車輛制動裝置課程設計

A. 車輪制動器的基本結構

汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力,從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置統稱為制動系統.其作用是：使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車；使已停駛的汽車在各種道路條件下(包括在坡道上)穩定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩定.
對汽車起制動作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力,而這些外力的大小都是隨機的、不可控制的,因此汽車上必須裝設一系列專門裝置以實現上述功能.
一、制動系統概述
1.制動系可分為如下幾類：
(1) 按制動系統的作用 制動系統可分為行車制動系統、駐車制動系統、應急制動系統及輔助制動系統等.上述各制動系統中,行車制動系統和駐車制動系統是每一輛汽車都必須具備的.
(2) 制動操縱能源 制動系統可分為人力制動系統、動力制動系統和伺服制動系統等.以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系統稱為人力制動系統；完全靠由發動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的系統稱為動力制動系統；兼用人力和發動機動力進行制動的制動系統稱為伺服制動系統或助力制動系統.
(3) 按制動能量的傳輸方式 制動系統可分為機械式、液壓式、氣壓式、電磁式等.同時採用兩種以上傳能方式的制動系稱為組合式制動系統.
2.制動系統的一般工作原理
制動系統的一般工作原理是,利用與車身(或車架)相連的非旋轉元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢.
可用右圖所示的一種簡單的液壓制動系統示意圖來說明制動系統的工作原理.一個以內圓面為工作表面的金屬制動鼓固定在車輪輪轂上,隨車輪一同旋轉.在固定不動的制動底板上,有兩個支承銷,支承著兩個弧形制動蹄的下端.制動蹄的外圓面上裝有摩擦片.制動底板上還裝有液壓制動輪缸,用油管5與裝在車架上的液壓制動主缸相連通.主缸中的活塞3可由駕駛員通過制動踏板機構來操縱.
當駕駛員踏下制動踏板,使活塞壓縮制動液時,輪缸活塞在液壓的作用下將制動蹄片壓向制動鼓,使制動鼓減小轉動速度,或保持不動.
圖D-ZD-01制動系統工作原理示意圖
1.制動踏板 2.推桿 3.主缸活塞 4.制動主缸 5.油管 6.制動輪缸 7.輪缸活塞 8.制動鼓 9.摩擦片 10.制動蹄 11.制動底板 12.支承銷 13.制動蹄回位彈簧
3.轎車典型制動系統的組成
右圖給出了一種轎車典型制動系統的組成示意圖,可以看出,制動系統一般由制動操縱機構和制動器兩個主要部分組成.
(1) 制動操縱機構 產生制動動作、控制制動效果並將制動能量傳輸到制動器的各個部件,如圖中的2、3、4、6,以及制動輪缸和制動管路.
(2) 制動器 產生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力(制動力)的部件.汽車上常用的制動器都是利用固定元件與旋轉元件工作表面的摩擦而產生制動力矩,稱為摩擦制動器.它有鼓式制動器和盤式制動器兩種結構型式.
圖D-ZD-02 轎車典型制動系統組成示意圖
1.前輪盤式制動器 2.制動總泵 3.真空助力器 4.制動踏板機構 5.後輪鼓式制動器 6.制動組合閥 7.制動警示燈
二、制動器——鼓式制動器
1. 概述
一般制動器都是通過其中的固定元件對旋轉元件施加制動力矩,使後者的旋轉角速度降低,同時依靠車輪與地面的附著作用,產生路面對車輪的制動力以使汽車減速.凡利用固定元件與旋轉元件工作表面的摩擦而產生制動力矩的制動器都成為摩擦制動器.目前汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式兩大類.
旋轉元件固裝在車輪或半軸上,即制動力矩直接分別作用於兩側車輪上的制動器稱為車輪制動器.旋轉元件固裝在傳動系的傳動軸上,其制動力矩經過驅動橋再分配到兩側車輪上的制動器稱為中央制動器.
2．領從蹄式制動器
增勢與減勢作用 右圖為領從蹄式制動器示意圖,設汽車前進時制動鼓旋轉方向(這稱為制動鼓正向旋轉)如圖中箭頭所示.沿箭頭方向看去,制動蹄1的支承點3在其前端,制動輪缸6所施加的促動力作用於其後端,因而該制動蹄張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向相同.具有這種屬性的制動蹄稱為領蹄.與此相反,制動蹄2的支承點4在後端,促動力加於其前端,其張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向相反.具有這種屬性的制動蹄稱為從蹄.當汽車倒駛,即制動鼓反向旋轉時,蹄1變成從蹄,而蹄2則變成領蹄.這種在制動鼓正向旋轉和反向旋轉時,都有一個領蹄和一個從蹄的制動器即稱為領從蹄式制動器.
圖D-ZD-03領從蹄式制動器示意圖
l.領蹄 2.從蹄 3、4.支點 5.制動鼓 6.制動輪缸
圖D-ZD-04領從蹄式制動器受力示意圖
如右圖,制動時兩活塞施加的促動力是相等的.制動時,領蹄1和從蹄2在促動力FS的作用下,分別繞各自的支承點3和4旋轉到緊壓在制動鼓5上.旋轉著的制動鼓即對兩制動蹄分別作用著法向反力N1和N2,以及相應的切向反力T1和T2,兩蹄上的這些力分別為各自的支點3和4的支點反力Sl和S2所平衡.可見,領蹄上的切向合力Tl所造成的繞支點3的力矩與促動力FS所造成的繞同一支點的力矩是同向的.所以力T1的作用結果是使領蹄1在制動鼓上壓得更緊從而力T1也更大.這表明領蹄具有「增勢」作用.相反,從蹄具有「減勢」作用.故二制動蹄對制動鼓所施加的制動力矩不相等.倒車制動時,雖然蹄2變成領蹄,蹄1變成從蹄,但整個制動器的制動效能還是同前進制動時一樣.
在領從式制動器中,兩制動蹄對制動鼓作用力N1』和N2』的大小是不相等的,因此在制動過程中對制動鼓產生一個附加的徑向力.凡制動鼓所受來自二蹄的法向力不能互相平衡的制動器稱為非平衡式制動器.
3．單向雙領蹄式制動器
在制動鼓正向旋轉時,兩蹄均為領蹄的制動器稱為雙領蹄式制動器,其結構示意圖如右圖所示.
雙領蹄式制動器與領從蹄式制動器在結構上主要有兩點不相同,一是雙領蹄式制動器的兩制動蹄各用一個單活塞式輪缸,而領從蹄式制動器的兩蹄共用一個雙活塞式輪缸；二是雙領蹄式制動器的兩套制動蹄、制動輪缸、支承銷在制動底板上的布置是中心對稱的,而領從蹄式制動器中的制動蹄、制動輪缸、支承銷在制動底板上的布置是軸對稱布置的.
圖D-ZD-05雙領蹄式制動器受力示意圖
1. 制動輪缸 2.制動蹄 3.支承銷 4.制動鼓
4．雙向雙領蹄式制動器
無論是前進制動還是倒車制動,兩制動蹄都是領蹄的制動器稱為雙向雙領蹄式制動器,圖5-42是其結構示意圖器.與領從蹄式制動器相比,雙向雙領蹄式制動器在結構上有三個特點,一是採用兩個雙活塞式制動輪缸；二是兩制動蹄的兩端都採用浮式支承,且支點的周向位置也是浮動的；三是制動底板上的所有固定元件,如制動蹄、制動輪缸、回位彈簧等都是成對的,而且既按軸對稱、又按中心對稱布置.
圖D-ZD-06雙向雙領蹄式制動器示意圖
1.制動輪缸 2.制動蹄 3.制動鼓
右圖是一種雙向雙領蹄式制動器的具體結構.在前進制動時,所有的輪缸活塞8都在液壓作用下向外移動,將兩制動蹄6和11壓靠到制動鼓1上.在制動鼓的摩擦力矩作用下,兩蹄都繞車輪中心O朝箭頭所示的車輪旋轉方向轉動,將兩輪缸活塞外端的支座7推回,直到頂靠到輪缸端面為止.此時兩輪缸的支座7成為制動蹄的支點,制動器的工作情況便同圖5-41所示的制動器一樣.
倒車制動時,摩擦力矩的方向相反,使兩制動蹄繞車輪中心O逆箭頭方向轉過一個角度,將可調支座10連同調整螺母9一起推回原位,於是兩個支座10便成為蹄的新支承點.這樣,每個制動蹄的支點和促動力作用點的位置都與前進制動時相反,其制動效能同前進制動時完全一樣.
圖D-ZD-07 雙向雙領蹄式制動器
5．雙從蹄式制動器
前進制動時兩制動蹄均為從蹄的制動器稱為雙從蹄式制動器,其結構示意圖見圖5-44.這種制動器與雙領蹄式制動器結構很相似,二者的差異只在於固定元件與旋轉元件的相對運動方向不同.雖然雙從蹄式制動器的前進制動效能低於雙領蹄式和領從蹄式制動器,但其效能對摩擦系數變化的敏感程度較小,即具有良好的制動效能穩定性.
雙領蹄、雙向雙領蹄、雙從蹄式制動器的固定元件布置都是中心對稱的.如果間隙調整正確,則其制動鼓所受兩蹄施加的兩個法向合力能互相平衡,不會對輪轂軸承造成附加徑向載荷.因此,這三種制動器都屬於平衡式制動器.
圖D-ZD-08 雙從蹄式制動器示意圖
1.支承銷 2.制動蹄 3.制動輪缸 4.制動鼓
6．單向自增力式制動器
單向自增力式制動器的結構原理見右圖.第一制動蹄1和第二制動蹄2的下端分別浮支在浮動的頂桿6的兩端.
汽車前進制動時,單活塞式輪缸將促動力FS1加於第一蹄,使其上壓靠到制動鼓3上.第一蹄是領蹄,並且在各力作用下處於平衡狀態.頂桿6是浮動的,將與力S1大小相等、方向相反的促動力FS2施於第二蹄.故第二蹄也是領蹄.作用在第一蹄上的促動力和摩擦力通過頂桿傳到第二蹄上,形成第二蹄促動力FS2.對制動蹄1進行受力分析可知,FS2>FS1.此外,力FS2對第二蹄支承點的力臂也大於力FS1對第一蹄支承的力臂.因此,第二蹄的制動力矩必然大於第一蹄的制動力矩.倒車制動時,第一蹄的制動效能比一般領蹄的低得多,第二蹄則因未受促動力而不起制動作用.
圖D-ZD-09單向自增力式制動器
1.第一制動蹄 2. 支承銷 3. 制動鼓 4. 第二制動蹄 5. 可調頂桿體 6.制動輪缸
右圖為一種單向自增力式制動器的具體結構.第一蹄1和第二蹄6的上端被各自的回位彈簧2拉攏,並以鉚於腹板上端兩側的夾板3的內凹弧面支靠著支承銷4.兩蹄的下端分別浮支在可調頂桿兩端的直槽底面上,並用彈簧8拉緊.受法向力較大的第二蹄摩擦片的面積做得比第一蹄的大,使兩蹄的單位壓力相近.
在制動鼓尺寸和摩擦系數相同的條件下,單向自增力式制動器的前進制動效能不僅高於領從蹄式制動器,而且高於雙領蹄式制動器.倒車時整個制動器的制動效能比雙從蹄式制動器的效能還低.
圖D-ZD-10單向自增力式制動器
1.第一制動蹄 2.制動蹄回位彈簧 3.夾板 4.支承銷 5.制動鼓 6.第二制動蹄 7.可調頂桿體 8.拉緊彈簧 9.調整螺釘 10.頂桿套 11.制動輪
7．雙向自增力式制動器
雙向自增力式制動器的結構原理如圖5-47所示.其特點是制動鼓正向和反向旋轉時均能借蹄鼓間的摩擦起自增力作用.它的結構不同於單向自增力式之處主要是採用雙活塞式制動輪缸4,可向兩蹄同時施加相等的促動力FS.制動鼓正向(如箭頭所示)旋轉時,前制動蹄1為第一蹄,後制動蹄3為第二蹄；制動鼓反向旋轉時則情況相反.由圖可見,在制動時,第一蹄只受一個促動力FS而第二蹄則有兩個促動力FS和S,且S＞FS.考慮到汽車前進制動的機會遠多於倒車制動,且前進制動時制動器工作負荷也遠大於倒車制動,故後蹄3的摩擦片面積做得較大.
圖D-ZD-11雙向自增力式制動器示意圖
1. 前制動蹄 2.頂桿 3.後制動蹄 4.輪缸 5.支撐銷
圖D-ZD-12雙向自增力式制動器實物
右圖所示的制動器即屬於雙向自增力式制動器.不制動時,兩制動蹄和的上端在回位彈簧的作用下浮支在支承銷上,兩制動蹄的下端在拉簧的作用下浮支在浮動的頂桿兩端的凹槽中.汽車前進制動時,制動輪缸(圖中未畫出)的兩活塞向兩端頂出,使前後制動蹄離開支承銷並壓緊到制動鼓上,於是旋轉著的制動鼓與兩制動蹄之間產生摩擦作用.由於頂桿是浮動的,前後制動蹄及頂桿沿制動鼓的旋轉方向轉過一個角度,直到後制動蹄的上端再次壓到支承銷上.此時制動輪缸促動力進一步增大.由於從蹄受頂桿的促動力大於輪缸的促動力,從蹄上端不會離開支承銷.汽車倒車制動時,制動器的工作情況與上述相反.
8．凸輪式制動器
目前,所有國產汽車及部分外國汽車的氣壓制動系統中,都採用凸輪促動的車輪制動器,而且大多設計成領從蹄式.
圖D-ZD-22 凸輪式制動器
右圖為一凸輪式前輪制動器.制動時,制動調整臂在制動氣室6的推桿作用下,帶動凸輪軸轉動,使得兩制動蹄壓靠到制動鼓上而制動.由於凸輪輪廓的中心對稱性及兩蹄結構和安裝的軸對稱性,凸輪轉動所引起的兩蹄上相應點的位移必然相等.
這種由軸線固定的凸輪促動的領從蹄式制動器是一種等位移式制動器,制動鼓對制動蹄的摩擦使得領蹄端部力圖離開制動凸輪,從蹄端部更加靠緊凸輪.因此,盡管領蹄有助勢作用,從蹄有減勢作用,但對等位移式制動器而言,正是這一差別使得制動效能高的領蹄的促動力小於制動效能低的從蹄的促動力,從而使得兩蹄的制動力矩相等.
9．楔式制動器
楔式制動器中兩蹄的布置可以是領從蹄式.作為制動蹄促動件的制動楔本身的促動裝置可以是機械式、液壓式或氣壓式.
兩制動蹄端部的圓弧面分別浮支在柱塞3和柱塞6的外端面直槽底面上.柱塞3和6的內端面都是斜面,與支於隔架5兩邊槽內的滾輪4接觸.制動時,輪缸活塞15在液壓作用下推使制動楔13向內移動.後者又使二滾輪一面沿柱塞斜面向內滾動,一面推使二柱塞3和6在制動底板7的孔中外移一定距離,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回位彈簧的作用下各自回位.導向銷1和10用以防止兩柱塞轉動.
10．鼓式制動器小結
以上介紹的各種鼓式制動器各有利弊.就制動效能而言,在基本結構參數和輪缸工作壓力相同的條件下,自增力式制動器由於對摩擦助勢作用利用得最為充分而居首位,以下依次為雙領蹄式、領從蹄式、雙從蹄式.但蹄鼓之間的摩擦系數本身是一個不穩定的因素,隨制動鼓和摩擦片的材料、溫度和表面狀況(如是否沾水、沾油,是否有燒結現象等)的不同可在很大范圍內變化.自增力式制動器的效能對摩擦系數的依賴性最大,因而其效能的熱穩定性最差.
在制動過程中,自增力式制動器制動力矩的增長在某些情況下顯得過於急速.雙向自增力式制動器多用於轎車後輪,原因之一是便於兼充駐車制動器.單向自增力式制動器只用於中、輕型汽車的前輪,因倒車制動時對前輪制動器效能的要求不高.雙從蹄式制動器的制動效能雖然最低,但卻具有最良好的效能穩定性,因而還是有少數華貴轎車為保證制動可靠性而採用(例如英國女王牌轎車).領從蹄制動器發展較早,其效能及效能穩定性均居於中游,且有結構較簡單等優點,故目前仍相當廣泛地用於各種汽車.
三、制動器——盤式制動器
1． 概述
圖D-ZD-13盤式制動器
盤式制動器摩擦副中的旋轉元件是以端面工作的金屬圓盤,被稱為制動盤.其固定元件則有著多種結構型式,大體上可分為兩類.一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊,每個制動器中有2～4個.這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中,總稱為制動鉗.這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器.另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形,制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸,這種制動器稱為全盤式制動器.鉗盤式制動器過去只用作中央制動器,但目前則愈來愈多地被各級轎車和貨車用作車輪制動器.全盤式制動器只有少數汽車(主要是重型汽車)採用為車輪制動器.這里只介紹鉗盤式制動器.鉗盤式制動器又可分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩類.
盤式制動器結構圖
2．定鉗盤式制動器
定鉗盤式制動器的結構示意圖見右圖.跨置在制動盤1上的制動鉗體5固定安裝在車橋6上,它不能旋轉也不能沿制動盤軸線方向移動,其內的兩個活塞2分別位於制動盤1的兩側.制動時,制動油液由制動總泵(制動主缸)經進油口4進入鉗體中兩個相通的液壓腔中,將兩側的制動塊3壓向與車輪固定連接的制動盤1,從而產生制動.
這種制動器存在著以下缺點：油缸較多,使制動鉗結構復雜；油缸分置於制動盤兩側,必須用跨越制動盤的鉗內油道或外部油管來連通,這使得制動鉗的尺寸過大,難以安裝在現代化轎車的輪輞內；熱負荷大時,油缸和跨越制動盤的油管或油道中的制動液容易受熱汽化；若要兼用於駐車制動,則必須加裝一個機械促動的駐車制動鉗.
圖D-ZD-14定鉗盤式制動器示意圖
1.制動盤 2.活塞 3.摩擦塊 4.油口 5.制動鉗體 6.車橋部
3．浮鉗盤式制動器
右圖所示為浮鉗盤式制動器示意圖,制動鉗體2通過導向銷6與車橋7相連,可以相對於制動盤1軸向移動.制動鉗體只在制動盤的內側設置油缸,而外側的制動塊則附裝在鉗體上.制動時,液壓油通過進油口5進入制動油缸,推動活塞4及其上的摩擦塊向右移動,並壓到制動盤上,並使得油缸連同制動鉗體整體沿銷釘向左移動,直到制動盤右側的摩擦塊也壓到制動盤上夾住制動盤並使其制動.
與定鉗盤式制動器相反,浮鉗盤式制動器軸向和徑向尺寸較小,而且制動液受熱汽化的機會較少.此外,浮鉗盤式制動器在兼充行車和駐車制動器的情況下,只須在行車制動鉗油缸附近加裝一些用以推動油缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可.故自70年代以來,浮鉗盤式制動器逐漸取代了定鉗盤式制動器.
圖D-ZD-15浮鉗盤式制動器示意圖
1.制動盤 2.制動鉗體 3.摩擦塊 4.活塞 5.進油口 6.導向銷 7.車橋
4．盤式制動器的特點
盤式制動器與鼓式制動器相比,有以下優點：一般無摩擦助勢作用,因而制動器效能受摩擦系數的影響較小,即效能較穩定；浸水後效能降低較少,而且只須經一兩次制動即可恢復正常；在輸出制動力矩相同的情況下,尺寸和質量一般較小；制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小,不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大；較容易實現間隙自動調整,其他保養修理作業也較簡便.對於鉗盤式制動器而言,因為制動盤外露,還有散熱良好的優點.盤式制動器不足之處是效能較低,故用於液壓制動系統時所需制動促動管路壓力較高,一般要用伺服裝置.
目前,盤式制動器已廣泛應用於轎車,但除了在一些高性能轎車上用於全部車輪以外,大都只用作前輪制動器,而與後輪的鼓式制動器配合,以期汽車有較高的制動時的方向穩定性.在貨車上,盤式制動器也有採用,但離普及還有相當距離.
四、駐車制動機構
按在汽車上安裝位置的不同,駐車制動裝置分中央駐車制動裝置和車輪駐車制動裝置兩類.前者的制動器安裝在傳動軸上,稱為中央制動器；後者和行車制動裝置共用一套制動器,結構簡單緊湊,已在轎車上得到普遍應用.
右圖為一盤鼓組合式制動器.這種制動器將一個作行車制動器的盤式制動器和一個作駐車制動器的鼓式制動器組合在一起.雙作用制動盤2的外緣盤作盤式制動器的制動盤,中間的鼓部作鼓式制動器的制動鼓.
進行駐車制動時,將駕駛室中的手動駐車制動操縱桿拉到制動位置,經一些列杠桿和拉繩傳動,將駐車制動杠桿的下端向前拉,使之繞平頭銷轉動,其中間支點推動制動推桿左移,將前制動蹄推向制動鼓.待前制動蹄壓靠到制動鼓上之後,推桿停止移動,此時制動杠桿繞中間支點繼續轉動.於是制動杠桿的上端向右移動,使後制動蹄壓靠到制動鼓上,施以駐車制動.
解除制動時,將駐車制動操縱桿推回到不制動的位置,制動杠桿在卷繞在拉繩回位彈簧的作用下回位,同時制動蹄回位彈簧將兩制動蹄拉攏.
圖D-ZD-16制動器駐車制動機構
3.頂桿組件 4.制動蹄 5.軸銷 6.駐車制動推桿 7.推桿彈簧 8.拉繩及彈簧 9.制動襯片 10.駐車制動杠桿
五、制動器的間隙自調裝置
制動蹄在不工作的原始位置時,其摩擦片與制動鼓間應有合適的間隙,其設定值由汽車製造廠規定,一般在0.25～0.5mm之間.任何制動器摩擦副中的這一間隙(以下簡稱制動器間隙)如果過小,就不易保證徹底解除制動,造成摩擦副拖磨；過大又將使制動踏板行程太長,以致駕駛員操作不便,也會推遲制動器開始起作用的時刻.但在制動器工作過程中,摩擦片的不斷磨損將導致制動器間隙逐漸增大.情況嚴重時,即使將制動踏板踩到下極限位置,也產生不了足夠的制動力矩.目前,大多數轎車都裝有制動器間隙自調裝置,也有一些載貨汽車仍採用手工調節.
制動器間隙調整是汽車保養和修理中的重要項目,按工作過程不同,可分為一次調準式和階躍式兩種.
右圖是一種設在制動輪缸內的摩擦限位式間隙自調裝置.用以限定不制動時制動蹄的內極限位置的限位摩擦環2,裝在輪缸活塞3內端的環槽中,活塞上的環槽或螺旋槽的寬度大於限位摩擦環厚度.活塞相對於摩擦環的最大軸向位移量即為二者之間的間隙.間隙應等於在制動器間隙為設定的標准值時施行完全制動所需的輪缸活塞行程.
制動時,輪缸活塞外移,若制動器間隙由於各種原因增大到超過設定值,則活塞外移到0時,仍不能實現完全制動,但只要輪缸將活塞連同摩擦環繼續推出,直到實現完全制動.這樣,在解除制動時,制動蹄只能回復到活塞與處於新位置的限位摩擦環接觸為止,即制動器間隙為設定值.
圖D-ZD-17帶摩擦限位環的輪缸
1.制動蹄 2.摩擦環 3.活塞
六、制動傳動裝置
目前,轎車上的制動傳動裝置有機械式和液壓式兩種.
1．機械制動傳動裝置
一般,駐車制動系統的機械傳動裝置組成如右圖所示.駐車制動系統與行車制動系統共用後輪制動器7.施行駐車制動時,駕駛員將駐車制動操縱桿1向上扳起,通過平衡杠桿2將駐車制動操縱纜繩3拉緊,促動兩後輪制動器.由於棘爪的單向作用,棘爪與棘爪齒板嚙合後,操縱桿不能反轉,駐車制動桿系能可靠地被鎖定在制動位置.欲解除制動,須先將操縱桿扳起少許,再壓下操縱桿端頭的壓桿按鈕8,通過棘爪壓桿使棘爪離開棘爪齒板.然後將操縱桿向下推到解除制動位置.使棘爪得以將整個駐車機械制動桿系鎖止在解除制動位置.駐車制動系統必須可靠地保證汽車在原地停駐,這一點只有用機械鎖止方法才能實現,因此駐車制動系統多用機械式傳動裝置.
圖D-ZD-18駐車傳動機構組成示意圖
1.操縱桿 2.平衡杠桿 3.拉繩 4.拉繩調整接頭 5.拉繩支架 6.拉繩固定夾 7.制動器
2．液壓傳動裝置
目前,轎車的行車制動系統都採用了液壓傳動裝置,主要由制動主缸(制動總泵)、液壓管路、後輪鼓式制動器中的制動輪缸(制動分泵)、前輪鉗盤式制動器中的液壓缸等組成,見右圖.主缸與輪缸間的連接油管除用金屬管(銅管)外,還採用特製的橡膠制動軟管.各液壓元件之間及各段油管之間還有各種管接頭.制動前,液壓系統中充滿專門配製的制動液.
踩下制動踏板4,制動主缸5將制動液壓入制動輪缸6和制動鉗2,將制動塊推向制動鼓和制動盤.在制動器間隙消失並開始產生制動力矩時,液壓與踏板力方能繼續增長直到完全制動.此過程中,由於在液壓作用下,油管的彈性膨脹變形和摩擦元件的彈性壓縮變形,踏板和輪缸活塞都可以繼續移動一段距離.放開踏板,制動蹄和輪缸活塞在回位彈簧作用下回位,將制動液壓回主缸.
圖D-ZD-19液壓傳動裝置組成示意圖
1.前輪制動器 2.制動鉗 3.制動管路
4.制動踏板機構 5.制動主缸 6.制動輪缸 7.後輪制動器
七、制動助力器
目前,轎車上廣泛裝用真空助力器作為制動助力器,利用發動機喉管處的真空度來幫助駕駛員操縱制動踏板.根據真空助力膜片的多少,真空助力器分為單膜片式和串聯膜片式兩種.
單膜片式 國產轎車都採用此種型式的真空助力器,如右圖.
工作過程：
1. 真空助力器不工作時(圖a),彈簧15將推桿連同柱塞18推到後極限位置(即真空閥開啟),橡膠閥門9則被彈簧壓緊在空氣閥座上10(即空氣閥關閉).伺服氣室前、後腔經通道A、控制閥腔和通道B互相連通,並與空氣隔絕.在發動機開始工作、且真空單向閥被吸開後,伺服氣室左右兩腔內都產生一定的真空度.
圖D-ZD-20（a) 真空助力器工作原理圖（未工作時）
圖D-ZD-20（b) 真空助力器工作原理圖（中間工作階段）
圖D-ZD-20（c) 真空助力器工作原理圖（充分工作時）
圖D-ZD-20真空助力器工作原理
2. 當制動踏板踩下時,起初氣室膜片座8固定不動,來自踏板機構的操縱力推動控制閥推桿12和控制閥柱塞18相對於膜片座8前移.當柱塞與橡膠反作用盤7之間的間隙消除後,操縱力便經反作用盤7傳給制動主缸推桿2(如下圖).同時,橡膠閥門9隨同控制閥柱塞前移,直到與膜片座8上的真空閥座接觸為止.此時,伺服氣室前後腔隔絕.
3. 控制閥推桿12繼續推動控制閥柱塞前移,到其上的空氣閥座10離開橡膠閥門9一定距離.外界空氣充入伺服氣室後腔(如下圖),使其真空度降低.在此過程中,膜片20與閥座也不斷前移,直到閥門重新與空氣閥座接觸為止.因此在任何一個平衡狀態下,伺服氣室後腔中的穩定真空度與踏板行程成遞增函數關系.
八、氣壓制動系統
以發動機的動力驅動空氣壓縮機作為制動器制動的唯一能源,而駕駛員的體力僅作為控制能源的制動系統稱之為氣壓制動系統.一般裝載質量在8000kg以上的載貨汽車和大客車都使用這種制動裝置.
右圖為一汽車氣壓制動系統示意圖.由發動機驅動的空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）1將壓縮空氣經單向閥4首先輸入濕儲氣罐6,壓縮空氣在濕儲氣罐內冷卻並進行

B. 液壓制動傳動裝置的布置形式

液壓制動傳動裝置有兩種布置方式：單管路液壓制動傳動裝置和雙管路液壓制動傳動裝置。單管路液壓傳動裝置利用一個制動總泵，通過一組相互連接的管路來控制整車的車輪制動，如圖17.1所示。該裝置由制動踏板、推桿、制動總泵、儲液室、制動輪缸、油管等組成。如果單管路液壓制動傳動裝置的任何一個部位漏油，整個系統都會失效。因為可靠性差，現在很少用在汽車上。雙管路液壓傳動裝置採用兩個獨立的液壓系統。當一個液壓系統出現故障時，另一個液壓系統仍然照常工作。雙管路的布置應力求降低一套管路失效時的制動效率，最好保持前後軸橘棚制動力分配比不變，以提高附著利用率，保證車輛良好的操縱性和穩定性。常見的雙管液壓制動裝置有兩種：1.兩套管路，如國產桑塔納和部分進口豐田車，由串聯雙腔制動總泵控制。2.單腔制動總泵，配有安全缸或隔離器，控制兩套管路，如國產NJ1041。雙管路液壓傳動裝置通常採用前後獨立方式和交叉方式布置。1.雙管道前後獨立模式：雙管路前後獨立液壓傳動裝置由軸控制，即兩個軸各有一套控制管路，如圖17所示。該裝置由制動踏板、推桿、雙腔制動主缸、儲液室、制動輪缸、油管等組成。它主要用於後置發動機的後輪驅動車輛，這些車輛嚴重依賴後輪制動。制動時踩下制動踏板，雙腔制動主缸推桿推動主缸前後活塞，使主缸前後腔油壓升高，制動液分開流動。制動前後輪的輪缸，迫使輪缸的活塞在油壓的作用下向外運動，推動制動蹄打開產生制動。當松開制動踏板時，制動蹄和輪缸活塞在回位彈簧的作用下回位，制動液迴流到制動總泵，汽車解除制動。每個制動缸的管路分為控制軸上的車輪制動器和後輪軸。如果其中一個管路失效，另一個管路仍有一定的制動效率，但前後軸制動力分配比被破壞，導致附著利用率下降，制動效率低於50%。2.雙管道穿越模式：雙管路交叉液壓制動傳動裝置是通過兩套管路分別控制前、後輪軸制動器的一個制動輪缸，如圖17所示。它主要用於對前輪制動力依賴性較大的前輪驅動車輛。汽車制動時，如果其中一個管路失效，剩餘的總制動力仍能保持圓氏則正常值的50%。即使正常工作管道中的車輪制動器抱死打滑，故障管道也不會制動。動輪仍能傳遞側向力，前後輪制動力分配達到3.36=1。汽車高速制動時，可以保證後輪不抱死核桐，或者前輪先於後輪抱死，避免制動時後輪失去側向附著力，導致汽車失控，如圖17所示。

C. 液壓式制動傳動裝置

液壓制動傳動裝置類似於離合器液壓控制裝置。它以專用油為介質，將駕駛員施加在制動踏板上的踏板力放大後傳遞給車輪制動器，再將液壓轉化為制動蹄片開口的機械推力，使車輪制動器產生制動效果。它具有結構簡單、制動滯後時間短、無摩擦部件、制動穩定性好、對各種車輪制動器適應性強等優點，因此被廣泛應用於中小型汽車。

液壓傳動裝置的主要部件如下

1.制動主缸

主缸可以將制動踏板輸入的機械力轉化為液壓。大部分制動缸由鑄鐵或合金製成，其中一些與儲油室成一體，形成一個整體的主缸，另一些相互分離，然後通過油管連接，這是一個分離的主缸。分體式總泵的儲油室多採用透明塑料成型，部分配有防濺浮子或低液位報警燈開關。根據工作室的數量，主缸可以分為單室和雙腔。單線液壓制動傳動裝置採用單室主缸，現已淘汰。雙腔制動總泵應用廣泛。下面簡單介紹一下雙腔制動總泵。

1)結構組成

雙腔制動總泵一般是串聯的，如圖17.5所示。主要由主缸、前活塞及回位彈簧、前活塞彈簧座、前活塞杯、限位螺栓、後活塞及杯等組成。主缸體中的工作面精度高、光滑。缸體上有進油孔和補償孔，有兩個活塞。後活塞9為主活塞，右端凹槽與推桿之間有一定間隙。前活塞6位於氣缸中部，將主缸內腔分為前腔B和後腔A兩個工作腔，兩個工作腔分別與前後液壓管路連接，前腔B產生的液壓通過出油口11和管路與後輪制動器連接，後腔A產生的液壓通過出油口10和管路與前輪制動器連接。

2)工作條件

當踩下制動踏板時，推桿推動主活塞9向左移動，直到杯8蓋住補償孔，後腔A內的液壓上升，建立起一定的液壓。一方面，機油通過後機油出口流入前制動管路，另一方面，機油推動前活塞6向左移動。在後腔A中的液壓和彈簧的作用下，前活塞向左移動，前腔B中的壓力也隨之增加。油通過空腔內的出油口進入後制動管路，這樣兩條制動管路制動汽車車輪制動器。

當持續踩下制動踏板時，前腔B和後腔A中的液壓會繼續增大，從而加強前後輪制動器的制動。

當制動器松開時，活塞在彈簧的作用下復位，高壓油從制動管路流回制動總泵。如果活塞復位過快，工作室的容積會迅速增加，油壓會迅速下降。由於管路阻力的影響，制動管路中的油將無法充分迴流到工作腔，從而在工作腔內形成一定的真空度，這樣儲液腔內的油將通過進油口和活塞上的軸向孔將墊片和杯體推入工作腔內。當活塞完全復位時，補償孔打開，制動管路中迴流到工作室的多餘油通過I補償孔流回儲液室。

如果連接到前室B的制動管路損壞漏油，踩下制動踏板時，只有後室A能積聚一定的液壓，但前室B中沒有液壓，此時，在液壓壓差的作用下，前活塞6迅速被推向底部，直到接觸到油缸的頂部。前活塞被推到底部後，後室A的液壓可能會上升到制動所需的值。

如果連接到後室A的制動管路損壞漏油，當踩下制動踏板時，起初只有主活塞9向前移動，但前活塞6不能被推動，因此後室A中的液壓無法建立。然而，當主活塞的頂部接觸前活塞6時，推桿的力可以推動前活塞，從而可以在前室中建立液壓。

可以看出，在雙管路液壓系統中，當任何一條管路損壞漏油時，另一條仍能工作，只是增加了所需的管路。

上海 桑塔納 （ 查成交價 | 車型詳解 ）使用的制動總泵也是串聯雙腔制動總泵。主缸用兩個螺母連接在真空助力器前面，主缸上有兩個橡膠頭與儲液罐連接。制動液通過進油孔供應至前後工作室。主缸前後有兩個對稱的M10 X1 出油螺孔，相互成100度角，通過制動管路與四輪制動器的輪缸交叉布置連接。

當踏板松開時，活塞和推桿分別在回位彈簧的作用下回到初始位置。由於回程速度快，在制動管路中很容易生成 tru e空。因此，前活塞和後活塞的頭部有三個l.4毫米的小孔，相互間隔120度，制動液可以通過小孔流回兩個工作室，從而減少負壓。

為了保證主缸活塞完全回位，推桿與制動主缸活塞之間有一定的間隙，這種間隙體現在制動踏板的行程上，稱為制動踏板自由行程。

制動踏板的自由行程對制動效果和行車安全有很大影響。如果自由行程過大，制動踏板有效行程減小，制動過晚，導致制動不良或失效。如果自由行程過小或過小，剎車不能及時完全釋放，造成剎車拖滯，加速剎車磨損，影響動力傳遞效率，增加汽車油耗。

制動踏板的自由行程可以通過推桿的長度來調節。

2.制動輪缸

制動輪缸將來自主缸的液壓轉換成機械推力，以打開制動蹄。由於車輪制動器的結構不同，輪缸的數量和結構也不同，通常分為雙活塞制動輪缸和單活塞制動輪缸。

1)雙活塞制動輪缸

雙活塞制動輪缸的結構如圖17所示。6.缸體用螺栓固定在制動底板上。氣缸里有兩個塞子。具有相對切削刃的密封杯分別被彈簧壓靠在兩個活塞上，以保持杯之間的進油孔暢通。防護罩用於防止灰塵和濕氣進入氣缸。2)單活塞制動輪缸

單活塞制動輪缸的結構如圖17所示。7.頂塊壓在單活塞制動輪缸活塞外端凸台孔內的制動蹄上端。排氣閥安裝在缸體上方，用於排出氣體。為了減小軸向尺寸，安裝在活塞導向面上的橡膠圈用於密封液腔，進油間隙由活塞端面的凸台保持。

單活塞制動輪缸多用於單向助力平衡輪制動器，目前趨於淘汰。

單活塞制動輪缸的活塞直徑大於主缸的直徑，並且與前後軸上的實際負載分布成比例。這樣，作用在前制動器和後輪軸制動器上的制動力應該是踏板力和制動踏板杠桿與活塞直徑之比。3.制動管路

制動管路用於輸送和承受一定壓力的制動液。制動管路有兩種:金屬管和橡膠管。由於主缸和輪缸的相對位置經常變化，除了金屬管外，有些制動管有相對運動的截面，用高強度橡膠管連接。

4.制動液

要求制動液具有冰點低、高溫老化低、流動性好的特點。制動液對普通金屬和橡膠有腐蝕性，制動系統中所有與制動液接觸的零件都由耐腐蝕材料製成。因此，為了保證可靠的制動性能，在修理和更換相關零件時，必須使用原裝零件或認證零件。桑塔納用的制動液是D0T4。 @2019

D. 車輛制動是什麼意思

車輛來制動是指在行車過程中，采自用行車制動，也就是腳剎。便於在前進的過程中減速停車。不單是使汽車減慢速度或保持不動。
車輛制動作用是使行駛中的汽車按駕駛員的需求減速及至停車，按照需要使汽車減速或在最短距離內停車，使車輛在下坡時保持穩定的車速。

一般來說汽車制動系統包括行車制動裝置和停車制動裝置兩套獨立的裝置。其中行車制動裝置是由駕駛員用腳來操縱的，故又稱腳制動裝置。停車制動裝置是由駕駛員用手操縱的，故又稱手制動裝置。

(4)車輛制動裝置課程設計擴展閱讀

行車制動裝置的功用是使正在行駛中的汽車減速或在最短的距離內停車。而停車制動裝置的功用是使已經停在各種路面上的汽車保持不動。

但是，有時在緊急情況下，兩種制動裝置可同時使用而增加汽車制動的效果。有些特殊用途的汽車和經常在山區行駛的汽車，長期而又頻繁地制動將導致行車制動裝置過熱，因此在這些汽車上往往增設各種不同型式的輔助制動裝置，以便在下坡時穩定車速。

E. 火車的剎車系統是怎樣構造的

火車制動 列車制動就是人為地制止列車的運動，包括使它減速，不加速或停止運行。對已制動的列車或機車解除或減弱其制動作用，則稱為「緩解」。為施行制動和緩解而安裝在列車上的一整套設備，總稱為列車「制動裝置」。「制動」和「制動裝置」俗稱為「閘」。施行制動常簡稱為「上閘」或「下閘」，施行緩解則簡稱為「松閘」。 「列車制動裝置」包括機車制動裝置和車輛制動裝置。不同的是，機車除了具有像車輛一樣使它自己制動和緩解的設備外，還具有操縱全列車制動作用的設備。 在介紹制動裝置前，先談談列車制動方式： 列車制動在操縱上按用途可分為「常用制動」和「緊急制動」兩種。在正常情況下為調節或控制列車速度包括進站停車所施行的制動，稱為「常用制動」，它的特點是作用比較緩和而且制動力可以調節。在緊急情況下為使列車盡快停住所施行的制動，稱為「緊急制動」（也稱為「非常制動」），它的特點是作用比較迅猛而且要把列車制動能力全部用上。 從施行制動的瞬間起，到列車速度降為零的瞬間止，列車駛過的距離，稱為制動距離。這是綜合反映列車制動裝置性能和效果的主要技術指標。列車重量越大，運行速度越高，就越不容易在短時間、短距離內停下來。那麼，列車的運行速度與制動距離之間是什麼關系呢？假如一列由15節車廂組成的列車運行時速在50公里時，它實施制動後，可以在130米內停下來；當時速增加到70公里時，它要向前行駛250米才能停下來；當列車速度達到每小時100公里時，它的制動距離要570米；而當列車速度高達120公里時，制動距離就要超過800米。由此可見，列車速度提高一倍，制動距離要增加三倍以上。然而，我國現行的《鐵路技術管理規程》規定，「列車在任何鐵路坡道上的緊急制動距離，規定為800 m」。這就是說，要想提高列車速度，必須採用更先進的制動裝置。 目前，鐵路機車車輛採用的制動方式最普遍的是閘瓦制動。用鑄鐵或其他材料製成的瓦狀制動塊，在制動時抱緊車輪踏面，通過摩擦使車輪停止轉動。在這一過程中，制動裝置要將巨大的動能轉變為熱能消散於大氣之中。而這種制動效果的好壞，卻主要取決於摩擦熱能的消散能力。使用這種制動方式時，閘瓦摩擦面積小，大部分熱負荷由車輪來承擔。列車速度越高，制動時車輪的熱負荷也越大。如用鑄鐵閘瓦，溫度可使閘瓦熔化；即使採用較先進的合成閘瓦，溫度也會高達400~450℃。當車輪踏面溫度增高到一定程度時，就會使踏面磨耗、裂紋或剝離，既影響使用壽命也影響行車安全。可見，傳統的踏面閘瓦制動適應不了高速列車的需要。於是一種新型的制動裝置——盤形制動應運而生。 盤形制動，它是在車軸上或在車輪輻板側面安裝制動盤，用制動夾鉗使以合成材料製成的兩個閘片緊壓制動盤側面，通過摩擦產生制動力，使列車停止前進。由於作用力不在車輪踏面上，盤形制動可以大大減輕車輪踏面的熱負荷和機械磨耗。另外製動平穩，幾乎沒有雜訊。盤形制動的摩擦面積大，而且可以根據需要安裝若干套，制動效果明顯高於鑄鐵閘瓦，尤其適用於時速120公里以上的高速列車，這正是各國普遍採用盤形制動的原因所在。但不足的是車輪踏面沒有閘瓦的磨刮，將使輪軌粘著惡化；制動盤使簧下重量及沖擊振動增大，運行中消耗牽引功率。 鐵路機車車輛制動機按制動原動力和操縱控制方式的不同，可分為：手制動機、空氣制動機、電空制動機、電磁製動機和真空制動機。 手制動機是以人力為制動原動力，以手輪的轉動方向和手力大小來操縱控制。構造簡單，費用低廉，是鐵路歷史上使用最久遠，生命力最頑強的制動機。鐵路發展初期，機車車輛上只有這種制動機，每車或幾個車配備一名制動員，按司機笛聲號令協同操縱，由於制動力弱，動作緩慢，不便於司機直接操縱，所以很快就被非人力制動機取而代之，手制動機成為輔助的備用制動機。 空氣制動機是以壓力空氣作為制動原動力，以改變壓力空氣的壓強來操縱控制。制動力大，操縱控制就靈敏便利。我國鐵路習慣把壓力空氣簡稱為「風」，把空氣制動機簡稱為「風閘」。空氣制動機又分直通式和自動式兩大類，直通式空氣制動機已不再採用。 自動式空氣制動機的特點是列車管排氣（減壓）時制動缸充氣（增壓），發生緩解。優點是，當列車發生分離事故，制動軟管被拉斷時，列車管風壓急劇下降，三通閥活塞自動而迅速地移動到制動位，故列車能自動迅速制動直至停車。這不僅提高了列車運行安全性，而且列車前後部開始制動作用的時間差小，即制動和緩解的—致性較好，適用於編組較長的列車；因此在世界各國鐵路上得到最廣泛的應用。 電空制動機是電控空氣制動機的簡稱，是在空氣制動機的基礎上加裝電磁閥等電氣控制部件而形成的。它的特點是制動作用的操縱控制用「電控」，但制動作用原動力還是壓力空氣．而且，在制動機的電控因故失靈時，它仍可實行「氣控」（空氣壓強控制），臨時變成空氣制動機。在列車速度很高或編組很長，空氣制動機難以滿足要求時，採用電空制動機可以大大改善列車前後部制動和緩解作用的一致性，顯著減輕列車縱向沖擊，並縮短制動距離，世界上許多高速列車都採用了電空制動機，我國廣深線准高速旅客列車和某些干線的提速客車也採用了電空制動機。 還有一種真空制動機，它的特點是以大氣為原動力，以改變「真空度」來操縱控制。當制動閥手柄置於緩解位時，真空泵與列車管連通、列車管和制動缸內的空氣都被抽走，列車管和制動缸內上下兩方都保持高度真空，活塞因自重落下，活塞桿向外伸出。當制動閥手柄置於制動位時，列車管與大氣相通，大氣進入列車管和制動缸活塞下方。由於抽氣完成時球形止回閥已落下處於關閉狀態，大氣壓力只能將它壓住而不能使閥口開放，故大氣不能進入活塞上方。活塞上下的壓差推動活塞上移，活塞桿縮向缸內而發生制動作用。真空制動機在非人力制動機中構造較簡單，價格較便宜，維修也較方便。但是，由於大氣壓強本身有限，「絕對真空」又很難達到，而且，需要較大的制動缸和較粗的列車管，所以，有些釆用真空制動的鐵路，隨著牽引重量和運行速度的提高，已經或正在向空氣制動過渡。 所謂的「機車風壓」和「尾部風壓」，實際上就是機車的總風缸和車輛的作用風缸的風壓。一般來說客車的風壓為600Kpa，也就是相當於用600Kpa的風壓頂住制動裝置，在閘瓦與車輪的踏面保持縫隙，這樣列車才可以前進。而需要制動的時候，司機撩大閘，減少40Kpa表現為列車減速，減少160Kpa時通過制動裝置作用，閘瓦緊緊抱住車輪踏面，即停車。一般來說：列車起動後越過出站信號機或列車在區間停車再開，以及尾部風壓異常時，運轉車長應主動呼叫列車司機，運轉車長：××次尾部風壓××Kpa。列車司機：××次尾部風壓××Kpa，司機明白。列車進入長大下坡道前或實行列車制動試驗後，列車司機應主動呼叫運轉車長。列車司機：××次車長，機車風壓××Kpa。運轉車長：××次尾部風壓××Kpa。列車司機：××次尾部風壓××Kpa，司機明白