汽车制动原理过程,汽车制动原理图

　制动系统的一般工作原理是，利用与车身(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度，或保持不动。

使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。

在了解某款车型的刹车系统时，您可能经常会听到“前盘后鼓”或“前碟后鼓”这四个字，那么，它到底是什么意思呢？最近就有读者通过电子邮件询问有关汽车制动系统的问题，比如盘式制动器和鼓式制动器的区别，通风盘和实心盘的不同之处等等。

目前车市中很多发动机排量较小的中低档车型，其制动系统大多采用“前盘后鼓式”，即前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器，比如常见的一汽大众捷达、长安铃木奥拓及羚羊、比亚迪福莱尔、东风悦达起亚千里马、上海通用赛欧等等。我们先来简单了解一下后轮经常采用的鼓式制动器。

实际应用差别很明显，盘刹比鼓刹好用。刹车鼓中的石棉材料会致癌。鼓刹与盘刹各有利弊。在刹车效果上，鼓刹与盘刹的相差并不大，因为刹车时，是轮胎和地面的摩擦力让车子逐渐停止下来的。如果车身小巧，车身重量轻，后轮采用鼓刹就足以使轮胎和地面产生足够的摩擦力了。如果后轮使用盘刹，ABS和EBD系统也会自动降低其刹车力度，以保证后轮不会失去抓地力出现打滑、抱死现象。

散热性上，盘刹要比鼓刹散热快，通风盘刹的散热效果更好；在灵敏度上，盘刹会更高些，不过在下雨天道路泥泞的情况下当刹盘沾了泥沙后刹车效果就会大打折扣，这也是盘刹的缺点；费用方面，鼓刹较盘刹更低，而且使用寿命更长，因此一些中低档车多会采用鼓刹，中高档以上的车型基本采取四轮盘刹。

汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%－80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。

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。

旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器。旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器。

汽车制动系统的组成和结构汽车制动系统是一个复杂的制动安全系统，一般由制动传动装置和制动器组成。1)制动传动装置制动传动装置包括向制动器传递制动能量的各种零件和管路，如制动踏板、制动总泵、轮缸和连接管路等。2)制动器制动器是产生阻碍车辆运动或趋势的力的部件。一般是通过固定元件与旋转元件工作面之间的摩擦来实现的。一个完善的制动系统还要有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。制动系统的工作原理连接在车身(或车架)上的非旋转元件和连接在车轮(或传动轴)上的旋转元件之间的相互摩擦，用来阻止车轮转动或有转动的趋势。运动汽车的动能转化为摩擦副的热能，耗散到大气中。现在以液压行车制动系统为例来说明制动系统的工作原理，如图15.1所示。车轮制动器主要由转动部分、固定部分和开启机构组成。转动部分是制动鼓，固定在轮毂上，随车轮转动，其工作面是内圆柱面。固定部分主要包括闸瓦和制动底板等。制动器底板用螺栓固定在转向节法兰(前轮)或桥壳法兰(后轮)上。在固定制动底板上，有两个支撑销支撑两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外周面设有摩擦片，上端通过制动蹄回位弹簧张紧压靠在轮缸活塞上。制动蹄可以通过诸如凸轮或制动轮缸的打开机构打开。制动轮缸也安装在制动底板上。液压制动传动机构主要由制动踏板和推杆组成！主缸、制动轮缸和油管等。安装在车身上的制动总泵通过油管与制动轮缸连接，驾驶员可以通过制动踏板操纵制动总泵的活塞。1)没有刹车过程。不制动时，制动鼓的内圆柱面与摩擦片之间保持一定的间隙，使制动鼓能随车轮转动。2)制动过程为了让行驶中的汽车减速停车，需要利用路面对汽车的车轮施加反方向的力，也就是制动力。制动时，驾驶员踩下制动踏板，推杆推动制动总泵活塞，迫使制动油通过油管进入制动轮缸。机油的压力使制动轮缸的活塞克服回位弹簧的拉力推动制动蹄绕支承销转动，上端向外张开，消除制动蹄与制动鼓之间的间隙后压在制动鼓上。这样，非旋转制动蹄的摩擦件对旋转制动鼓产生一个摩擦力矩M，其方向与车轮的旋转方向相反，其大小取决于制动轮缸活塞的开启力、制动蹄与制动鼓之间的摩擦系数以及制动鼓和制动蹄的大小。制动鼓将扭矩M传递给车轮。由于车轮和路面之间的附着力，车轮在路面上施加一个向前的圆周力F。同时路面也给了车轮一个向后的切向反作用力F，即车轮上的路面制动力。各个车轮的路面制动力之和就是汽车的总制动力，通过车轴和悬架从车轮传递到车架和车身，迫使整车产生一定的减速度。制动力越大，减速度越大。3)制动器释放过程松开制动踏板，在回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓之间的间隙将恢复，从而松开制动器。制动时，车轮上的制动力Fb随着踏板力和制动力矩的增大而增大。但由于轮胎与路面附着力的限制，制动力f不能超过附着力f！f等于轮胎上的垂直载荷G和轮胎与路面的附着系数Q的乘积，即Fb=GQ。当制动力等于附着力时，车轮就会抱死，在路面上被拖行。打滑会严重磨损胎面局部，在路面上留下黑色的痕迹。时间同步拖动造成胎面局部高温和局部变薄，就像轮胎和路面之间隔了一层润滑剂，降低了附着系数。最大制动力和最短制动距离不是出现在车轮抱死的时候，而是出现在车轮即将抱死但没有完全抱死的时候。制动力接近附着力，即在所谓的“临界状态”达到最大值。可以看出，当制动到锁定状态时可以实现的制动力与车轮上的垂直载荷成比例。也就是说，车轮上的负载越大，可能的制动力就越大。因此，应根据各种汽车前轮和后轮轴轮分配质量的差异，包括附着质量和传递质量，从制动器的结构类型，如开启机构、制动鼓、制动蹄的类型和尺寸等方面合理分配制动力。从而获得理想的制动功。实际上，一般结构的车轮制动器在制动过程中，由于车轮的载荷及其与地面的附着系数并不恒定，很难完全避免车轮抱死和打滑。许多汽车在制动系统中增加了前轮和后轮轴轮的制动力分配和调节装置，可以减少车轮抱死现象。不过最理想的还是电控自动防抱死制动装置，俗称ABS装置。