《汽車制動系統(tǒng)》PPT課件

汽 車 構(gòu) 造 汽車制動系統(tǒng)的定義 駕駛員能根據(jù)道路和交通情況，利用裝在 汽車上的一系列專門裝置，迫使路面在汽 車車輪上施加一定的與汽車行駛方向相反 的外力，對汽車進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動。 這種可控制的對汽車進(jìn)行制動的外力稱為 制動力，用于產(chǎn)生制動力的一系列專門裝 置稱為制動系統(tǒng)。 制動系統(tǒng)的功用是減速停車、駐車制動 。 汽 車 構(gòu) 造 汽車制動系統(tǒng)的功用 制動系統(tǒng)的功用是減速停車、駐車制動 。 (1)使行駛中的汽車迅速減速直至停車； （ 2）使下長坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定； （ 3）使已停穩(wěn)的汽車原地可靠停住。 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的工作原理 1 制動踏板 2 推桿 3 主缸活塞 4 制動主缸 5 制動輪缸 6 輪缸活塞 7 制動鼓 8 摩擦片 9 回位彈簧 10 制動蹄 11 制動底板 12 偏心支承銷 圖 制動系統(tǒng)工作原理示意圖 汽 車 構(gòu) 造 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的組成 1）供能裝置 包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以 及改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的各種部件。其中產(chǎn)生制動 能量的部分稱為制動能源。人的肌體也可作為制 動能源。 2）控制裝置 包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效 果的各種部件，如制動踏板、制動閥等。 3）傳動裝置 包括將制動能量傳輸?shù)街苿悠鞯?各個部件，如制動主缸和制動輪缸等。 4）制動器 產(chǎn)生制動摩擦力矩的部件。 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的組成 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的類型 按制動系統(tǒng)的功用分類 （ 1）行車制動系統(tǒng) 使行駛中的汽車減低速度甚 至停車的一套專門裝置。 （ 2）駐車制動系統(tǒng) 使已停駛的汽車駐留原地不 動的一套裝置。 （ 3）第二制動系統(tǒng) 在行車制動系統(tǒng)失效的情況 下保證汽車仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的一套裝置。 （ 4）輔助制動系統(tǒng) 在汽車下長坡時用以穩(wěn)定車 速的一套裝置。 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的類型 按制動系統(tǒng)的制動能源分類 （ 1）人力制動系統(tǒng) 以駕駛員的肌體作為 唯一制動能源的制動系統(tǒng)。 （ 2）動力制動系統(tǒng) 完全依靠發(fā)動機(jī)動力 轉(zhuǎn)化成的氣壓或液壓進(jìn)行制動的制動系統(tǒng) （ 3）伺服制動系統(tǒng) 兼用人力和發(fā)動機(jī)動 力進(jìn)行制動的制動系統(tǒng)。 汽 車 構(gòu) 造 制動系統(tǒng)的類型 按制動能量的傳輸方式分 機(jī)械式 (手制動 ) 液壓式 氣壓式 電磁式 同時采用兩種傳能方式的制動系統(tǒng)可稱為組 合式制動系統(tǒng)，如氣頂液制動系統(tǒng)。 汽 車 構(gòu) 造 制動器 制動器按照結(jié)構(gòu)可分為鼓式制動器和盤式 制動器；按安裝位置可分為車輪制動器和 中央制動器。車輪制動器可用于行車制動 和駐車制動，中央制動器只用于駐車制動 和緩速制動。 汽 車 構(gòu) 造 鼓式制動器 鼓式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是制動鼓，固定元件是制 動蹄，制動時制動蹄在促動裝置作用下向外旋轉(zhuǎn)， 外表面的摩擦片壓靠到制動鼓的內(nèi)圓柱面上，對 鼓產(chǎn)生制動摩擦力矩。 凡對蹄端加力使蹄轉(zhuǎn)動的裝置統(tǒng)稱為制動蹄促動 裝置，制動蹄促動裝置有輪缸、凸輪和楔。 以液壓制動輪缸作為制動蹄促動裝置的制動器稱 為輪缸式制動器；以凸輪作為促動裝置的制動器 稱為凸輪式制動器；用楔作為促動裝置的制動器 稱為楔式制動器。 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 領(lǐng)從蹄式制動器 其特點(diǎn)是兩個制動蹄各有一個支點(diǎn)，一個蹄在輪缸促動力作用下張開 時的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致，稱為領(lǐng)蹄；另一個蹄張開時 的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反，稱為從蹄。 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 雙領(lǐng)蹄和雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 汽車前進(jìn)時兩個制動蹄均為領(lǐng)蹄的制動器稱為雙領(lǐng)蹄式制 動器。雙領(lǐng)蹄式制動器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，每一制動蹄都用一 個單活塞制動輪缸促動，固定元件的結(jié)構(gòu)布置是中心對稱 式。 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 使用了兩個雙活塞輪缸，無論汽車前進(jìn)還是倒車，都是雙 領(lǐng)蹄式制動器，故稱雙向雙領(lǐng)蹄式制動器 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 雙從蹄式制動器 雙領(lǐng)蹄、雙向雙領(lǐng)蹄、雙從蹄式制動器固定元件的布置都是中心對稱， 兩制動蹄作用在制動鼓上的法向反力大小相等、方向相反、相互平衡， 這種形式的制動器為平衡式制動器。 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 單向自增力式制動器 其特點(diǎn)是兩個制動蹄只有一個單活塞的制動輪缸，第二制動蹄的促動 力來自第一制動蹄對頂桿的推力，兩個制動蹄在汽車前進(jìn)時均為領(lǐng)蹄， 但倒車時能產(chǎn)生的制動力很小 汽 車 構(gòu) 造 輪缸式制動器 雙向自增力式制動器 其特點(diǎn)是兩個制動蹄的上方有一個雙活塞制動輪缸，輪缸的上方還有 一個制動蹄支承銷，兩制動蹄的下方用頂桿相連。無論汽車前進(jìn)還是 倒車，都與自增力式制動器相當(dāng)，故稱雙向自增力式制動器。 汽 車 構(gòu) 造 凸輪式制動器 凸輪式制動器是用凸輪取代制動輪缸對兩制動蹄 起促動作用，通常利用氣壓使凸輪轉(zhuǎn)動。 汽 車 構(gòu) 造 楔式制動器 楔式制動器的制動蹄依靠在柱塞上，柱塞內(nèi)端面是斜面，與支于隔離 架兩邊槽內(nèi)的滾輪接觸。制動時，輪缸活塞在液壓作用下使制動楔向 內(nèi)移動，制動楔又使二滾輪一面沿柱塞斜面向內(nèi)滾動，一面使二柱塞 在制動底板的孔中向外移動一定距離，從而使制動蹄壓靠到制動鼓上。 輪缸液壓一旦撤除，這一系列零件即在制動蹄復(fù)位彈簧的作用下各自 復(fù)位。 汽 車 構(gòu) 造 盤式制動器 盤式制動器主要有鉗盤式和全盤式兩種， 其中前者更常用。鉗盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元 件是制動盤，固定元件是制動鉗。 汽 車 構(gòu) 造 鉗盤式制動器 1） 定鉗盤式制動器 其特點(diǎn)是制動盤兩側(cè)的制動塊用兩個液壓缸單獨(dú) 促動。 汽 車 構(gòu) 造 鉗盤式制動器 浮鉗盤式制動器 按制動鉗的運(yùn)動方式，浮鉗式制動器又可分為滑動鉗盤式制動器和擺 動鉗盤式制動器，其中滑動鉗盤式制動器應(yīng)用更廣。 滑動鉗盤式制動器的特點(diǎn)是：制動鉗可以相對制動盤作軸向滑動；只 在制動盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置油缸，而外側(cè)的制動塊則附裝在鉗體上。 汽 車 構(gòu) 造 全盤式制動器 全盤式制動器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)元件都是 圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉(zhuǎn)盤，其工作原 理與摩擦離合器相似。 汽 車 構(gòu) 造 盤式制動器的優(yōu)缺點(diǎn)分析 （ 1）盤式制動器無摩擦助勢作用，制動力矩受摩 擦系數(shù)的影響較小，即熱穩(wěn)定性好； （ 2）盤式制動器浸水后效能降低較少，而且只須 經(jīng)一兩次制動即可恢復(fù)正常，即基本不存在水衰 退問題； （ 3）在輸出相同制動力矩的情況下，盤式制動器 尺寸和質(zhì)量一般較小； （ 4）制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會像 制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導(dǎo) 致制動踏板行程過大； （ 5）較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動調(diào)整，其他維修作業(yè)也 較簡便。 汽 車 構(gòu) 造 盤式制動器的優(yōu)缺點(diǎn)分析 1）效能較低，所需制動促動管路壓力較高，一般 要用伺服裝置； 2）兼用于駐車制動時，需要加裝的駐車制動傳動 裝置較鼓式制動器復(fù)雜。 汽 車 構(gòu) 造 人力制動系統(tǒng) 人力制動系統(tǒng)的制動能源是駕駛員的肌體。 按其傳動裝置的結(jié)構(gòu)形式，人力制動系統(tǒng) 有機(jī)械式和液壓式兩種，前者只用于駐車 制動。 汽 車 構(gòu) 造 人力制動系統(tǒng) 機(jī)械制動系統(tǒng) 目前主要用于駐車制動，因?yàn)?駐車制動系統(tǒng) 必須可靠地保證汽車在原 地停駐，并在任何情況下不致自動滑行。這一點(diǎn)只有用機(jī)械鎖止方法 才能實(shí)現(xiàn)。 汽 車 構(gòu) 造 人力制動系統(tǒng) 人力液壓制動系統(tǒng) 汽 車 構(gòu) 造 伺服制動系統(tǒng) 伺服制動系統(tǒng)是在人力液壓制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加 設(shè)一套動力伺服系統(tǒng)而形成的，是兼用人體和發(fā) 動機(jī)作為制動能源的制動系統(tǒng)。 （ 1）按伺服系統(tǒng)輸出力的作用部位和對其控制 裝置操縱方式的不同，伺服制動系統(tǒng)可分為助力 式（直接操縱式）和增壓式（間接操縱式）兩種。 （ 2）伺服制動系統(tǒng)又可按伺服能量的形式分為真 空伺服式、氣壓伺服式和液壓伺服式三種，其伺 服能量分別為真空能（負(fù)氣壓能）、氣壓能和液 壓能。 汽 車 構(gòu) 造 伺服制動系統(tǒng) 助力式（直接操縱式）伺服制動系統(tǒng) 其特點(diǎn)是伺服系統(tǒng)的控制裝置用制動踏板機(jī)構(gòu)直接操縱， 其輸出力作用于液壓主缸，與踏板力一起對主缸油液加壓。 汽 車 構(gòu) 造 伺服制動系統(tǒng) 真空助力器 是真空助力伺服制動系統(tǒng)的核心部件， 是利用發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管的真空和大氣之間的壓差起 助力作用，其構(gòu)造及工作原理如下圖。 汽 車 構(gòu) 造 伺服制動系統(tǒng) 氣壓助力伺服制動系統(tǒng) 氣壓助力伺服制動系統(tǒng)內(nèi)有液壓和氣壓兩套系統(tǒng)，且都是 雙回路。其助力作用依靠壓縮空氣而產(chǎn)生。 汽 車 構(gòu) 造 伺服制動系統(tǒng) 真空增壓伺服制動系統(tǒng) 汽 車 構(gòu) 造 動力制動系統(tǒng) 動力制動系統(tǒng)的特點(diǎn)是：駕駛員的肌體僅作為控制能源， 而不是制動能源。 動力制動系統(tǒng)中，用以進(jìn)行制動的能源是由空氣壓縮機(jī)產(chǎn) 生的氣壓能，或是由油泵產(chǎn)生的液壓能，而空氣壓縮機(jī)或 油泵則由汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動。 動力制動系統(tǒng)有氣壓制動系統(tǒng)、氣頂液制動系統(tǒng)和全液壓 動力制動系統(tǒng)三種。 氣壓制動系統(tǒng)的供能裝置和傳動裝置全部是氣壓式。其控 制裝置主要由制動踏板機(jī)構(gòu)和制動閥等氣壓控制元件組成， 有些汽車在踏板機(jī)構(gòu)和制動閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳 動裝置。 氣頂液制動系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置與氣壓制動系統(tǒng)相 同，但其傳動裝置包括氣壓式和液壓式兩部分。 全液壓動力制動系統(tǒng)中除制動踏板機(jī)構(gòu)以外，其供能、控 制和傳動裝置全部是液壓式。 汽 車 構(gòu) 造 氣頂液制動系統(tǒng) 氣頂液制動系統(tǒng)的供能裝置和控制裝置都是氣壓 式，傳動裝置是氣壓 液壓組合式。氣壓能通 過串聯(lián)的動力氣室和液壓主缸轉(zhuǎn)換為液壓能，液 壓能傳到各個輪缸，產(chǎn)生制動作用。 汽 車 構(gòu) 造 全液壓動力制動系統(tǒng) 全液壓動力制動系統(tǒng)是以儲能器儲存的液壓能或 限制液流循環(huán)而產(chǎn)生液壓作用的動力制動裝置 汽 車 構(gòu) 造 制動力調(diào)節(jié)裝置 前后輪同步滑移的條件 汽車制動過程中，最好是前后輪同時抱死 滑移，如果前后車輪的制動力之比等于前 后車輪對路面的垂直載荷之比，就能滿足 同步滑移的條件，即 汽 車 構(gòu) 造 制動力調(diào)節(jié)裝置 理想的前后輪制動力分配特性 汽 車 構(gòu) 造 制動力調(diào)節(jié)裝置 限壓閥：其作用是當(dāng)前、后促動管路壓力 P1和 P2由零同步 增長到一定值后，即自動將 P2限定在該值不變。 汽 車 構(gòu) 造 制動力調(diào)節(jié)裝置 比例閥：其作用是當(dāng)前后促動管路壓力 P1 與 P2同步增長到一定值 PS后，即自動對 P2 的增長加以節(jié)制，亦即使 P2的增量小于 P1 的增量。 汽 車 構(gòu) 造 感載閥 感載閥的特點(diǎn)是特性曲線隨整車載荷的變化而 變化。感載閥有感載比例閥和感載限壓閥兩種。 汽 車 構(gòu) 造 一、 ABS的理論基礎(chǔ) 汽車在行駛過程中，強(qiáng)制地減速以至 停車且維持行駛方向穩(wěn)定性的能力稱為汽 車的制動性。 評價制動性能的指標(biāo)主要有： （ 1）制動效能 汽車在行駛中，強(qiáng)制減 速以至停車的能力稱為制動效能。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 即汽車以一定的初速度制動到停車所產(chǎn)生 的： 制動距離 制動時間 制動減速度 ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 2） 制動時的方 向穩(wěn)定性 汽車 在制動時仍能按指 定方向的軌跡行駛 ， 即不發(fā)生跑偏 、 側(cè) 滑 、 以及失去轉(zhuǎn)向 能力稱為制動時的 方向穩(wěn)定性 。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 ABS 汽 車 構(gòu) 造 2.汽車制動時車輪受力分析 車速 車輪旋轉(zhuǎn)角速度 慣性力矩 制動阻力矩 車輪法向載荷 地面法向反力 車軸對車輪的推力 地面制動力 車輪半徑 車輪切向速度，簡稱輪速 ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 1）制動器制動力 制動蹄與制動鼓（盤） 壓緊時形成的摩擦力 矩 M 通過車輪作用于 地面的切向力 F （ 2）地面制動力 制動時地面對車輪的 切向反作用力 FX ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 3） 地面制動力 F 、制動器制動力 FX及附著力 F 之間的 關(guān)系 附著力 地面對輪胎切向反作用力的極 限值 F 。 附著力取決于輪胎與路面之間的摩擦作用 及路面的抗剪強(qiáng)度。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 地面制動力、制動器制動力及附著力之間的關(guān)系 ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 1）制動過程中車輪的三種運(yùn)動狀態(tài) 第一階段：純滾動，路面印痕與胎面花紋基本 一致 車速 V = 輪速 V ABS 汽 車 構(gòu) 造 第二階段：邊滾邊滑，路面印痕可以辨認(rèn)出輪 胎花紋，但花紋逐漸模糊。車速 V 輪速 V ABS 汽 車 構(gòu) 造 第三階段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 輪速 V = 0 ABS 汽 車 構(gòu) 造 若需增大 Fx ，必須增大 F 。 F取決于附著系數(shù) ， 又受滑移率 S的影響。 （ 2）滑移率 S 定義： S =(V V )/V 100% =(V r)/V 100% ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 3）附著系數(shù) 與滑移率 s 的關(guān)系 ABS 汽 車 構(gòu) 造 （ 3）附著系數(shù) 與滑移率 s 的關(guān)系 ABS S=(v wr)/v 100% v 車輪中心的速 度 (m/s) r 車輪 滾動半徑 (m) w 車輪角速度 (rad/s) 車輪純滾動 時 ,S=0；純滑動 時 ,S=100%。 汽 車 構(gòu) 造 分析結(jié)論： S 20%為制動穩(wěn)定區(qū)域； S 20%為制動非穩(wěn)定區(qū)域； 將車輪滑移率 S控制在 20%左右，便可 獲取最大的縱向附著系數(shù)和較大的橫向附 著系數(shù)，是最理想的控制效果。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 4.理想的制動控制過程 （ 1）制動開始時，讓制動壓力迅速增大，使 S上 升至 20%所需時間最短，以便獲取最短的制動距離 和方向穩(wěn)定性。 （）制動過程中： 當(dāng) S上升稍大于 20%時，對制動輪迅速而適當(dāng) 降低制動壓力，使 S迅速下降到 20%； 當(dāng) S下降稍小于 20%時，對制動輪迅速而適當(dāng) 增大制動壓力，使 S迅速上升到 20%。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 結(jié)論： 車輪在制動過程中，以 5 10 次 /秒 的頻率進(jìn)行增壓、保壓、減壓的不斷切換， 使 S穩(wěn)定在 20%是最理想的制動控制過程 。 5.ABS的功用 ABS的功用是控制實(shí)際制動過程接近 于理想制動過程。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 ABS的基本組成與工作原理 ABS是在傳統(tǒng)制動基礎(chǔ)上，又增設(shè)如下裝 置： 車輪 輪 速傳感器 電子控制單元 ECU 制動壓力調(diào)節(jié)器 ABS警告燈 ABS 汽 車 構(gòu) 造 ABS 汽 車 構(gòu) 造 三、 ABS控制參數(shù) 1.以車輪滑移率為控制參數(shù) 根據(jù)車速和車速傳感器的信號計(jì)算車輪的滑移率 作為控制制動力的依據(jù) 。 S高于設(shè)定值 ， ECU就會輸出減小制動力信號 ， 并 通過制動壓力調(diào)節(jié)器減小制動壓力； S低于設(shè)定值 時 ， ECU就會輸出增大制動力信號 ， 并通過制動壓 力調(diào)節(jié)器增大制動壓力 ， 控制滑移率在設(shè)定的范 圍內(nèi) 。 已有用多普勒雷達(dá)測量車速的 ABS。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 2.以車輪角加速度為控制參數(shù) ECU根據(jù)車輪的車速傳感器信號計(jì)算車輪的 角加速度作為控制制動力的依據(jù)。 ECU中設(shè)置合理的角加速度、角減速度門限 值。 制動時，當(dāng)車輪角減速度達(dá)到門限值時， ECU輸出減小制動力信號；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速升高至角 加速度門限值， ECU輸出增加制動力信號。 ABS 汽 車 構(gòu) 造 ABS 汽 車 構(gòu) 造 ASR 防滑控制系統(tǒng)就是在汽車驅(qū)動狀態(tài)下，將驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率控 制在 5% 15%的最佳范圍內(nèi)。制動防抱死系統(tǒng)是在汽車制 動狀態(tài)下，將車輪滑動率控制在 8% 35%的最佳范圍內(nèi)。 在上述最佳范圍內(nèi)，不僅車輪和地面之間的縱向附著系數(shù) 較大，而且側(cè)向附著系數(shù)的值也較大，保證了汽車的方向 穩(wěn)定性。 汽 車 構(gòu) 造 汽 車 構(gòu) 造 汽 車 構(gòu) 造 三廂車 汽 車 構(gòu) 造 兩廂車 汽 車 構(gòu) 造 三廂兩廂比較 更省油 ；多儲物 更易于后退和掉頭 便宜；操縱穩(wěn)定性更好 后排座椅都可以折疊 有后雨刷器 拿取物品方便 更符合中國人的審美觀點(diǎn) 像個轎車樣；車身更有層次 被追尾時的安全性更高 不容易串味 防盜性好