，产生摩擦力矩，从而使车轮减速或停止转动。根据制动蹄张开方式不同，有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、自增力式等。*盘式制动器：*组成：制动盘（随车轮旋转）、制动钳、制动块（带摩擦衬片）、制动轮缸（位于制动钳内）等。*工作原理：制动时，制动轮缸活塞推动制动块夹紧制动盘，利用两者之间的摩擦力产生制动力矩。盘式制动器散热性能好，热衰退现象不明显，制动效能稳定，反应灵敏，目前在轿车前轮（甚至四轮）得到广泛应用。根据制动钳的结构特点，可分为固定钳式和浮动钳式。（四）制动辅助系统随着汽车技术的发展，制动辅助系统日益成为制动系的重要组成部分，用以提高制动性能和行车安全性。*ABS（防抱死制动系统）：在紧急制动时，防止车轮完全抱死，保持车轮与地面间的最佳制动力和转向能力，避免侧滑和甩尾。其核心是通过轮速传感器监测车轮转速，ECU控制制动压力调节器（ABS泵）快速调节各轮制动压力。*EBD（电子制动力分配系统）：根据车辆负载、路面条件及制动强度等因素，自动调节前后轴（或各车轮）的制动力分配比例，使各车轮的制动力接近其附着力极限，提高制动效能和稳定性。通常与ABS集成在一起。*BA（制动辅助系统）：当传感器检测到驾驶员进行紧急制动（踏板踩下速度快）时，BA系统会自动增大制动助力，使制动主缸产生更高的液压，从而缩短制动距离。*ASR/TCS（驱动防滑/牵引力控制系统）：虽然主要针对驱动轮，但在功能上与制动系统密切相关，通过对打滑的驱动轮施加制动力来限制其滑转，保证起步和加速时的牵引力。四、制动系主要部件的结构与功能（一）制动主缸（总泵）制动主缸是将制动踏板的机械力转换为液压能的核心部件。现代汽车多采用串联双腔制动主缸，对应双回路制动系统。*结构：缸体、活塞（两个，串联）、皮碗、回位弹簧、进油孔、补偿孔、出油阀、回油阀等。*功能：当踩下制动踏板时，推杆推动第一活塞前移，关闭补偿孔后，第一腔油压升高，一方面通过出油口进入一条制动回路，另一方面推动第二活塞前移，使第二腔也产生油压，进入另一条制动回路。松开踏板，活塞在回位弹簧作用下回位，制动液流回主缸，制动解除。双腔设计保证了一回路失效时，另一回路仍能工作。（二）真空助力器真空助力器安装在制动踏板与制动主缸之间，利用发动机进气歧管或真空泵提供的真空（负压）与大气压力之间的压力差来产生助力，减轻驾驶员的踏板力。*结构：外壳（前、后腔，由膜片分隔）、膜片、推杆、反作用盘、控制阀（真空阀、大气阀）等。*功能：不制动时，真空阀开启，大气阀关闭，前后腔均为真空。制动时，驾驶员踩下踏板，带动控制阀推杆前移，先关闭真空阀，再打开大气阀，大气进入后腔，前腔仍为真空，膜片两侧产生压力差，推动膜片和推杆前移，助力作用于制动主缸活塞。制动踏板力与助力共同作用于主缸。（三）制动轮缸（分泵）制动轮缸是将液压能转换为机械能，直接推动制动器制动蹄或制动块动作的部件。*结构：缸体、活塞、皮碗、顶块（或推杆）、放气阀等。*功能：制动时，来自主缸的高压制动液进入轮缸，推动活塞外移，活塞通过顶块（或推杆）推动制动蹄张开或制动块夹紧。（四）制动液制动液是制动系液压传动的工作介质，其性能直接影响制动效果。*性能要求：高沸点（防止高温沸腾产生气阻）、低凝点、良好的抗氧化性、抗腐蚀性、适当的粘度和润滑性。*常见类型：DOT3、DOT4、DOT5（硅基，不吸湿但与其他制动液不相容）等。不同类型制动液不能混用，更换时需彻底清洗系统。（五）制动蹄与制动衬片、制动块与摩擦片这是制动器中直接产生摩擦力的元件。*制动蹄：鼓式制动器的部件，通常为钢板冲压件，其外圆面上铆接或粘贴制动衬片。*制动衬片/摩擦片：由摩擦材料、粘结剂和增强纤维等压制而成，直接与制动鼓或制动盘接触产生摩擦。其性能（摩擦系数、耐磨性、耐热性）对制动效能至关重要。磨损到极限时必须更换。五、制动系的维护与检查制动系的日常维护和定期检查是确保行车安全的关键环节。（一）日常检查项目1.制动踏板：检查踏板自由行程是否正常（通常10-15mm，具体参考车型手册），踩下时有无异常感觉（如软绵、过硬、颤抖、异响），踏板高度是否合适，驻车制动拉杆位置是否正常。2.制动液液位与状态：检查制动主缸储液罐内制动液液位是否在MIN与MAX刻度之间。观察制动液是否清澈，有无浑浊、发黑或沉淀。若液位过低，需检查是否有泄漏或制动衬片过度磨损。3.制动管路与软管：目视检查制动管路有无变形、腐蚀、损伤，接头处有无渗漏痕迹。制动软管有无老化、开裂、鼓包，固定是否牢固。（二）定期维护项目1.制动液更换：制动液具有吸水性，长期使用会导致沸点降低，影响制动性能。一般建议每2年或4万公里（以先到者为准）更换一次制动液，更换时需彻底放气，排出系统中的空气。2.制动衬片/摩擦片厚度检查：定期检查制动衬片（鼓式）和摩擦片（盘式）的厚度，当厚度接近或达到制造商规定的极限值时，必须及时更换。通常盘式制动器摩擦片上设有磨损报警片，磨损到极限时会发出尖锐异响。3.制动盘/制动鼓检查：检查制动盘表面是否平整，有无沟槽、裂纹、过热变色等。测量制动盘厚度和端面跳动量。检查制动鼓内表面有无沟槽、裂纹、失圆等，测量其内径。若超限，需进行修复（如光盘、镗鼓）或更换。4.制动轮缸/制动钳检查：检查制动轮缸和制动钳有无渗漏，活塞活动是否灵活。5.驻车制动系统检查：调整驻车制动拉杆行程，检查驻车制动效能。6.ABS系统检查：通过诊断仪读取ABS系统故障码，检查轮速传感器、线束、ABS泵等是否工作正常。（三）制动系统排气当制动系统管路中进入空气后，会导致制动踏板发软、行程变长、制动效能下降，必须进行排气。*排气顺序：通常按照“由远及近”的原则，即从离制动主缸最远的车轮开始，依次进行。具体顺序参考车型手册。*排气方法：两人配合法（一人踩踏板，一人松放气阀）或使用专用制动液更换/排气设备。排气过程中需不断补充制动液，防止主缸缺液进入空气。直至放出的制动液中无气泡为止。六、典型故障现象与诊断思路（一）制动踏板发软、行程过大*可能原因：制动系统中存在空气；制动液不足或泄漏；制动主缸内泄漏（皮碗损坏、活塞磨损）；制动轮缸内泄漏；制动衬片/摩擦片严重磨损；制动盘/鼓过度磨损或变形。*诊断思路：首先检查制动液液位，若过低，检查有无泄漏点（管路、接头、轮缸、制动钳）。若无泄漏，则可能是制动衬片/摩擦片磨损或系统进入空气。先尝试排气，若无效，则检查主缸、轮缸。（二）制动效能不良（刹车距离长）*可能原因：摩擦衬片/摩擦片材质不佳、油污、过度磨损；制动盘/鼓磨损过度、表面硬化或油污；制动管路中有空气；制动主缸输出压力不足；助力器效能下降或失效；ABS系统故障（如过早介入或不介入）。*诊断思路：先检查制动液液位和管路密封性，进行排气尝试。检查摩擦衬片/摩擦片和制动盘/鼓状态。若怀疑主缸或助力器问题，需进行相应的压力测试或助力检查。（三）制动跑偏（制动时车辆向一侧偏驶）*可能原因：左右两侧制动衬片/摩擦片材质或磨损程度不一致；左右两侧制动轮缸（或制动钳）工作效能不同（如一侧卡滞、泄漏）；左右两侧制动盘/鼓的技术状况差异过大；悬架或转向系统部件变形、松动（如前轮定位失准、下摆臂球头松动）。*诊断思路：制动跑偏多为两侧制动力不均所致。可通过“制动拖印检查”初步判断哪侧制动力不足或过强。检查两侧制动器部件状态，必要时进行单侧制动解除试验。同时，不要忽略悬架转向系统的影响。（四）制动拖滞（松开踏板后，制动不能完全解除，车辆行驶阻力大）*可能原因：制动踏板回位不良；制动主缸活塞回位不良（回位弹簧失效、皮碗卡滞）；制动轮缸活塞卡滞；制动蹄回位弹簧过软或折断；制动间隙调整不当；制动钳卡滞（导向销润滑不良或锈蚀）；ABS系统故障。*诊断思路：行驶一段路程后，触摸各制动鼓或制动盘温度，若某一车轮温度异常升高，则该车轮制动器存在拖滞。拆检该车轮制动器，检查相关部件。（五）制动时有异响*可能原因：制动衬片/摩擦片磨损至极限（报警片与制动盘/鼓摩擦发声）；制动衬片/摩擦片与制动盘/鼓之间夹有异物；制动盘/鼓表面有严重沟槽、裂纹或变形；制动蹄铁与制动鼓接触（无衬片）；制动钳松动或损坏。*诊断思路：根据异响发生的时机（轻踩、重踩、冷态、热态）和声音特点（尖叫、敲击、摩擦声）进行初步判断。重点检查制动衬片/摩擦片厚度，制动盘/鼓状况