车辆制动装置课程设计

A. 车轮制动器的基本结构

汽车上用以使外界(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统称为制动系统.其作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定.
对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力,而这些外力的大小都是随机的、不可控制的,因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能.
一、制动系统概述
1.制动系可分为如下几类：
(1) 按制动系统的作用 制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等.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.
(2) 制动操纵能源 制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等.以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统.
(3) 按制动能量的传输方式 制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等.同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统.
2.制动系统的一般工作原理
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.
可用右图所示的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.
图D-ZD-01制动系统工作原理示意图
1.制动踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5.油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.摩擦片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动蹄回位弹簧
3.轿车典型制动系统的组成
右图给出了一种轿车典型制动系统的组成示意图,可以看出,制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成.
(1) 制动操纵机构 产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件,如图中的2、3、4、6,以及制动轮缸和制动管路.
(2) 制动器 产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件.汽车上常用的制动器都是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,称为摩擦制动器.它有鼓式制动器和盘式制动器两种结构型式.
图D-ZD-02 轿车典型制动系统组成示意图
1.前轮盘式制动器 2.制动总泵 3.真空助力器 4.制动踏板机构 5.后轮鼓式制动器 6.制动组合阀 7.制动警示灯
二、制动器——鼓式制动器
1. 概述
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.
2．领从蹄式制动器
增势与减势作用 右图为领从蹄式制动器示意图,设汽车前进时制动鼓旋转方向(这称为制动鼓正向旋转)如图中箭头所示.沿箭头方向看去,制动蹄1的支承点3在其前端,制动轮缸6所施加的促动力作用于其后端,因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同.具有这种属性的制动蹄称为领蹄.与此相反,制动蹄2的支承点4在后端,促动力加于其前端,其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反.具有这种属性的制动蹄称为从蹄.当汽车倒驶,即制动鼓反向旋转时,蹄1变成从蹄,而蹄2则变成领蹄.这种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即称为领从蹄式制动器.
图D-ZD-03领从蹄式制动器示意图
l.领蹄 2.从蹄 3、4.支点 5.制动鼓 6.制动轮缸
图D-ZD-04领从蹄式制动器受力示意图
如右图,制动时两活塞施加的促动力是相等的.制动时,领蹄1和从蹄2在促动力FS的作用下,分别绕各自的支承点3和4旋转到紧压在制动鼓5上.旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着法向反力N1和N2,以及相应的切向反力T1和T2,两蹄上的这些力分别为各自的支点3和4的支点反力Sl和S2所平衡.可见,领蹄上的切向合力Tl所造成的绕支点3的力矩与促动力FS所造成的绕同一支点的力矩是同向的.所以力T1的作用结果是使领蹄1在制动鼓上压得更紧从而力T1也更大.这表明领蹄具有“增势”作用.相反,从蹄具有“减势”作用.故二制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等.倒车制动时,虽然蹄2变成领蹄,蹄1变成从蹄,但整个制动器的制动效能还是同前进制动时一样.
在领从式制动器中,两制动蹄对制动鼓作用力N1’和N2’的大小是不相等的,因此在制动过程中对制动鼓产生一个附加的径向力.凡制动鼓所受来自二蹄的法向力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器.
3．单向双领蹄式制动器
在制动鼓正向旋转时,两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器,其结构示意图如右图所示.
双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构上主要有两点不相同,一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个单活塞式轮缸,而领从蹄式制动器的两蹄共用一个双活塞式轮缸；二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心对称的,而领从蹄式制动器中的制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是轴对称布置的.
图D-ZD-05双领蹄式制动器受力示意图
1. 制动轮缸 2.制动蹄 3.支承销 4.制动鼓
4．双向双领蹄式制动器
无论是前进制动还是倒车制动,两制动蹄都是领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器,图5-42是其结构示意图器.与领从蹄式制动器相比,双向双领蹄式制动器在结构上有三个特点,一是采用两个双活塞式制动轮缸；二是两制动蹄的两端都采用浮式支承,且支点的周向位置也是浮动的；三是制动底板上的所有固定元件,如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对的,而且既按轴对称、又按中心对称布置.
图D-ZD-06双向双领蹄式制动器示意图
1.制动轮缸 2.制动蹄 3.制动鼓
右图是一种双向双领蹄式制动器的具体结构.在前进制动时,所有的轮缸活塞8都在液压作用下向外移动,将两制动蹄6和11压靠到制动鼓1上.在制动鼓的摩擦力矩作用下,两蹄都绕车轮中心O朝箭头所示的车轮旋转方向转动,将两轮缸活塞外端的支座7推回,直到顶靠到轮缸端面为止.此时两轮缸的支座7成为制动蹄的支点,制动器的工作情况便同图5-41所示的制动器一样.
倒车制动时,摩擦力矩的方向相反,使两制动蹄绕车轮中心O逆箭头方向转过一个角度,将可调支座10连同调整螺母9一起推回原位,于是两个支座10便成为蹄的新支承点.这样,每个制动蹄的支点和促动力作用点的位置都与前进制动时相反,其制动效能同前进制动时完全一样.
图D-ZD-07 双向双领蹄式制动器
5．双从蹄式制动器
前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器,其结构示意图见图5-44.这种制动器与双领蹄式制动器结构很相似,二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相对运动方向不同.虽然双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器,但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小,即具有良好的制动效能稳定性.
双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的.如果间隙调整正确,则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡,不会对轮毂轴承造成附加径向载荷.因此,这三种制动器都属于平衡式制动器.
图D-ZD-08 双从蹄式制动器示意图
1.支承销 2.制动蹄 3.制动轮缸 4.制动鼓
6．单向自增力式制动器
单向自增力式制动器的结构原理见右图.第一制动蹄1和第二制动蹄2的下端分别浮支在浮动的顶杆6的两端.
汽车前进制动时,单活塞式轮缸将促动力FS1加于第一蹄,使其上压靠到制动鼓3上.第一蹄是领蹄,并且在各力作用下处于平衡状态.顶杆6是浮动的,将与力S1大小相等、方向相反的促动力FS2施于第二蹄.故第二蹄也是领蹄.作用在第一蹄上的促动力和摩擦力通过顶杆传到第二蹄上,形成第二蹄促动力FS2.对制动蹄1进行受力分析可知,FS2>FS1.此外,力FS2对第二蹄支承点的力臂也大于力FS1对第一蹄支承的力臂.因此,第二蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩.倒车制动时,第一蹄的制动效能比一般领蹄的低得多,第二蹄则因未受促动力而不起制动作用.
图D-ZD-09单向自增力式制动器
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
右图为一种单向自增力式制动器的具体结构.第一蹄1和第二蹄6的上端被各自的回位弹簧2拉拢,并以铆于腹板上端两侧的夹板3的内凹弧面支靠着支承销4.两蹄的下端分别浮支在可调顶杆两端的直槽底面上,并用弹簧8拉紧.受法向力较大的第二蹄摩擦片的面积做得比第一蹄的大,使两蹄的单位压力相近.
在制动鼓尺寸和摩擦系数相同的条件下,单向自增力式制动器的前进制动效能不仅高于领从蹄式制动器,而且高于双领蹄式制动器.倒车时整个制动器的制动效能比双从蹄式制动器的效能还低.
图D-ZD-10单向自增力式制动器
1.第一制动蹄 2.制动蹄回位弹簧 3.夹板 4.支承销 5.制动鼓 6.第二制动蹄 7.可调顶杆体 8.拉紧弹簧 9.调整螺钉 10.顶杆套 11.制动轮
7．双向自增力式制动器
双向自增力式制动器的结构原理如图5-47所示.其特点是制动鼓正向和反向旋转时均能借蹄鼓间的摩擦起自增力作用.它的结构不同于单向自增力式之处主要是采用双活塞式制动轮缸4,可向两蹄同时施加相等的促动力FS.制动鼓正向(如箭头所示)旋转时,前制动蹄1为第一蹄,后制动蹄3为第二蹄；制动鼓反向旋转时则情况相反.由图可见,在制动时,第一蹄只受一个促动力FS而第二蹄则有两个促动力FS和S,且S＞FS.考虑到汽车前进制动的机会远多于倒车制动,且前进制动时制动器工作负荷也远大于倒车制动,故后蹄3的摩擦片面积做得较大.
图D-ZD-11双向自增力式制动器示意图
1. 前制动蹄 2.顶杆 3.后制动蹄 4.轮缸 5.支撑销
图D-ZD-12双向自增力式制动器实物
右图所示的制动器即属于双向自增力式制动器.不制动时,两制动蹄和的上端在回位弹簧的作用下浮支在支承销上,两制动蹄的下端在拉簧的作用下浮支在浮动的顶杆两端的凹槽中.汽车前进制动时,制动轮缸(图中未画出)的两活塞向两端顶出,使前后制动蹄离开支承销并压紧到制动鼓上,于是旋转着的制动鼓与两制动蹄之间产生摩擦作用.由于顶杆是浮动的,前后制动蹄及顶杆沿制动鼓的旋转方向转过一个角度,直到后制动蹄的上端再次压到支承销上.此时制动轮缸促动力进一步增大.由于从蹄受顶杆的促动力大于轮缸的促动力,从蹄上端不会离开支承销.汽车倒车制动时,制动器的工作情况与上述相反.
8．凸轮式制动器
目前,所有国产汽车及部分外国汽车的气压制动系统中,都采用凸轮促动的车轮制动器,而且大多设计成领从蹄式.
图D-ZD-22 凸轮式制动器
右图为一凸轮式前轮制动器.制动时,制动调整臂在制动气室6的推杆作用下,带动凸轮轴转动,使得两制动蹄压靠到制动鼓上而制动.由于凸轮轮廓的中心对称性及两蹄结构和安装的轴对称性,凸轮转动所引起的两蹄上相应点的位移必然相等.
这种由轴线固定的凸轮促动的领从蹄式制动器是一种等位移式制动器,制动鼓对制动蹄的摩擦使得领蹄端部力图离开制动凸轮,从蹄端部更加靠紧凸轮.因此,尽管领蹄有助势作用,从蹄有减势作用,但对等位移式制动器而言,正是这一差别使得制动效能高的领蹄的促动力小于制动效能低的从蹄的促动力,从而使得两蹄的制动力矩相等.
9．楔式制动器
楔式制动器中两蹄的布置可以是领从蹄式.作为制动蹄促动件的制动楔本身的促动装置可以是机械式、液压式或气压式.
两制动蹄端部的圆弧面分别浮支在柱塞3和柱塞6的外端面直槽底面上.柱塞3和6的内端面都是斜面,与支于隔架5两边槽内的滚轮4接触.制动时,轮缸活塞15在液压作用下推使制动楔13向内移动.后者又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动,一面推使二柱塞3和6在制动底板7的孔中外移一定距离,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回位弹簧的作用下各自回位.导向销1和10用以防止两柱塞转动.
10．鼓式制动器小结
以上介绍的各种鼓式制动器各有利弊.就制动效能而言,在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下,自增力式制动器由于对摩擦助势作用利用得最为充分而居首位,以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式.但蹄鼓之间的摩擦系数本身是一个不稳定的因素,随制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况(如是否沾水、沾油,是否有烧结现象等)的不同可在很大范围内变化.自增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大,因而其效能的热稳定性最差.
在制动过程中,自增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显得过于急速.双向自增力式制动器多用于轿车后轮,原因之一是便于兼充驻车制动器.单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮,因倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高.双从蹄式制动器的制动效能虽然最低,但却具有最良好的效能稳定性,因而还是有少数华贵轿车为保证制动可靠性而采用(例如英国女王牌轿车).领从蹄制动器发展较早,其效能及效能稳定性均居于中游,且有结构较简单等优点,故目前仍相当广泛地用于各种汽车.
三、制动器——盘式制动器
1． 概述
图D-ZD-13盘式制动器
盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘,被称为制动盘.其固定元件则有着多种结构型式,大体上可分为两类.一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块,每个制动器中有2～4个.这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中,总称为制动钳.这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器.另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形,制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触,这种制动器称为全盘式制动器.钳盘式制动器过去只用作中央制动器,但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器.全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器.这里只介绍钳盘式制动器.钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类.
盘式制动器结构图
2．定钳盘式制动器
定钳盘式制动器的结构示意图见右图.跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上,它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动,其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧.制动时,制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中,将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1,从而产生制动.
这种制动器存在着以下缺点：油缸较多,使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧,必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通,这使得制动钳的尺寸过大,难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时,油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动,则必须加装一个机械促动的驻车制动钳.
图D-ZD-14定钳盘式制动器示意图
1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.油口 5.制动钳体 6.车桥部
3．浮钳盘式制动器
右图所示为浮钳盘式制动器示意图,制动钳体2通过导向销6与车桥7相连,可以相对于制动盘1轴向移动.制动钳体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.制动时,液压油通过进油口5进入制动油缸,推动活塞4及其上的摩擦块向右移动,并压到制动盘上,并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动,直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动.
与定钳盘式制动器相反,浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小,而且制动液受热汽化的机会较少.此外,浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下,只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可.故自70年代以来,浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器.
图D-ZD-15浮钳盘式制动器示意图
1.制动盘 2.制动钳体 3.摩擦块 4.活塞 5.进油口 6.导向销 7.车桥
4．盘式制动器的特点
盘式制动器与鼓式制动器相比,有以下优点：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；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；在输出制动力矩相同的情况下,尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小,不会象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；较容易实现间隙自动调整,其他保养修理作业也较简便.对于钳盘式制动器而言,因为制动盘外露,还有散热良好的优点.盘式制动器不足之处是效能较低,故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高,一般要用伺服装置.
目前,盘式制动器已广泛应用于轿车,但除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以外,大都只用作前轮制动器,而与后轮的鼓式制动器配合,以期汽车有较高的制动时的方向稳定性.在货车上,盘式制动器也有采用,但离普及还有相当距离.
四、驻车制动机构
按在汽车上安装位置的不同,驻车制动装置分中央驻车制动装置和车轮驻车制动装置两类.前者的制动器安装在传动轴上,称为中央制动器；后者和行车制动装置共用一套制动器,结构简单紧凑,已在轿车上得到普遍应用.
右图为一盘鼓组合式制动器.这种制动器将一个作行车制动器的盘式制动器和一个作驻车制动器的鼓式制动器组合在一起.双作用制动盘2的外缘盘作盘式制动器的制动盘,中间的鼓部作鼓式制动器的制动鼓.
进行驻车制动时,将驾驶室中的手动驻车制动操纵杆拉到制动位置,经一些列杠杆和拉绳传动,将驻车制动杠杆的下端向前拉,使之绕平头销转动,其中间支点推动制动推杆左移,将前制动蹄推向制动鼓.待前制动蹄压靠到制动鼓上之后,推杆停止移动,此时制动杠杆绕中间支点继续转动.于是制动杠杆的上端向右移动,使后制动蹄压靠到制动鼓上,施以驻车制动.
解除制动时,将驻车制动操纵杆推回到不制动的位置,制动杠杆在卷绕在拉绳回位弹簧的作用下回位,同时制动蹄回位弹簧将两制动蹄拉拢.
图D-ZD-16制动器驻车制动机构
3.顶杆组件 4.制动蹄 5.轴销 6.驻车制动推杆 7.推杆弹簧 8.拉绳及弹簧 9.制动衬片 10.驻车制动杠杆
五、制动器的间隙自调装置
制动蹄在不工作的原始位置时,其摩擦片与制动鼓间应有合适的间隙,其设定值由汽车制造厂规定,一般在0.25～0.5mm之间.任何制动器摩擦副中的这一间隙(以下简称制动器间隙)如果过小,就不易保证彻底解除制动,造成摩擦副拖磨；过大又将使制动踏板行程太长,以致驾驶员操作不便,也会推迟制动器开始起作用的时刻.但在制动器工作过程中,摩擦片的不断磨损将导致制动器间隙逐渐增大.情况严重时,即使将制动踏板踩到下极限位置,也产生不了足够的制动力矩.目前,大多数轿车都装有制动器间隙自调装置,也有一些载货汽车仍采用手工调节.
制动器间隙调整是汽车保养和修理中的重要项目,按工作过程不同,可分为一次调准式和阶跃式两种.
右图是一种设在制动轮缸内的摩擦限位式间隙自调装置.用以限定不制动时制动蹄的内极限位置的限位摩擦环2,装在轮缸活塞3内端的环槽中,活塞上的环槽或螺旋槽的宽度大于限位摩擦环厚度.活塞相对于摩擦环的最大轴向位移量即为二者之间的间隙.间隙应等于在制动器间隙为设定的标准值时施行完全制动所需的轮缸活塞行程.
制动时,轮缸活塞外移,若制动器间隙由于各种原因增大到超过设定值,则活塞外移到0时,仍不能实现完全制动,但只要轮缸将活塞连同摩擦环继续推出,直到实现完全制动.这样,在解除制动时,制动蹄只能回复到活塞与处于新位置的限位摩擦环接触为止,即制动器间隙为设定值.
图D-ZD-17带摩擦限位环的轮缸
1.制动蹄 2.摩擦环 3.活塞
六、制动传动装置
目前,轿车上的制动传动装置有机械式和液压式两种.
1．机械制动传动装置
一般,驻车制动系统的机械传动装置组成如右图所示.驻车制动系统与行车制动系统共用后轮制动器7.施行驻车制动时,驾驶员将驻车制动操纵杆1向上扳起,通过平衡杠杆2将驻车制动操纵缆绳3拉紧,促动两后轮制动器.由于棘爪的单向作用,棘爪与棘爪齿板啮合后,操纵杆不能反转,驻车制动杆系能可靠地被锁定在制动位置.欲解除制动,须先将操纵杆扳起少许,再压下操纵杆端头的压杆按钮8,通过棘爪压杆使棘爪离开棘爪齿板.然后将操纵杆向下推到解除制动位置.使棘爪得以将整个驻车机械制动杆系锁止在解除制动位置.驻车制动系统必须可靠地保证汽车在原地停驻,这一点只有用机械锁止方法才能实现,因此驻车制动系统多用机械式传动装置.
图D-ZD-18驻车传动机构组成示意图
1.操纵杆 2.平衡杠杆 3.拉绳 4.拉绳调整接头 5.拉绳支架 6.拉绳固定夹 7.制动器
2．液压传动装置
目前,轿车的行车制动系统都采用了液压传动装置,主要由制动主缸(制动总泵)、液压管路、后轮鼓式制动器中的制动轮缸(制动分泵)、前轮钳盘式制动器中的液压缸等组成,见右图.主缸与轮缸间的连接油管除用金属管(铜管)外,还采用特制的橡胶制动软管.各液压元件之间及各段油管之间还有各种管接头.制动前,液压系统中充满专门配制的制动液.
踩下制动踏板4,制动主缸5将制动液压入制动轮缸6和制动钳2,将制动块推向制动鼓和制动盘.在制动器间隙消失并开始产生制动力矩时,液压与踏板力方能继续增长直到完全制动.此过程中,由于在液压作用下,油管的弹性膨胀变形和摩擦元件的弹性压缩变形,踏板和轮缸活塞都可以继续移动一段距离.放开踏板,制动蹄和轮缸活塞在回位弹簧作用下回位,将制动液压回主缸.
图D-ZD-19液压传动装置组成示意图
1.前轮制动器 2.制动钳 3.制动管路
4.制动踏板机构 5.制动主缸 6.制动轮缸 7.后轮制动器
七、制动助力器
目前,轿车上广泛装用真空助力器作为制动助力器,利用发动机喉管处的真空度来帮助驾驶员操纵制动踏板.根据真空助力膜片的多少,真空助力器分为单膜片式和串联膜片式两种.
单膜片式 国产轿车都采用此种型式的真空助力器,如右图.
工作过程：
1. 真空助力器不工作时(图a),弹簧15将推杆连同柱塞18推到后极限位置(即真空阀开启),橡胶阀门9则被弹簧压紧在空气阀座上10(即空气阀关闭).伺服气室前、后腔经通道A、控制阀腔和通道B互相连通,并与空气隔绝.在发动机开始工作、且真空单向阀被吸开后,伺服气室左右两腔内都产生一定的真空度.
图D-ZD-20（a) 真空助力器工作原理图（未工作时）
图D-ZD-20（b) 真空助力器工作原理图（中间工作阶段）
图D-ZD-20（c) 真空助力器工作原理图（充分工作时）
图D-ZD-20真空助力器工作原理
2. 当制动踏板踩下时,起初气室膜片座8固定不动,来自踏板机构的操纵力推动控制阀推杆12和控制阀柱塞18相对于膜片座8前移.当柱塞与橡胶反作用盘7之间的间隙消除后,操纵力便经反作用盘7传给制动主缸推杆2(如下图).同时,橡胶阀门9随同控制阀柱塞前移,直到与膜片座8上的真空阀座接触为止.此时,伺服气室前后腔隔绝.
3. 控制阀推杆12继续推动控制阀柱塞前移,到其上的空气阀座10离开橡胶阀门9一定距离.外界空气充入伺服气室后腔(如下图),使其真空度降低.在此过程中,膜片20与阀座也不断前移,直到阀门重新与空气阀座接触为止.因此在任何一个平衡状态下,伺服气室后腔中的稳定真空度与踏板行程成递增函数关系.
八、气压制动系统
以发动机的动力驱动空气压缩机作为制动器制动的唯一能源,而驾驶员的体力仅作为控制能源的制动系统称之为气压制动系统.一般装载质量在8000kg以上的载货汽车和大客车都使用这种制动装置.
右图为一汽车气压制动系统示意图.由发动机驱动的空气压缩机（以下简称空压机）1将压缩空气经单向阀4首先输入湿储气罐6,压缩空气在湿储气罐内冷却并进行

B. 液压制动传动装置的布置形式

液压制动传动装置有两种布置方式：单管路液压制动传动装置和双管路液压制动传动装置。单管路液压传动装置利用一个制动总泵，通过一组相互连接的管路来控制整车的车轮制动，如图17.1所示。该装置由制动踏板、推杆、制动总泵、储液室、制动轮缸、油管等组成。如果单管路液压制动传动装置的任何一个部位漏油，整个系统都会失效。因为可靠性差，现在很少用在汽车上。双管路液压传动装置采用两个独立的液压系统。当一个液压系统出现故障时，另一个液压系统仍然照常工作。双管路的布置应力求降低一套管路失效时的制动效率，最好保持前后轴橘棚制动力分配比不变，以提高附着利用率，保证车辆良好的操纵性和稳定性。常见的双管液压制动装置有两种：1.两套管路，如国产桑塔纳和部分进口丰田车，由串联双腔制动总泵控制。2.单腔制动总泵，配有安全缸或隔离器，控制两套管路，如国产NJ1041。双管路液压传动装置通常采用前后独立方式和交叉方式布置。1.双管道前后独立模式：双管路前后独立液压传动装置由轴控制，即两个轴各有一套控制管路，如图17所示。该装置由制动踏板、推杆、双腔制动主缸、储液室、制动轮缸、油管等组成。它主要用于后置发动机的后轮驱动车辆，这些车辆严重依赖后轮制动。制动时踩下制动踏板，双腔制动主缸推杆推动主缸前后活塞，使主缸前后腔油压升高，制动液分开流动。制动前后轮的轮缸，迫使轮缸的活塞在油压的作用下向外运动，推动制动蹄打开产生制动。当松开制动踏板时，制动蹄和轮缸活塞在回位弹簧的作用下回位，制动液回流到制动总泵，汽车解除制动。每个制动缸的管路分为控制轴上的车轮制动器和后轮轴。如果其中一个管路失效，另一个管路仍有一定的制动效率，但前后轴制动力分配比被破坏，导致附着利用率下降，制动效率低于50%。2.双管道穿越模式：双管路交叉液压制动传动装置是通过两套管路分别控制前、后轮轴制动器的一个制动轮缸，如图17所示。它主要用于对前轮制动力依赖性较大的前轮驱动车辆。汽车制动时，如果其中一个管路失效，剩余的总制动力仍能保持圆氏则正常值的50%。即使正常工作管道中的车轮制动器抱死打滑，故障管道也不会制动。动轮仍能传递侧向力，前后轮制动力分配达到3.36=1。汽车高速制动时，可以保证后轮不抱死核桐，或者前轮先于后轮抱死，避免制动时后轮失去侧向附着力，导致汽车失控，如图17所示。

C. 液压式制动传动装置

液压制动传动装置类似于离合器液压控制装置。它以专用油为介质，将驾驶员施加在制动踏板上的踏板力放大后传递给车轮制动器，再将液压转化为制动蹄片开口的机械推力，使车轮制动器产生制动效果。它具有结构简单、制动滞后时间短、无摩擦部件、制动稳定性好、对各种车轮制动器适应性强等优点，因此被广泛应用于中小型汽车。

液压传动装置的主要部件如下

1.制动主缸

主缸可以将制动踏板输入的机械力转化为液压。大部分制动缸由铸铁或合金制成，其中一些与储油室成一体，形成一个整体的主缸，另一些相互分离，然后通过油管连接，这是一个分离的主缸。分体式总泵的储油室多采用透明塑料成型，部分配有防溅浮子或低液位报警灯开关。根据工作室的数量，主缸可以分为单室和双腔。单线液压制动传动装置采用单室主缸，现已淘汰。双腔制动总泵应用广泛。下面简单介绍一下双腔制动总泵。

1)结构组成

双腔制动总泵一般是串联的，如图17.5所示。主要由主缸、前活塞及回位弹簧、前活塞弹簧座、前活塞杯、限位螺栓、后活塞及杯等组成。主缸体中的工作面精度高、光滑。缸体上有进油孔和补偿孔，有两个活塞。后活塞9为主活塞，右端凹槽与推杆之间有一定间隙。前活塞6位于气缸中部，将主缸内腔分为前腔B和后腔A两个工作腔，两个工作腔分别与前后液压管路连接，前腔B产生的液压通过出油口11和管路与后轮制动器连接，后腔A产生的液压通过出油口10和管路与前轮制动器连接。

2)工作条件

当踩下制动踏板时，推杆推动主活塞9向左移动，直到杯8盖住补偿孔，后腔A内的液压上升，建立起一定的液压。一方面，机油通过后机油出口流入前制动管路，另一方面，机油推动前活塞6向左移动。在后腔A中的液压和弹簧的作用下，前活塞向左移动，前腔B中的压力也随之增加。油通过空腔内的出油口进入后制动管路，这样两条制动管路制动汽车车轮制动器。

当持续踩下制动踏板时，前腔B和后腔A中的液压会继续增大，从而加强前后轮制动器的制动。

当制动器松开时，活塞在弹簧的作用下复位，高压油从制动管路流回制动总泵。如果活塞复位过快，工作室的容积会迅速增加，油压会迅速下降。由于管路阻力的影响，制动管路中的油将无法充分回流到工作腔，从而在工作腔内形成一定的真空度，这样储液腔内的油将通过进油口和活塞上的轴向孔将垫片和杯体推入工作腔内。当活塞完全复位时，补偿孔打开，制动管路中回流到工作室的多余油通过I补偿孔流回储液室。

如果连接到前室B的制动管路损坏漏油，踩下制动踏板时，只有后室A能积聚一定的液压，但前室B中没有液压，此时，在液压压差的作用下，前活塞6迅速被推向底部，直到接触到油缸的顶部。前活塞被推到底部后，后室A的液压可能会上升到制动所需的值。

如果连接到后室A的制动管路损坏漏油，当踩下制动踏板时，起初只有主活塞9向前移动，但前活塞6不能被推动，因此后室A中的液压无法建立。然而，当主活塞的顶部接触前活塞6时，推杆的力可以推动前活塞，从而可以在前室中建立液压。

可以看出，在双管路液压系统中，当任何一条管路损坏漏油时，另一条仍能工作，只是增加了所需的管路。

上海 桑塔纳 （ 查成交价 | 车型详解 ）使用的制动总泵也是串联双腔制动总泵。主缸用两个螺母连接在真空助力器前面，主缸上有两个橡胶头与储液罐连接。制动液通过进油孔供应至前后工作室。主缸前后有两个对称的M10 X1 出油螺孔，相互成100度角，通过制动管路与四轮制动器的轮缸交叉布置连接。

当踏板松开时，活塞和推杆分别在回位弹簧的作用下回到初始位置。由于回程速度快，在制动管路中很容易生成 tru e空。因此，前活塞和后活塞的头部有三个l.4毫米的小孔，相互间隔120度，制动液可以通过小孔流回两个工作室，从而减少负压。

为了保证主缸活塞完全回位，推杆与制动主缸活塞之间有一定的间隙，这种间隙体现在制动踏板的行程上，称为制动踏板自由行程。

制动踏板的自由行程对制动效果和行车安全有很大影响。如果自由行程过大，制动踏板有效行程减小，制动过晚，导致制动不良或失效。如果自由行程过小或过小，刹车不能及时完全释放，造成刹车拖滞，加速刹车磨损，影响动力传递效率，增加汽车油耗。

制动踏板的自由行程可以通过推杆的长度来调节。

2.制动轮缸

制动轮缸将来自主缸的液压转换成机械推力，以打开制动蹄。由于车轮制动器的结构不同，轮缸的数量和结构也不同，通常分为双活塞制动轮缸和单活塞制动轮缸。

1)双活塞制动轮缸

双活塞制动轮缸的结构如图17所示。6.缸体用螺栓固定在制动底板上。气缸里有两个塞子。具有相对切削刃的密封杯分别被弹簧压靠在两个活塞上，以保持杯之间的进油孔畅通。防护罩用于防止灰尘和湿气进入气缸。2)单活塞制动轮缸

单活塞制动轮缸的结构如图17所示。7.顶块压在单活塞制动轮缸活塞外端凸台孔内的制动蹄上端。排气阀安装在缸体上方，用于排出气体。为了减小轴向尺寸，安装在活塞导向面上的橡胶圈用于密封液腔，进油间隙由活塞端面的凸台保持。

单活塞制动轮缸多用于单向助力平衡轮制动器，目前趋于淘汰。

单活塞制动轮缸的活塞直径大于主缸的直径，并且与前后轴上的实际负载分布成比例。这样，作用在前制动器和后轮轴制动器上的制动力应该是踏板力和制动踏板杠杆与活塞直径之比。3.制动管路

制动管路用于输送和承受一定压力的制动液。制动管路有两种:金属管和橡胶管。由于主缸和轮缸的相对位置经常变化，除了金属管外，有些制动管有相对运动的截面，用高强度橡胶管连接。

4.制动液

要求制动液具有冰点低、高温老化低、流动性好的特点。制动液对普通金属和橡胶有腐蚀性，制动系统中所有与制动液接触的零件都由耐腐蚀材料制成。因此，为了保证可靠的制动性能，在修理和更换相关零件时，必须使用原装零件或认证零件。桑塔纳用的制动液是D0T4。 @2019

D. 车辆制动是什么意思

车辆来制动是指在行车过程中，采自用行车制动，也就是脚刹。便于在前进的过程中减速停车。不单是使汽车减慢速度或保持不动。
车辆制动作用是使行驶中的汽车按驾驶员的需求减速及至停车，按照需要使汽车减速或在最短距离内停车，使车辆在下坡时保持稳定的车速。

一般来说汽车制动系统包括行车制动装置和停车制动装置两套独立的装置。其中行车制动装置是由驾驶员用脚来操纵的，故又称脚制动装置。停车制动装置是由驾驶员用手操纵的，故又称手制动装置。

(4)车辆制动装置课程设计扩展阅读

行车制动装置的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车。而停车制动装置的功用是使已经停在各种路面上的汽车保持不动。

但是，有时在紧急情况下，两种制动装置可同时使用而增加汽车制动的效果。有些特殊用途的汽车和经常在山区行驶的汽车，长期而又频繁地制动将导致行车制动装置过热，因此在这些汽车上往往增设各种不同型式的辅助制动装置，以便在下坡时稳定车速。

E. 火车的刹车系统是怎样构造的

火车制动 列车制动就是人为地制止列车的运动，包括使它减速，不加速或停止运行。对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用，则称为“缓解”。为施行制动和缓解而安装在列车上的一整套设备，总称为列车“制动装置”。“制动”和“制动装置”俗称为“闸”。施行制动常简称为“上闸”或“下闸”，施行缓解则简称为“松闸”。 “列车制动装置”包括机车制动装置和车辆制动装置。不同的是，机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外，还具有操纵全列车制动作用的设备。 在介绍制动装置前，先谈谈列车制动方式： 列车制动在操纵上按用途可分为“常用制动”和“紧急制动”两种。在正常情况下为调节或控制列车速度包括进站停车所施行的制动，称为“常用制动”，它的特点是作用比较缓和而且制动力可以调节。在紧急情况下为使列车尽快停住所施行的制动，称为“紧急制动”（也称为“非常制动”），它的特点是作用比较迅猛而且要把列车制动能力全部用上。 从施行制动的瞬间起，到列车速度降为零的瞬间止，列车驶过的距离，称为制动距离。这是综合反映列车制动装置性能和效果的主要技术指标。列车重量越大，运行速度越高，就越不容易在短时间、短距离内停下来。那么，列车的运行速度与制动距离之间是什么关系呢？假如一列由15节车厢组成的列车运行时速在50公里时，它实施制动后，可以在130米内停下来；当时速增加到70公里时，它要向前行驶250米才能停下来；当列车速度达到每小时100公里时，它的制动距离要570米；而当列车速度高达120公里时，制动距离就要超过800米。由此可见，列车速度提高一倍，制动距离要增加三倍以上。然而，我国现行的《铁路技术管理规程》规定，“列车在任何铁路坡道上的紧急制动距离，规定为800 m”。这就是说，要想提高列车速度，必须采用更先进的制动装置。 目前，铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高，制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化；即使采用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要。于是一种新型的制动装置——盘形制动应运而生。 盘形制动，它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使以合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。由于作用力不在车轮踏面上，盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。另外制动平稳，几乎没有噪声。盘形制动的摩擦面积大，而且可以根据需要安装若干套，制动效果明显高于铸铁闸瓦，尤其适用于时速120公里以上的高速列车，这正是各国普遍采用盘形制动的原因所在。但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮轨粘着恶化；制动盘使簧下重量及冲击振动增大，运行中消耗牵引功率。 铁路机车车辆制动机按制动原动力和操纵控制方式的不同，可分为：手制动机、空气制动机、电空制动机、电磁制动机和真空制动机。 手制动机是以人力为制动原动力，以手轮的转动方向和手力大小来操纵控制。构造简单，费用低廉，是铁路历史上使用最久远，生命力最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆上只有这种制动机，每车或几个车配备一名制动员，按司机笛声号令协同操纵，由于制动力弱，动作缓慢，不便于司机直接操纵，所以很快就被非人力制动机取而代之，手制动机成为辅助的备用制动机。 空气制动机是以压力空气作为制动原动力，以改变压力空气的压强来操纵控制。制动力大，操纵控制就灵敏便利。我国铁路习惯把压力空气简称为“风”，把空气制动机简称为“风闸”。空气制动机又分直通式和自动式两大类，直通式空气制动机已不再采用。 自动式空气制动机的特点是列车管排气（减压）时制动缸充气（增压），发生缓解。优点是，当列车发生分离事故，制动软管被拉断时，列车管风压急剧下降，三通阀活塞自动而迅速地移动到制动位，故列车能自动迅速制动直至停车。这不仅提高了列车运行安全性，而且列车前后部开始制动作用的时间差小，即制动和缓解的—致性较好，适用于编组较长的列车；因此在世界各国铁路上得到最广泛的应用。 电空制动机是电控空气制动机的简称，是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成的。它的特点是制动作用的操纵控制用“电控”，但制动作用原动力还是压力空气．而且，在制动机的电控因故失灵时，它仍可实行“气控”（空气压强控制），临时变成空气制动机。在列车速度很高或编组很长，空气制动机难以满足要求时，采用电空制动机可以大大改善列车前后部制动和缓解作用的一致性，显著减轻列车纵向冲击，并缩短制动距离，世界上许多高速列车都采用了电空制动机，我国广深线准高速旅客列车和某些干线的提速客车也采用了电空制动机。 还有一种真空制动机，它的特点是以大气为原动力，以改变“真空度”来操纵控制。当制动阀手柄置于缓解位时，真空泵与列车管连通、列车管和制动缸内的空气都被抽走，列车管和制动缸内上下两方都保持高度真空，活塞因自重落下，活塞杆向外伸出。当制动阀手柄置于制动位时，列车管与大气相通，大气进入列车管和制动缸活塞下方。由于抽气完成时球形止回阀已落下处于关闭状态，大气压力只能将它压住而不能使阀口开放，故大气不能进入活塞上方。活塞上下的压差推动活塞上移，活塞杆缩向缸内而发生制动作用。真空制动机在非人力制动机中构造较简单，价格较便宜，维修也较方便。但是，由于大气压强本身有限，“绝对真空”又很难达到，而且，需要较大的制动缸和较粗的列车管，所以，有些釆用真空制动的铁路，随着牵引重量和运行速度的提高，已经或正在向空气制动过渡。 所谓的“机车风压”和“尾部风压”，实际上就是机车的总风缸和车辆的作用风缸的风压。一般来说客车的风压为600Kpa，也就是相当于用600Kpa的风压顶住制动装置，在闸瓦与车轮的踏面保持缝隙，这样列车才可以前进。而需要制动的时候，司机撩大闸，减少40Kpa表现为列车减速，减少160Kpa时通过制动装置作用，闸瓦紧紧抱住车轮踏面，即停车。一般来说：列车起动后越过出站信号机或列车在区间停车再开，以及尾部风压异常时，运转车长应主动呼叫列车司机，运转车长：××次尾部风压××Kpa。列车司机：××次尾部风压××Kpa，司机明白。列车进入长大下坡道前或实行列车制动试验后，列车司机应主动呼叫运转车长。列车司机：××次车长，机车风压××Kpa。运转车长：××次尾部风压××Kpa。列车司机：××次尾部风压××Kpa，司机明白