任务3.9 制动系统认知与拆装(课件）-《汽车构造与拆装》同步教学（北京理工大学出版社）

技术站办理的货物列车和货车 项目三 汽车底盘构造与拆装 任务3.9 制动系统认知与拆装 内容1：制动系统功用与类型 内容2：制动系统组成和原理 内容3：制动液 1 制动系统 减速 驻车 速度保持稳定 一、作用 汽车制动系的功用是：按照需要使汽车减速或在最短距离内停车；下坡行驶时使汽车保持车速稳定；使停驶的汽车可靠驻停。 用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。 制动系统 二、类型 按功能 行车制动系 驻车制动系 第二制动系 辅助制动系 按供能 方　式 人力制动系、动力制动系、伺服制动系 按制动能量的传输方式 机械式、液压式、气压式、电磁式、 综合式(液压-机械式、气压-液压式) 分类: 制动系统 用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统（脚刹） 用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统（手刹） 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制动系统称为应急制动系统（第二制动） 在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置称为辅助制动系统。 上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 制动系统 汽车制动系一般包括两套独立的制动装置。一套为行车制动装置，另一套为驻车制动装置。 制动系统 三、组成 汽车上设置有彼此独立的制动系统，它们起作用的时刻不同， 但它们的组成却是相似的。 供能装置 控制装置 传动装置 制动器 制动系统 它们一般由以下四个组成部分： 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。如液压制动系中人的肌体。 控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板等。 传动装置：将驾驶员或其他动力源的作用力传到制动器，同时控制制动器的工作，从而获得所需的制动力矩。包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸、制动轮缸等。 制动器：产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。 制动系统 行车制动系统的组成 （1）供能装置 液压制动 气压制动 人力 压缩空气 （2）控制装置 踏板+主缸 踏板+制动阀 （3）传动装置 油管+主缸+轮缸 气压管路+气室 （4）制动器 盘式制动器鼓式制动器 8 制动系统 四、制动系的性能要求 制动装置是关键的安全机构，其设计应保证在汽车发生故障时也不会完全丧失制动性能。 例如，液压制动采用双管路系统。这是考虑到当一个管路系统发生故障后。另一个管路系统仍可发挥出最低限度的制动效果。 （1）可靠性 制动系统 热稳定性 制动系统需要具有在苛刻的使用条件下(如连续制动时）也能得到稳定的制动力的性能。 水稳定性 制动装置的摩擦面在被水淋湿时，仍需具有制动力不会明显下降，且尽快恢复制动力的性能。 （2）稳定性 制动系统 操作力的传递性能(响应特性) 在操作制动装置时，达到真正制动应无时间滞后(动作滞后)，并具有良好的传递刚性。为满足这些要求，现在轿车都采用液压制动。 （3）响应特性 制动系统 现代汽车的制动感越来越受到人们的重视。以前，汽车制动很粗暴。由于现代技术的应用（ABS、VDC、ESP等），目前汽车制动感则很好。 （4）制动感 制动系统 想一想：以一定速度行驶的汽车，具有一定的动能。要使它需要减速或停车，路面必须强制地对汽车车轮产生一个阻止汽车行驶的力—制动力。这个力的方向与汽车行驶的方向相反。因此，制动就是将汽车的动能强制地转化成其他形式的能量，即转化为热能，扩散于大气中。 而这个制动力是如何产生的呢？ 五、制动系的工作原理 制动原理 制动器的原理 制动装置就是把行驶中的汽车的动能转换为热能使汽车减速的装置。 思考练习 1、汽车制动时，制动力的大小取决于( )。 A．汽车的载质量 B．制动力矩 C．车速 D．轮胎与地面的附着条件 制动原理 1、制动系统起作用时的受力分析： 制动器制动力Fμ—使车轮减速 制动器制动力的大小取决于制动器的技术状况 地面制动力FB—使车辆减速 地面制动力的大小取决于车轮和地面之间的附着系数和车辆的重量 地面附着力Fφ ≤地面制动力FBmax=车辆对地面的正压力G×车轮与地面之间的附着系数φ 制动系统 制动踏板力的传递 制动器制动力的产生 地面制动力的产生 放松制动踏板 不制动时 制动原理 地面制动力FB、制动器制动力Fμ和地面附着力Fφ的关系 当制动踏板力增大到某一值，地面制动力到达轮胎与道路的附着力值，车轮即开始抱死不转动而出现拖滑现象。 若再加大制动系压力，制动器制动力随制动器摩擦力矩的增长仍按线性关系继续但是地面制动力已达到轮胎与地面的附着力值，因此，地面制动力不再随制动器制动力的增加而增加。 思考练习 2、汽车制动时，制动力FB与车轮和地面之间的附着力Fφ的关系为( )。 A． FB ﹤ Fφ B． FB ﹥ Fφ C． FB ≤ Fφ D． FB ≥ Fφ 制动系统 六、制动液 制动液是用于液压制动的液体，它不是油，而是一种特殊的液体。 制动液具有各种重要的性能，不容易沸腾(高沸点)尤为重要。 相当于液压缸的制动钳处于高温状态下，温度若超过沸点，制动液就会沸腾并产生气泡。充满制动液的液压系统混入气泡，当液压升高时，气泡就会破掉，所以液压便传递不到制动钳或制动分泵。 发生气阻现象以后，制动踏板的行程将加大．根据气泡的多少，有时制动会完全失灵。 制动系统 气阻现象 制动液受制动盘的摩擦热后沸腾，在液压系统内产生气泡，当液压升高时，气泡就会破掉，所以液压便传递不到制动钳或制动分泵。 制动系统 常用的制动液有DOT3、DOT4，目前主要使用的是DOT4。DOT3和DOT4的主要不同点在于沸点不同，DOT4更耐高温。 DOT3和DOT4制动液是非矿物油系，主要成分是乙醇系的特殊液体。这种液体的特点是吸湿性强，长时间使用后，会含有很多的水分，造成沸点越低。 DOT5为硅系油，基本成分不同，混合使用可能会引起化学反应。它没有吸湿性，沸点高，在低温时的流动性好，主要用于赛车，建议在普通车上不要使用这种高性能的制动液。 1）制动液的种类及应用 制动系统 DOT最低沸点标准数据 （醇基） 干沸点 DOT3 205°C DOT4 230°C DOT5.1 270°C 湿沸点 DOT3 140°C DOT4 155°C DOT5.1 190°C 测试标准注解： A、干沸点指刚从密封容器中加入刹车系统后的沸点； B、湿沸点是指经过2年使用后含水3.5%的沸点。 建议更换刹车油的条件： 沸点低于180°C就必须更换。 制动系统 制动液二年/4万公里需要进行更换，制动液具有吸水特性，长时间不更换会腐蚀制动系统，给行车带来隐患。 不同种类制动液混在一起时，会造成制动液沸点降低，与劣质制动液混合尤其明显。在低温时刹车明显失效，制动液凝固了，并且腐蚀刹车油泵及橡胶件，使制动皮碗老化变质、回油阀密封不严、制动总泵或水泵活塞与缸壁磨损，造成间隙过大。 2）制动液的更换周期 制动器 制动器是用以产生制动力矩的部件。 制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器； 鼓式制动器 1.鼓式制动器 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄和制动底板。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，对制动鼓产生制动摩擦力矩。 鼓式制动器 鼓式制动器组成： 旋转部分：制动鼓 固定部分：制动底板 制动蹄 促动装置：制动轮缸 定位调整：调整凸轮 偏心支承销 鼓式制动器 领蹄（增势蹄） 从蹄（减势蹄） 制动轮缸 制动蹄的张开方向与制动鼓的旋转方向相同的蹄，称为领蹄。摩擦力的作用对鼓的制动有助势作用称助势蹄 制动蹄的张开方向与制动鼓的旋转方向相反的蹄，称从蹄。有减势作用减势蹄 在制动鼓正向旋转和反向旋转时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器 凡两蹄所受促动力相等的领从蹄制动器都可称为等促动力制动器。 （1）领从蹄式制动器 鼓式制动器 （1）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。 鼓式制动器 （2）单向双领蹄式制动器 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。 鼓式制动器 （3）双向双领蹄式制动器 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 鼓式制动器 （4）双向从蹄式制动器 汽车前进时两个制动蹄均为从蹄的制动器为双从蹄式制动器。 鼓式制动器 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。 鼓式制动器 1.第一制动蹄 2.支承销 3.制动鼓 4.第二制动蹄 5.可调顶杆体 6.制动轮缸 （5）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。 鼓式制动器 （6）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。 思考练习 3、领从蹄式制动器一定是( )。 A．等促动力制动器 B．不等促动力制动器 C．非平衡式制动器 D．以上三个都不对。 鼓式制动器 几种鼓式制动器的比较 自增力式 双领蹄式 领从蹄式 双从蹄式 制动效能 最高 较高 中等 最低 制动效能稳定性 最低 低 中等 最高 应用范围 轿车后轮 轻型前轮） 各种车辆 思考练习 4、下列( )制动器是平衡式制动器。 A．领从蹄式 B．双领蹄式 C．双向双领蹄式 D．双从蹄式 盘式制动器 2.盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 定钳盘式制动器的制动钳固定安装在车桥上，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线方向移动，在制动盘两侧都装设制动块促动装置将两侧的制动块压向制动盘。 （1）定钳盘式制动器 结构特点： 制动钳固定在车桥上； 制动盘的两侧均要设置促动装置。 盘式制动器 （1）定钳盘式制动器 盘式制动器 （1）油缸多，制动钳的结构复杂 （2）油缸分置于制动盘的两侧，钳内必须有跨越式管路，使得尺寸大； （3）热负荷大时，制动液容易受热气化 （4）需要作为驻车制动器时，结构更为复杂。 定钳盘式制动器的特点 盘式制动器 浮钳盘式制动器的制动钳一般是设计成可以相对于制动盘轴向滑动。其中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。 （2）浮钳盘式制动器 盘式制动器 （2）浮钳盘式制动器 盘式制动器 特点： 与定钳盘式制动器相比，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸小，制动液受热汽化的机会较少；此外，在兼做驻车制动器的情况下，不用加设驻车制动钳，只须在行车制动钳液压缸附近加装一些推动液压缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。 （2）浮钳盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器 盘式制动器：定钳式VS浮钳式 思考练习 5、盘式制动器根据固定元件的结构形式不同，可分为( )等类型。 A、定钳盘式制动器 B、钳盘式制动器 C、全盘式制动器 D、浮钳盘式制动器 盘式制动器 VS 鼓式制动器 盘式制动器与鼓式制动器比较有以下这些优点： （1）一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定。 （2）浸水后效能降低较少，而且只需经一两次制动即可恢复正常。 （3）在输出制动力矩相同的情况，尺寸和质量较小。 （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，维护作业也较简便。 盘式制动器不足之处是： （1）效能较低，故用于液压制动系时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，因而在后轮上的应用受到限制。 盘式制动器 VS 鼓式制动器 盘式制动器与鼓式制动器比较有以下这些优点： （1）一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定。 （2）浸水后效能降低较少，而且只需经一两次制动即可恢复正常。 （3）在输出制动力矩相同的情况，尺寸和质量较小。 （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，维护作业也较简便。 盘式制动器不足之处是： （1）效能较低，故用于液压制动系时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，因而在后轮上的应用受到限制。 液压制动传动装置 二、类型 1.单管路液压传动装置 单管路是利用一个制动主缸，通过一套相互连通的管路，控制全车制动器。若传动装置中一处漏油，会使整个制动系统失效。目前，一般汽车上已很少采用。 液压制动传动装置 2.双管路液压传动装置 双管路液压传动装置是利用相互独立的双腔制动主缸，通过两套独立管路，分别控制两桥或三桥的车轮制动器。现代汽车都采用了双管路传动装置。 液压制动传动装置 一套管路失效时前后桥制动力分配比例值被破坏，造成附着力利用率降低，使制动效能低于50%。 此种方案适用于前后桥载荷分布均匀、制动时轴荷转移量少，且发动机前置后轮驱动的汽车。 正主销偏距 1）前后型（黑白型） 液压制动传动装置 2）对角型（交叉型） 一套管路失效时，前后桥制动力分配比例值未变，附着力利用率高，制动效能为50%。 为了防止制动跑偏的现象，多采用加大主销内倾角的方法，使主销的转点在力点之外，成为负值力臂，产生抗偏力矩。 负主销偏距 液压制动传动装置 （1）前、后轴布置 当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。制动效能低于正常时的50％。 前后轴车轮各有一套传动管路，常用于前置后驱的车 制动主缸 液压制动传动装置 优点：布置方式结构简单，当其中一套管路损坏时，另一套仍可以正常工作，保证汽车制动系的工作可靠性。 当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。制动效能低于正常时的50％。 制动主缸 液压制动传动装置 （2）对角布置 一般用于前置前驱的车，此类车前轮偏重，前轮应有更大的制动力，用前、后轴布置时，如果前轮制动失灵，后轮制动力会不足 制动主缸 液压制动传动装置 一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能，为正常时的50％。 制动主缸 液压制动传动装置 （3）双回路 制动主缸 当一套管路失效时，另一套管路仍能使前、后制动器保持一定的制动效能。制动效能为正常时的50％。 液压制动传动装置 三、双管路液压制动传动装置主要部件 1.制动主缸 双管路液压制动传动装置中的制动总缸一般采用串联双腔或并联双腔制动主缸。作用是将自外界输入的机械能转换成液压能，从而液压能通过管路再输给制动轮缸。 液压制动传动装置 补偿孔 旁通孔 后腔储油室 前腔储油室 推杆 缸体 后腔活塞 前腔活塞 主皮碗 主皮碗 皮碗 限位套 回位弹簧 膜片 贮油室盖 液压制动传动装置 （1）不工作时 旁通与旁通孔均保持开放，推杆与活塞之间有一间隙。 （2）踏下踏板时 第一活塞前移 主皮碗盖遮住旁通孔，后腔封闭，液压建立 油液被压入前制动轮缸 迫使第二活塞前移 主皮碗盖遮住旁通孔，前腔封闭， 液压建立，向后制动轮缸输液。 （3）迅速放下踏板时 放松制动踏板，主缸中活塞和推杆在前后活塞弹簧的作用下回到原始位置，制动解除。 液压制动传动装置 三、双管路液压制动传动装置主要部件 2.制动分泵 把油液压力转变成分泵推力，推动制动蹄 压靠在制动鼓上，产生制动作用。有单活塞和双活塞两种。 液压制动传动装置 真空助力器 制动主缸 刹车油壶 液压制动传动装置 三、双管路液压制动传动装置主要部件 3.真空助力器 将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸的输入力。减轻驾驶员的制动操纵力。 液压制动传动装置 真空助力器的作用和类型 为了减轻制动时的踏板力，轿车及小型车上广泛地采用真空助力器。 真空助力器安装在司机座椅前方的发动机舱隔壁上，设置在制动踏板与制动主缸之间。 真空助力器基本上采用膜片式，有双膜片式和单膜片式，助力器的外径尺寸越大，助力效果越大。 液压制动传动装置 真空助力器主要由真空伺服气室和控制阀两部分组成 液压制动传动装置 液压制动传动装置 思考练习 6、汽车处于刚开始制动状态时，真空助力器的（ ） A.空气阀打开，真空阀打开 B.空气阀关闭，真空阀打开 C.空气阀打开，真空阀关闭 D.空气阀关闭，真空阀关闭 ABS系统 76 ABS系统 当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。 制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。 77 ABS系统 纵向附着系数在滑移率为20%左右时最大，此时制动距离最短。当车轮抱死滑移率为100%时，纵向附着系数反而有所下降，故制动距离有所增长，即制动效能将下降。当滑移率增大时，横向附着系数减小，当S=100%，即车轮抱死时， 横向附着系数下降为零，此时车轮在极小侧向力的作用下即产生侧滑，转向轮抱死后将失去转向操纵能力。故车轮抱死后将导致制动时汽车的方向稳定性变坏。由以上分析可知，制动时车轮抱死，制动效能和制动时的方向稳定性均变坏，而如果制动时将车轮滑移率控制在10%-30%，此时纵向附着系数最大，可得到最大的地面制动力。 同时，横向附着系数也保持较大值，使汽车具有良好的抗侧滑能力及制动时的转向操纵能力，因而会得到最佳的制动效果。 78 ABS系统 79 ABS系统 80 驻车制动 81 驻车制动 82 电子手刹 83 盘式制动器拆装流程 84 盘式制动器拆装流程 85 课堂小结 内容1：液压制动传动装置 内容2：真空助力器 86 $$