《汽车制动系统》PPT课件

汽 车 构 造 汽车制动系统的定义 驾驶员能根据道路和交通情况，利用装在 汽车上的一系列专门装置，迫使路面在汽 车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反 的外力，对汽车进行一定程度的强制制动。 这种可控制的对汽车进行制动的外力称为 制动力，用于产生制动力的一系列专门装 置称为制动系统。 制动系统的功用是减速停车、驻车制动 。 汽 车 构 造 汽车制动系统的功用 制动系统的功用是减速停车、驻车制动 。 (1)使行驶中的汽车迅速减速直至停车； （ 2）使下长坡行驶的汽车速度保持稳定； （ 3）使已停稳的汽车原地可靠停住。 汽 车 构 造 制动系统的工作原理 1 制动踏板 2 推杆 3 主缸活塞 4 制动主缸 5 制动轮缸 6 轮缸活塞 7 制动鼓 8 摩擦片 9 回位弹簧 10 制动蹄 11 制动底板 12 偏心支承销 图 制动系统工作原理示意图 汽 车 构 造 汽 车 构 造 制动系统的组成 1）供能装置 包括供给、调节制动所需能量以 及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动 能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制 动能源。 2）控制装置 包括产生制动动作和控制制动效 果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。 3）传动装置 包括将制动能量传输到制动器的 各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。 4）制动器 产生制动摩擦力矩的部件。 汽 车 构 造 制动系统的组成 汽 车 构 造 制动系统的类型 按制动系统的功用分类 （ 1）行车制动系统 使行驶中的汽车减低速度甚 至停车的一套专门装置。 （ 2）驻车制动系统 使已停驶的汽车驻留原地不 动的一套装置。 （ 3）第二制动系统 在行车制动系统失效的情况 下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。 （ 4）辅助制动系统 在汽车下长坡时用以稳定车 速的一套装置。 汽 车 构 造 制动系统的类型 按制动系统的制动能源分类 （ 1）人力制动系统 以驾驶员的肌体作为 唯一制动能源的制动系统。 （ 2）动力制动系统 完全依靠发动机动力 转化成的气压或液压进行制动的制动系统 （ 3）伺服制动系统 兼用人力和发动机动 力进行制动的制动系统。 汽 车 构 造 制动系统的类型 按制动能量的传输方式分 机械式 (手制动 ) 液压式 气压式 电磁式 同时采用两种传能方式的制动系统可称为组 合式制动系统，如气顶液制动系统。 汽 车 构 造 制动器 制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式 制动器；按安装位置可分为车轮制动器和 中央制动器。车轮制动器可用于行车制动 和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动 和缓速制动。 汽 车 构 造 鼓式制动器 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制 动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转， 外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对 鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动 装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称 为轮缸式制动器；以凸轮作为促动装置的制动器 称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器 称为楔式制动器。 汽 车 构 造 轮缸式制动器 领从蹄式制动器 其特点是两个制动蹄各有一个支点，一个蹄在轮缸促动力作用下张开 时的旋转方向与制动鼓的旋转方向一致，称为领蹄；另一个蹄张开时 的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反，称为从蹄。 汽 车 构 造 轮缸式制动器 双领蹄和双向双领蹄式制动器 汽车前进时两个制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制 动器。双领蹄式制动器的结构特点是，每一制动蹄都用一 个单活塞制动轮缸促动，固定元件的结构布置是中心对称 式。 汽 车 构 造 轮缸式制动器 双向双领蹄式制动器 使用了两个双活塞轮缸，无论汽车前进还是倒车，都是双 领蹄式制动器，故称双向双领蹄式制动器 汽 车 构 造 轮缸式制动器 双从蹄式制动器 双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器固定元件的布置都是中心对称， 两制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小相等、方向相反、相互平衡， 这种形式的制动器为平衡式制动器。 汽 车 构 造 轮缸式制动器 单向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄只有一个单活塞的制动轮缸，第二制动蹄的促动 力来自第一制动蹄对顶杆的推力，两个制动蹄在汽车前进时均为领蹄， 但倒车时能产生的制动力很小 汽 车 构 造 轮缸式制动器 双向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄的上方有一个双活塞制动轮缸，轮缸的上方还有 一个制动蹄支承销，两制动蹄的下方用顶杆相连。无论汽车前进还是 倒车，都与自增力式制动器相当，故称双向自增力式制动器。 汽 车 构 造 凸轮式制动器 凸轮式制动器是用凸轮取代制动轮缸对两制动蹄 起促动作用，通常利用气压使凸轮转动。 汽 车 构 造 楔式制动器 楔式制动器的制动蹄依靠在柱塞上，柱塞内端面是斜面，与支于隔离 架两边槽内的滚轮接触。制动时，轮缸活塞在液压作用下使制动楔向 内移动，制动楔又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动，一面使二柱塞 在制动底板的孔中向外移动一定距离，从而使制动蹄压靠到制动鼓上。 轮缸液压一旦撤除，这一系列零件即在制动蹄复位弹簧的作用下各自 复位。 汽 车 构 造 盘式制动器 盘式制动器主要有钳盘式和全盘式两种， 其中前者更常用。钳盘式制动器的旋转元 件是制动盘，固定元件是制动钳。 汽 车 构 造 钳盘式制动器 1） 定钳盘式制动器 其特点是制动盘两侧的制动块用两个液压缸单独 促动。 汽 车 构 造 钳盘式制动器 浮钳盘式制动器 按制动钳的运动方式，浮钳式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆 动钳盘式制动器，其中滑动钳盘式制动器应用更广。 滑动钳盘式制动器的特点是：制动钳可以相对制动盘作轴向滑动；只 在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。 汽 车 构 造 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，其工作原 理与摩擦离合器相似。 汽 车 构 造 盘式制动器的优缺点分析 （ 1）盘式制动器无摩擦助势作用，制动力矩受摩 擦系数的影响较小，即热稳定性好； （ 2）盘式制动器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，即基本不存在水衰 退问题； （ 3）在输出相同制动力矩的情况下，盘式制动器 尺寸和质量一般较小； （ 4）制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像 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； （ 5）较容易实现间隙自动调整，其他维修作业也 较简便。 汽 车 构 造 盘式制动器的优缺点分析 1）效能较低，所需制动促动管路压力较高，一般 要用伺服装置； 2）兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动 装置较鼓式制动器复杂。 汽 车 构 造 人力制动系统 人力制动系统的制动能源是驾驶员的肌体。 按其传动装置的结构形式，人力制动系统 有机械式和液压式两种，前者只用于驻车 制动。 汽 车 构 造 人力制动系统 机械制动系统 目前主要用于驻车制动，因为 驻车制动系统 必须可靠地保证汽车在原 地停驻，并在任何情况下不致自动滑行。这一点只有用机械锁止方法 才能实现。 汽 车 构 造 人力制动系统 人力液压制动系统 汽 车 构 造 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。 （ 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）两种。 （ 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。 汽 车 构 造 伺服制动系统 助力式（直接操纵式）伺服制动系统 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。 汽 车 构 造 伺服制动系统 真空助力器 是真空助力伺服制动系统的核心部件， 是利用发动机进气管的真空和大气之间的压差起 助力作用，其构造及工作原理如下图。 汽 车 构 造 伺服制动系统 气压助力伺服制动系统 气压助力伺服制动系统内有液压和气压两套系统，且都是 双回路。其助力作用依靠压缩空气而产生。 汽 车 构 造 伺服制动系统 真空增压伺服制动系统 汽 车 构 造 动力制动系统 动力制动系统的特点是：驾驶员的肌体仅作为控制能源， 而不是制动能源。 动力制动系统中，用以进行制动的能源是由空气压缩机产 生的气压能，或是由油泵产生的液压能，而空气压缩机或 油泵则由汽车发动机驱动。 动力制动系统有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压 动力制动系统三种。 气压制动系统的供能装置和传动装置全部是气压式。其控 制装置主要由制动踏板机构和制动阀等气压控制元件组成， 有些汽车在踏板机构和制动阀之间还串联有液压式操纵传 动装置。 气顶液制动系统的供能装置、控制装置与气压制动系统相 同，但其传动装置包括气压式和液压式两部分。 全液压动力制动系统中除制动踏板机构以外，其供能、控 制和传动装置全部是液压式。 汽 车 构 造 气顶液制动系统 气顶液制动系统的供能装置和控制装置都是气压 式，传动装置是气压 液压组合式。气压能通 过串联的动力气室和液压主缸转换为液压能，液 压能传到各个轮缸，产生制动作用。 汽 车 构 造 全液压动力制动系统 全液压动力制动系统是以储能器储存的液压能或 限制液流循环而产生液压作用的动力制动装置 汽 车 构 造 制动力调节装置 前后轮同步滑移的条件 汽车制动过程中，最好是前后轮同时抱死 滑移，如果前后车轮的制动力之比等于前 后车轮对路面的垂直载荷之比，就能满足 同步滑移的条件，即 汽 车 构 造 制动力调节装置 理想的前后轮制动力分配特性 汽 车 构 造 制动力调节装置 限压阀：其作用是当前、后促动管路压力 P1和 P2由零同步 增长到一定值后，即自动将 P2限定在该值不变。 汽 车 构 造 制动力调节装置 比例阀：其作用是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，亦即使 P2的增量小于 P1 的增量。 汽 车 构 造 感载阀 感载阀的特点是特性曲线随整车载荷的变化而 变化。感载阀有感载比例阀和感载限压阀两种。 汽 车 构 造 一、 ABS的理论基础 汽车在行驶过程中，强制地减速以至 停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽 车的制动性。 评价制动性能的指标主要有： （ 1）制动效能 汽车在行驶中，强制减 速以至停车的能力称为制动效能。 ABS 汽 车 构 造 即汽车以一定的初速度制动到停车所产生 的： 制动距离 制动时间 制动减速度 ABS 汽 车 构 造 （ 2） 制动时的方 向稳定性 汽车 在制动时仍能按指 定方向的轨迹行驶 ， 即不发生跑偏 、 侧 滑 、 以及失去转向 能力称为制动时的 方向稳定性 。 ABS 汽 车 构 造 ABS 汽 车 构 造 2.汽车制动时车轮受力分析 车速 车轮旋转角速度 惯性力矩 制动阻力矩 车轮法向载荷 地面法向反力 车轴对车轮的推力 地面制动力 车轮半径 车轮切向速度，简称轮速 ABS 汽 车 构 造 （ 1）制动器制动力 制动蹄与制动鼓（盘） 压紧时形成的摩擦力 矩 M 通过车轮作用于 地面的切向力 F （ 2）地面制动力 制动时地面对车轮的 切向反作用力 FX ABS 汽 车 构 造 （ 3） 地面制动力 F 、制动器制动力 FX及附着力 F 之间的 关系 附着力 地面对轮胎切向反作用力的极 限值 F 。 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用 及路面的抗剪强度。 ABS 汽 车 构 造 地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系 ABS 汽 车 构 造 （ 1）制动过程中车轮的三种运动状态 第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本 一致 车速 V = 轮速 V ABS 汽 车 构 造 第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮 胎花纹，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速 V ABS 汽 车 构 造 第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速 V = 0 ABS 汽 车 构 造 若需增大 Fx ，必须增大 F 。 F取决于附着系数 ， 又受滑移率 S的影响。 （ 2）滑移率 S 定义： S =(V V )/V 100% =(V r)/V 100% ABS 汽 车 构 造 （ 3）附着系数 与滑移率 s 的关系 ABS 汽 车 构 造 （ 3）附着系数 与滑移率 s 的关系 ABS S=(v wr)/v 100% v 车轮中心的速 度 (m/s) r 车轮 滚动半径 (m) w 车轮角速度 (rad/s) 车轮纯滚动 时 ,S=0；纯滑动 时 ,S=100%。 汽 车 构 造 分析结论： S 20%为制动稳定区域； S 20%为制动非稳定区域； 将车轮滑移率 S控制在 20%左右，便可 获取最大的纵向附着系数和较大的横向附 着系数，是最理想的控制效果。 ABS 汽 车 构 造 4.理想的制动控制过程 （ 1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使 S上 升至 20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离 和方向稳定性。 （）制动过程中： 当 S上升稍大于 20%时，对制动轮迅速而适当 降低制动压力，使 S迅速下降到 20%； 当 S下降稍小于 20%时，对制动轮迅速而适当 增大制动压力，使 S迅速上升到 20%。 ABS 汽 车 构 造 结论： 车轮在制动过程中，以 5 10 次 /秒 的频率进行增压、保压、减压的不断切换， 使 S稳定在 20%是最理想的制动控制过程 。 5.ABS的功用 ABS的功用是控制实际制动过程接近 于理想制动过程。 ABS 汽 车 构 造 ABS的基本组成与工作原理 ABS是在传统制动基础上，又增设如下装 置： 车轮 轮 速传感器 电子控制单元 ECU 制动压力调节器 ABS警告灯 ABS 汽 车 构 造 ABS 汽 车 构 造 三、 ABS控制参数 1.以车轮滑移率为控制参数 根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率 作为控制制动力的依据 。 S高于设定值 ， ECU就会输出减小制动力信号 ， 并 通过制动压力调节器减小制动压力； S低于设定值 时 ， ECU就会输出增大制动力信号 ， 并通过制动压 力调节器增大制动压力 ， 控制滑移率在设定的范 围内 。 已有用多普勒雷达测量车速的 ABS。 ABS 汽 车 构 造 2.以车轮角加速度为控制参数 ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮的 角加速度作为控制制动力的依据。 ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限 值。 制动时，当车轮角减速度达到门限值时， ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至角 加速度门限值， ECU输出增加制动力信号。 ABS 汽 车 构 造 ABS 汽 车 构 造 ASR 防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑转率控 制在 5% 15%的最佳范围内。制动防抱死系统是在汽车制 动状态下，将车轮滑动率控制在 8% 35%的最佳范围内。 在上述最佳范围内，不仅车轮和地面之间的纵向附着系数 较大，而且侧向附着系数的值也较大，保证了汽车的方向 稳定性。 汽 车 构 造 汽 车 构 造 汽 车 构 造 三厢车 汽 车 构 造 两厢车 汽 车 构 造 三厢两厢比较 更省油 ；多储物 更易于后退和掉头 便宜；操纵稳定性更好 后排座椅都可以折叠 有后雨刷器 拿取物品方便 更符合中国人的审美观点 像个轿车样；车身更有层次 被追尾时的安全性更高 不容易串味 防盗性好