《制动系统基础知识》PPT课件

1、制动系统基础知识,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,汽车应具备的三个最基本的机能：,转弯,减速停车,概述,行驶,制动系统,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,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,

2、制动系统的一般工作原理是，利用与悬架(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。 可用右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。 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

3、度，或保持不动。,制动系统的工作原理,制动系统是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是： 1、使行驶中的汽车减低速度或停止行驶 2、使下坡行驶的汽车保持车速稳定 3、使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动,制动系统的功用,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,制动系统的分类,制动系统,按制动系统的作用分,行车制动系统,驻车制动系统,应急制动系统,辅助制动系统,每车必备的两个系统,制动系统的分类,按制动操纵能源分,人力制动系统,动力制动系统,伺服制动系统,制

4、动系统的分类,按制动能量的传输方式分,机械式,液压式,气压式,电磁式,组合式,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,轿车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。 (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。,轿车典型制动

5、系统的组成,1. 带制动主缸的真空助力器总成2.制动踏板 3.车轮 4.轮速传感器 5. 制动管路 6. 制动轮缸 7.ABS控制器,7,1,2,3,4,5,6,XX制动系统的结构简图,XX制动系统原理图,一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡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的制动器都成为摩擦制动器。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。 重要参数：制动效能因数、能量容量和磨损特性。,制动器,制动器的分类,促动装置,根据制动蹄摆动方向与鼓的转动方向分,1.领

6、蹄 2.从蹄 3、4.支点 5.制动鼓 6.制动轮缸,领从蹄式制动器,图1 定钳盘式制动器 1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.进油口 5.制动钳体 6.转向节,图2 浮动钳盘式制动器 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.转向节,钳盘式制动器,钳盘式制动器相与鼓式制动器比较有以下优点： 热稳定性较好 水稳定性较好 制动稳定性好 制动力矩与汽车前进和后退行驶无关 在输出同样大小制动力矩的条件下，盘式制动器的质量和尺寸比鼓式的要小。 盘式的摩擦衬块比鼓式的摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较简章维修保养容易。 制动盘与摩擦衬块间的间隙小(0.050.15mm

7、)，缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。 制动盘的热膨胀不会引起制动踏板行程损失，使间隙自动调整装置的设计简化,优缺点比较,钳盘式制动器的缺点如下 ： 1、制动器效能因数低，需大大增加控制力； 2、摩擦块使用寿命短； 3、密封性差，易受尘粒磨蚀和水分锈蚀； 4、用于后轮时较难解决驻车制动问题； 5、精密件多，价格昂贵。,优缺点比较,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,1.1 标准和法规方面； 1.2 制动效能方面； 1.3 工作可靠；

8、1.4 制动效能的热稳定性好； 1.5 制动效能的水稳定性好； 1.6 制动时的操纵稳定性好； 1.7 制动踏板和手柄的位置应符合人机工程学的要求； 1.8 作用滞后的时间要尽可能地短； 1.9 制动时不应产生振动和噪声； 1.10 与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动； 1.11 制动系中应有报警装置以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效； 1.12 能全天候使用； 1.13 制动系统的构件应使用寿命长，制造成本低，对摩擦材料的选择应考虑到环保要求。,制动系统的设计要求,前后车轮制动管路各成独立的回路系统，即一轴对一轴的分路型式。 特点：管路布置最为简单

9、，成本较低。在各类汽车上都有采用，但在货车上有得最广泛。 这一分路方案若后轮制动管路失效，则一旦前轮抱死就会失去转向能力。 对于前驱动的轿车，当前软轮管路失效而仅由后轮制动时，制动效能将 显著降低并小于正常情况的一半，对于轿车，由于后桥负荷小于前轴， 则过大的踏板力会使后轮抱死导致汽车甩尾。,制动管布置型式,H型,前后轮制动管路呈对角边接的两个独立的回路系统，即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧后轮制动器同属一个回路。特点是结构也很简单，一回路失效时仍能保持50%的制动效能，并且制动力的分配系数和同步附着系数没有变化，保证了制动时与整车负荷的适应性。此时前后各有一侧车轮有制动作用使制动力不对称，

10、导致前轮将朝制动起作用车轮的一侧绕主销转动，使汽车失去方向稳定性。所以具有这种分路方案的汽车，其主销偏移距应取负值。这样，不平衡的制动力使车轮反向转动，改善了汽车的方向稳定性。,X型,每侧前制动器的半数轮缸与全部后制动器轮缸构成一个独立的回路；而两前制动器的另半数轮缸构成另一个回路。可看成是一轴对半个轴的的分路型式。,HI型,两个独立的回路分别为两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器所组成，即半个轴与一个轮与一轮对另一轮的型式。,LL型,两个独立的回路均由每个前后制动器的半数缸所组成，即前后半个轴对前后半个轴的分路型式。,HI，LL，HH型的结构均较复杂。LL型与HH型在任一回路失效时，前后

11、制动力比值均与正常情况下相同，且剩余总制动力可达正常值的50%左右。HI型单用回路时剩余总制动力较大，但此时与LL型 一样，在紧急制动时后轮极易先抱死。,HH型,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,前后制动器制动力分配,地面对前后车轮的法向反作用力,在分析前、后轮制动器制动力分配比之前，首先了解地面作用于前、后车轮的法向反作用力。,1 地面制动力,2 制动器制动力,制动时车轮的受力,地面制动力首先取决与制动器制动力，但同时受到地面附着条件的限制。,地面制动力、制动器

12、制动力与附着力的关系,不同路面所需制动力 制动器制动力 制动力分配系数,同步附着系数,制动系统设计计算及简单评价,理想前后制动力分配,理想前后制动力分配曲线和实际分配曲线,满载利用附着系数与制动强度的关系曲线,前后轴利用附着系数与制动强度的关系曲线,空载利用附着系数与制动强度的关系曲线,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,制动力调节装置分类,制动力调节装置,制动力调节装置,进油,出 油,P1,P2,限压阀,工作原理,限压阀串联于液压或气压制动管路中。当前、后促动管路

13、压力P1和P2由零同步增长到一定值后即自动将P2限定在一定值不变。,限压阀,适用特点,限压阀,进油,出油,P1,P2,比例阀,工作原理,比例阀是串联于液压或气压制动管路中。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，即使P2的增量小于P1的增量。,比例阀,适用特点,比例阀,进 油,P1,出 油,P2,感载比例阀,工作原理,感载阀比例阀是串联于液压或气压制动管路中。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，即使P2的增量小于P1的增量。,感载比例阀,适用特点,感载比例阀,P1,P2,进 油,出 油,感载限压阀,工作原理

14、,感载阀限压阀是串联于液压或气压制动管路中。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，即使P2保持一定值。,感载限压阀,适用特点,感载限压阀,进油,出 油,一般为100300,P1,P2,惯性限压阀,工作原理,汽车在上坡路面上制动时，由于支承面仰角增大，惯性球重力沿支承面的分力也增大，使得惯性阀开始起作用所需的控制压力值P2也更高。汽车在下坡路面上制动时正好相反,适用特点,惯性限压阀串联于液压或气压制动回路的后促动管路中。惯性阀是一种用于液压系统的制动力自动调节装置。其调节作用起始点的控制压力值Ps取决于汽车制动时作用在汽车重心上的惯性力,即Ps不仅与汽

15、车总质量（或实际装载质量）有关，并且与汽车制动减速度有关。,惯性限压阀,进油,出油,P1,P2,惯性比例阀,工作原理,其特点只在于惯性阀是通过汽车减速度而不是通过后悬架挠度来感载的。调节作用起始点的控制压力与汽车总重成正比。,适用特点,惯性比例阀实际上也是一种感载式的限压阀或比例阀。汽车实际装载量不同，其总质量也不同。在总制动力相同的情况下，满载汽车的减速度比空车的小。而同一惯性阀的倾角（一般为100300）是一定的，则开始起作用的减速度值也一定。因此，汽车满载时，相应于调节作用起始点的控制压力值P2比空载时的高。也就是说调节作用起始点的控制压力随载荷而变化，载荷越大，调节作用起始点的控制压力

16、越高。,惯性比例阀,目录,概述,制动系统的原理、功用,制动系统的分类及组成,制动系统的设计要求,制动系统的设计计算及评价,制动力调节装置,应急制动与剩余制动,制动系统设计流程,实例匹配,行车制动不论车速高低、载荷多少、车辆上坡和下坡、行车制动系统必须能控制车辆的行驶，且使车辆安全、迅速、有效地停住；行车制动必须是可控制的；必须保证驾驶员在其座位上双手无须离开方向盘就能实现的制动。应急制动应急制动必须在行车制动只有一处失效的情况下，在适当的一段距离内使车辆停住；应急制动必须是可控制的，应使驾驶员在其座位上至少有一只手在握住方向盘的情况下就可以实现的制动。驻车制动驻车制动必须能通过纯机械装置把工作

17、部件锁住，使车辆停驻在上坡或下坡的地方，即使在驾驶员离开也如此。驾驶员必须能够在其座位上就可实现驻车制动。若驾驶员随时都能检查通过牵引车驻车制动系的纯机械作用从而使汽车列车获得足够的制动性能，则挂车的气制动系和牵引车的驻车制动系允许同时作用。,GB12676规定制动装置必须具有的功能,良好的行车制动效能是保证汽车安全行驶的重要条件；如何确保车辆在行车制动失效后仍然保持一定的制动效能，使车辆安全减速或停止更是汽车设计和法规要求的重点。 在现行的汽车标准法规体系下，对行车制动失效后的性能评价有两种，即应急制动性能和剩余制动性能。下面将以乘用车为例，通过对不同标准法规的对比分析，解析行车制动失效后的

18、性能和结构要求。,行车制动失效,根据我国现行标准，行车制动失效是指行车制动发生且只发生一处失效。这种失效会在一定程度上造成制动系统部分管路的制动性能降低或丧失，但不会导致整个制动系统性能的完全丧失。,失效的原因,造成失效的原因主要有两种，一种是制动系统部件损坏或发生故障，即部件失效；另一种是管路破损等原因导致的能量失效。 1、部件失效: 在汽车制动系统的构成中，包括制动踏板及其支架、主缸及其活塞、控制阀、踏板与主缸或控制阀之间的连接杆件、制动气室、轮缸及其活塞、制动臂及凸轮轴总成等对汽车制动性能起关键作用的重要部件，通常具有足够的尺寸、强度和可靠性，视为不易失效的零部件。 所谓部件失效是指制动

19、系中除上述部件以外其它部件损坏或发生故障所导致的行车制动失效。 2、能量失效: 能量失效是一种较为恶劣的制动失效条件，包括管路泄漏、断裂导致存储的能量部分或全部泄漏；能量失效通常会造成制动性能的重大损失。,应急制动,尽管不同的标准法规对应急制动的描述不一致，但其本质并无差别。应急制动是一种不拘泥于制动系统具体结构的功能描述，其作用条件是行车制动失效（相关标准法规对此进一步明确为行车制动只发生一处失效），预期作用效果是在行车制动发生失效的情况下，维持一定的制动性能，使车辆在规定的距离内停住，其实质是一种相对降低了要求的“行车制动性能”。,应急制动的结构要求,1 应急制动的控制装置 根据ECE R

20、13（GB 12676-1999）的规定，必须确保驾驶员在其座位上至少有一只手握住方向盘的情况下就可以实现应急制动。据此，应急制动可以有两种不同的控制方式，一种是脚控制制动，另一种是手控制制动；法规对两种控制方式的操纵力分别规定了不同的限值，其中，脚控制制动的最大操纵力比手控制制动大100N。 而ECE R13-H 的规定驾驶员在进行应急制动时双手不离开转向盘。这实际上将应急制动限定为脚控制。 2 应急制动系的部件构成 行车制动系、应急制动系和驻车制动系的某些部件可以共用，但至少应有两套相互独立、驾驶员在正常驾驶位置易于接近的控制装置，且行车制动与驻车制动的控制装置必须独立。根据此要求，应急制

21、动可采取行车+应急、驻车+应急和独立应急三种可能的结构方案。而从车辆的实际设计来看，如采用独立的应急制动势必会使制动系统的结构复杂，增加设计和生产成本。因此，采用应急制动与行车制动相结合或应急制动与驻车制动相结合是目前较为通行的方案。 3 应急制动的实现方式 根据应急制动与行车制动的关系，应急制动有两种不同的实现方式： 通过部分行车制动系实现应急制动； 独立的应急制动，可通过驻车制动系实现。,应急制动的性能要求,剩余制动,行车制动系传能装置部分失效的情况下，操纵行车制动的控制装置，应仍能使足够数量的车轮制动，即必须达到所谓的剩余制动性能，其性能要求见表2。,应急制动与剩余制动对比,应急制动和剩

22、余制动都是在行车制动发生部分失效的情况下的一种保护措施，其目的是确保车辆维持一定的制动性能，按规定的要求安全停车。从表2 的减速度要求可以看出，应急制动的性能要求要高于剩余制动。,ECE R13 对应急制动和剩余制动的要求,根据ECE R13 的要求，当行车制动发生失效时，应急制动系或未受失效影响那部分行车制动系必须以规定的应急制动和/或剩余制动性能使车辆停住，即车辆应满足应急制动和/或剩余制动性能要求。 1、借助部分行车制动系实现应急制动 在此情况下，未受失效影响的那部分行车制动系必须满足应急制动的要求；由于应急制动性能要求比剩余制动性能要求严格，有关剩余制动的性能要求没有意义。 2、应急制

23、动系独立于行车制动系，借助（部分）驻车制动系实现应急制动 在此情况下，应急制动通过驻车制动系实现；但未受失效影响的那部分行车制动系必须满足剩余制动要求。 利用行车制动系和驻车制动系共同实现应急制动是一种较为特殊的情况。由于相关标准的规定不够明确，对此情况存在两种不同的解读。其一认为应急制动应由未受失效影响的行车制动系来提供，即1 所述情形。另一种理解为应急制动由驻车制动系和未受失效影响的那部分行车制动共同实现，即2所述情形，在进行应急制动试验时可同时作用行车制动和驻车制动；同时，未受失效影响的那部分行车制动还必须满足剩余制动要求。 ISO 6597 是配合ECE R13 制定的试验方法标准，该标准根据制动系统的基本设计将应急制动分为两种类型： 利用部分行车制动系来满足应急制动性能，即1情形：有关剩余制动的要求没有意义，应急制动性能即是制动系统最低的性能要求。 应急制动系独立于行车制动系，即2情形：除满足应急制动要求外，未受失效影响的部分行车制动还必须达到规定的剩余制动性能。在这种情况下，应急制动的性能要求显然高于剩余制动。标准专门进行指出可