工程機(jī)械及車輛(9)

內(nèi)容回顧轉(zhuǎn)向系的組成與功用轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向軸蝸桿曲柄轉(zhuǎn)向垂臂轉(zhuǎn)向縱拉桿轉(zhuǎn)向節(jié)臂左梯形臂轉(zhuǎn)向橫拉桿右梯形臂第七章輪式底盤制動(dòng)系制動(dòng)系的功用制動(dòng)系組成與工作原理制動(dòng)系基本要求制動(dòng)器類型蹄式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)系的功用和類型W1：車輛在行駛過程中為什么需要制動(dòng)？W2：車輛在進(jìn)行停放時(shí)為什么需要制動(dòng)？W3：車輛在下坡行駛時(shí)為什么需要制動(dòng)？

車輛上用以使外界(主要是路面)在車輛某些部分(主要是車輪)施加一定的力（制動(dòng)力），從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制制動(dòng)的一系列專門裝置統(tǒng)稱為制動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱制動(dòng)系。行車制動(dòng)系統(tǒng)（腳制動(dòng)）輔助制動(dòng)系統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)（手制動(dòng)）行車制動(dòng)系統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)輔助制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)輪缸制動(dòng)主缸制動(dòng)系的組成與工作原理制動(dòng)系制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)踏板制動(dòng)蹄制動(dòng)鼓制動(dòng)系的組成與工作原理制動(dòng)系非制動(dòng)狀態(tài)：與制動(dòng)鼓間產(chǎn)生環(huán)形間隙兩制動(dòng)蹄回位彈簧車輪和制動(dòng)鼓自由旋轉(zhuǎn)制動(dòng)系制動(dòng)狀態(tài)：制動(dòng)主缸活塞駕駛員踩下踏板推桿制動(dòng)輪缸活塞制動(dòng)液繞支承銷旋轉(zhuǎn)制動(dòng)蹄壓緊力制動(dòng)鼓摩擦作用

產(chǎn)生摩擦力矩附著作用

產(chǎn)生周緣力反作用力產(chǎn)生制動(dòng)力制動(dòng)力矩制動(dòng)系組成與工作原理

附著系數(shù)主要取決于地面的抗剪切強(qiáng)度，地面的抗剪切強(qiáng)度又受濕度變化的影響，地面越潮濕，車輪與地面之間的附著系數(shù)越低，在泥濘路面和水面上附著系數(shù)降到最低。

制動(dòng)力

的大小由什么因素所決定？車輪對(duì)地面的附著系數(shù)前輪抱死后輪抱死

抱死：當(dāng)制動(dòng)力達(dá)到其極限值時(shí)，摩擦力矩再增加也不能使制動(dòng)力增大，此時(shí)車輪將不再滾動(dòng)，只沿路面滑移，在路面上形成“拖印”。車輛行駛穩(wěn)定性差輪胎磨損加快抱死的危害性制動(dòng)距離并非最短ABS防抱死系統(tǒng)滑移率：輪速=車輪轉(zhuǎn)速×車輪半徑在非制動(dòng)狀態(tài)（滑移率為0）下，制動(dòng)附著系數(shù)等于0；在制動(dòng)狀態(tài)下，滑移率達(dá)到最優(yōu)滑移率時(shí)，制動(dòng)附著系數(shù)最大，在此之前的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定區(qū)域；之后，隨著滑移率的增大制動(dòng)附著系數(shù)反而減少，側(cè)向附著系數(shù)下降更快，進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域，特別是當(dāng)滑移率為100%時(shí)，側(cè)向附著系數(shù)接近于0，車輛不能承受側(cè)向力，進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。ABS（Anti-lockBrakingSystem）防抱死系統(tǒng)由車輪輪速傳感器、ECU、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置等組成。自動(dòng)控制過程中，必須連續(xù)測(cè)量車輪運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定，應(yīng)通過調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力（加壓、減壓和保壓）使車輪保持在制動(dòng)力最大的滑轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。思考題：車速如何確定？制動(dòng)器的分類液力制動(dòng)器或電渦流制動(dòng)器制動(dòng)器機(jī)械摩擦式制動(dòng)器只用于輔助制動(dòng)系統(tǒng)蹄式制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)效能高；造價(jià)低。缺點(diǎn)：制動(dòng)效能不穩(wěn)定；間隙無法自動(dòng)調(diào)整；抗水衰退能力差。帶式制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于安裝。缺點(diǎn)：制動(dòng)效能低，制動(dòng)不夠平順且操縱比較費(fèi)力。盤式制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)效能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)小巧；散熱性和抗水衰退能力好。缺點(diǎn)：制動(dòng)效能低，造價(jià)高。制動(dòng)系基本要求

輪式車輛制動(dòng)系應(yīng)滿足以下要求：足夠的制動(dòng)力和可靠性；制動(dòng)穩(wěn)定性要好。制動(dòng)穩(wěn)定性包括熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性三種；前兩點(diǎn)指制動(dòng)器重復(fù)多次制動(dòng)后發(fā)熱或浸水后摩擦系數(shù)下降，其制動(dòng)性能衰退率要小，且衰退能較快恢復(fù)，即摩擦襯面材料應(yīng)具備大而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，并且耐磨。后一點(diǎn)指車輛前后橋制動(dòng)力分配合理，左右制動(dòng)力均衡，防止制動(dòng)跑偏。操縱輕便、靈敏；制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力能迅速而平穩(wěn)地增加，解除制動(dòng)時(shí)迅速徹底，無自剎現(xiàn)象；散熱性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整維修方便、工作噪音小和使用壽命長。蹄式制動(dòng)器（鼓式制動(dòng)器）

蹄式制動(dòng)器既可用于車輪制動(dòng)器，也可以用于中央制動(dòng)器。蹄式制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)不同，可分為非平衡式、平衡式和自動(dòng)增力式3種。按照使制動(dòng)蹄張開的裝置，蹄式制動(dòng)器有3種類型，液壓輪缸式、凸輪式和楔塊式。液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（一）非平衡式制動(dòng)器

設(shè)車輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)器工作時(shí)，制動(dòng)蹄1、2在輪缸相等的張開力P作用下，壓到制動(dòng)鼓上，制動(dòng)鼓即對(duì)兩制動(dòng)蹄產(chǎn)生法向反作用力N1和N2及相對(duì)應(yīng)的切向摩擦力fN1和fN2。為了簡(jiǎn)化起見，假設(shè)這些力都集中作用于摩擦片的中央。制動(dòng)蹄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致的制動(dòng)蹄，稱為緊蹄或助勢(shì)蹄或領(lǐng)蹄，如圖中的蹄1。制動(dòng)蹄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)蹄，稱為松蹄或減勢(shì)蹄或從蹄，如圖中的蹄2。雖然兩蹄所受張開力相等，但受到制動(dòng)鼓的法向反力卻不等，故兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓的制動(dòng)力矩不相等，從而造成制動(dòng)鼓受力不平衡，其差值由輪轂軸承承受，故稱為非平衡式制動(dòng)器。液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（一）非平衡式制動(dòng)器

當(dāng)車輛倒車時(shí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，雖然由于摩擦力方向改變，蹄1成為松蹄，蹄2變?yōu)榫o蹄，但制動(dòng)器的制動(dòng)效能同前進(jìn)時(shí)一樣，這種特點(diǎn)稱為對(duì)稱。該制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，制動(dòng)效能對(duì)稱，調(diào)整方便。缺點(diǎn)：兩蹄片法向壓力不等，磨損不均，輪轂軸承承受附加載荷；一蹄為松蹄，制動(dòng)效能較差。為了彌補(bǔ)磨損不均勻的缺點(diǎn)，有的車輛采取使兩蹄片長短不等或?qū)⒅苿?dòng)缸做成差級(jí)式的，以便在車輛前進(jìn)行駛制動(dòng)時(shí)，使兩蹄片單位壓力接近相等。液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（二）平衡式制動(dòng)器

該制動(dòng)器也被稱為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。蹄1支點(diǎn)在下端，蹄2支點(diǎn)在上端，每蹄各有一個(gè)直徑相同的單活塞制動(dòng)輪缸，它們按中心對(duì)稱布置。當(dāng)制動(dòng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，兩蹄均為緊蹄。當(dāng)制動(dòng)鼓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，兩蹄均為松蹄，此時(shí)制動(dòng)性能顯著下降。該制動(dòng)器為非對(duì)稱平衡式，只能和對(duì)稱式制動(dòng)器配合使用，以保證倒車時(shí)有足夠的制動(dòng)效能。1、非對(duì)稱平衡式制動(dòng)器液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（二）平衡式制動(dòng)器

采用成對(duì)制動(dòng)輪缸，兩蹄的兩端均為浮式支承，制動(dòng)鼓正、反轉(zhuǎn)時(shí)支承位置變更，其結(jié)構(gòu)既按軸對(duì)稱，又按中心對(duì)稱布置。該制動(dòng)器進(jìn)、倒車制動(dòng)時(shí)，兩蹄都是緊蹄，而且制動(dòng)效能相等，故稱為對(duì)稱平衡式制動(dòng)器。該制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)效能較高、作用力平衡、襯片磨損均勻。缺點(diǎn)是：兩個(gè)制動(dòng)輪缸，結(jié)構(gòu)略復(fù)雜。2、對(duì)稱平衡式制動(dòng)器液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（三）自動(dòng)增力式制動(dòng)器

兩制動(dòng)蹄的下端靠可調(diào)整間隙的頂桿浮動(dòng)地連接著。蹄2上端由銷支承。當(dāng)制動(dòng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，蹄1受輪缸張力作用，壓緊在制動(dòng)鼓上，為一般緊蹄。其下端通過頂桿將蹄1因助勢(shì)作用增大的推力傳給蹄2，該力比輪缸張力大得多，因此同樣是緊蹄的蹄2所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩比一般緊蹄更大，制動(dòng)效能比前述幾種均高，蹄2稱為增力緊蹄。1、非對(duì)稱自動(dòng)增力式制動(dòng)器液壓輪缸張開的蹄式制動(dòng)器

（三）自動(dòng)增力式制動(dòng)器

支承銷位于張開裝置的上方，兩制動(dòng)蹄都是浮動(dòng)的，無固定鉸支點(diǎn)。當(dāng)制動(dòng)鼓正、反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，支承銷交替為兩蹄的支點(diǎn)，則兩蹄交替為緊蹄和增力緊蹄，制動(dòng)效能高，并且相等，故為對(duì)稱自動(dòng)增力式制動(dòng)器。自動(dòng)增力式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩對(duì)摩擦系數(shù)的變化過于敏感，因而對(duì)摩擦材料的穩(wěn)定性要求高；制動(dòng)力矩隨操縱力的增加而增長急速，制動(dòng)平順性差。因此非對(duì)稱自動(dòng)增力式制動(dòng)器在工程機(jī)械中極少采用。對(duì)稱式的也只用在一些不宜采用加力器而又要求較大制動(dòng)力矩的車輛。2、對(duì)稱自動(dòng)增力式制動(dòng)器

自增力式雙領(lǐng)蹄式領(lǐng)從蹄式雙從蹄式制動(dòng)效能最高較高中等最低制動(dòng)效能穩(wěn)定性最低低中等最高應(yīng)用范圍轎車后輪（雙向）輕型車輛前輪（單向）部分工程機(jī)械

各種車輛

幾種輪缸式制動(dòng)器的比較制動(dòng)平順性最差較差一般最好凸輪張開蹄式制動(dòng)器

采用液壓輪缸式的制動(dòng)器，其張開力的大小與活塞直徑和油壓成比例，而與活塞行程無關(guān)（即兩側(cè)的張開力在活塞直徑和油壓相等的情況下，總是保持相等）。凸輪張開式制動(dòng)器的制動(dòng)蹄是由定軸上的凸輪張開的，凸輪是以軸心為對(duì)稱的，只能繞固定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而不能移動(dòng)。凸輪張開式制動(dòng)器，除張開裝置外其余部分結(jié)構(gòu)與液壓輪缸的非平衡式基本相同。若摩擦片是新的，且兩蹄片和制動(dòng)鼓的間隙又調(diào)節(jié)的一樣，若制動(dòng)鼓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)并制動(dòng)時(shí)，摩擦力會(huì)使左側(cè)張開力下降，壓緊力增加，右側(cè)張開力增加，壓緊力下降。因此新裝的制動(dòng)襯片在制動(dòng)時(shí)受力不平衡，為不平衡式制動(dòng)方式。但使用過程中最初壓緊力大的蹄片磨損較快，經(jīng)磨合后制動(dòng)，凸輪雖然將兩制動(dòng)蹄推出相同的行程，左側(cè)張開力更小于右側(cè)張開力，從而使左側(cè)壓緊力逐漸下降到與右側(cè)壓緊力相等，該制動(dòng)器便由非平衡逐漸達(dá)到平衡，通常認(rèn)為這種制動(dòng)器為平衡式。盤式制動(dòng)器

盤式制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)分為全盤式和鉗盤式兩類。它們的旋轉(zhuǎn)元件都是以端面為工作表面的圓盤（制動(dòng)盤）。全盤式制動(dòng)器的不旋轉(zhuǎn)元件是端面上鉚有摩擦片的圓盤，有干式和濕式（強(qiáng)制冷卻）。鉗盤式的固定元件是位于制動(dòng)盤兩側(cè)一對(duì)或數(shù)對(duì)面積不大的摩擦襯塊。鉗盤式制動(dòng)器一般適用在轎車和輕型車輛中，而全盤式則在重型車輛中廣泛應(yīng)用。制動(dòng)盤制動(dòng)鉗固定盤旋轉(zhuǎn)盤鉗盤式制動(dòng)器

制動(dòng)鉗固定在橋殼凸緣上；制動(dòng)盤固裝在輪轂上；摩擦襯塊由鋼板熱壓粘合摩擦材料制成，并通過導(dǎo)向銷懸裝在制動(dòng)鉗的殼體上，并可沿銷軸向移動(dòng)；夾鉗殼體即為輪缸的缸體，內(nèi)裝活塞；輪缸壁上嵌有矩形截面的橡膠密封圈；夾鉗體內(nèi)開有油道，由轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓管路供液壓油與輪缸。鉗盤式制動(dòng)器

制動(dòng)時(shí)，油液被壓入輪缸，活塞推動(dòng)摩擦塊緊壓在制動(dòng)盤上產(chǎn)生制動(dòng)作用。此時(shí)，矩形橡膠密封圈的內(nèi)圓表面在摩擦力作用下隨活塞的移動(dòng)產(chǎn)生變形。當(dāng)油壓消除，制動(dòng)解除時(shí)，活塞僅靠密封圈的彈性回位。摩擦塊磨損后與制動(dòng)盤的間隙增大，活塞的移動(dòng)行程大于密封圈的最大變形時(shí)，活塞相對(duì)密封圈產(chǎn)生超前移動(dòng)。由于密封圈的彈性復(fù)位為定值，從而自動(dòng)地保持摩擦塊與制動(dòng)盤之間的原始間隙不會(huì)因摩擦塊磨損而增大，從而補(bǔ)償了摩擦塊的磨損。所以，橡膠密封圈起到密封、回位和自動(dòng)補(bǔ)償間隙的作用。鉗盤式制動(dòng)器

鉗盤式制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)可分為兩種。一種為固定鉗式（圖a），制動(dòng)鉗固定，制動(dòng)盤兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置油缸，結(jié)構(gòu)剛性好，但比較復(fù)雜，工作油溫較高。另一種為浮動(dòng)式，根據(jù)浮動(dòng)元件不同可分為制動(dòng)盤浮動(dòng)和夾鉗浮動(dòng)。夾鉗浮動(dòng)又分為滑動(dòng)鉗盤式（圖b）和擺動(dòng)鉗盤式（圖c）。浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)只需單側(cè)設(shè)油缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等特點(diǎn)，但剛性較差且制動(dòng)時(shí)噪聲大，故采用較少。定鉗盤式滑動(dòng)鉗盤式擺動(dòng)鉗盤式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦片磨損均勻，適用壽命長；制動(dòng)盤對(duì)摩擦片無摩擦增勢(shì)作用，制動(dòng)效能受摩擦系數(shù)的影響較小，因此，制動(dòng)器的穩(wěn)定性較好；由于無摩擦增勢(shì)作用，所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩僅與分泵油壓成比例，制動(dòng)力矩的增長較平穩(wěn)，制動(dòng)平順性較好；浸水時(shí)，制動(dòng)效能降低很少，且出水后只需要一兩次制動(dòng)即可恢復(fù)，具有良好的排水性能（大眾的制動(dòng)盤水膜自動(dòng)清除功能）；盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)修理方便，且由于制動(dòng)器暴露在大氣中，故具有良好的通風(fēng)、散熱性能；缺點(diǎn)：對(duì)摩擦材料的要求較高，因其摩擦面積較小，故操縱油壓比蹄式的要高，這就使得單位壓力較大，故用一般摩擦材料極易磨損；由于沒有增勢(shì)作用，需要使用直徑較大的剎車盤，或是提高剎車系統(tǒng)的油壓，以提高剎車的力量；手剎車裝置不易安裝，有些后輪使用盤式剎車的車型為此而加設(shè)一組鼓式剎車的手剎車機(jī)構(gòu)盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)盤式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)思考題1、為何貨車或重型卡車采用鼓式制動(dòng)器？2、為何前輪驅(qū)動(dòng)車輛前輪盤剎直徑大于后輪盤剎直徑？制動(dòng)盤的其它形式通風(fēng)盤式：通風(fēng)剎車盤內(nèi)部是中空的，冷空氣可以從中間穿過進(jìn)行降溫，一般多用于民用車的前輪剎車盤。圓周上有許多通過圓心的空洞，利用汽車在行駛當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對(duì)流，達(dá)到散熱的目的，因此比普通盤式散熱效果好很多。打孔通風(fēng)盤式：打孔通風(fēng)盤是在通風(fēng)盤基礎(chǔ)上對(duì)盤面進(jìn)行打孔，最大程度保證空氣流通，降低熱衰減（汽車的剎車系統(tǒng)在一定次數(shù)的制動(dòng)后，剎車片的溫度升高，在達(dá)到一定的工況溫度后，剎車系統(tǒng)的制動(dòng)效果達(dá)到最佳，但超過了限制的最高溫度，制動(dòng)效果會(huì)越來越差，這個(gè)現(xiàn)象就是剎車的熱衰減）。制動(dòng)盤的其它形式陶瓷剎車盤：非普通陶瓷，是在1700°高溫下碳纖維與碳化硅合成的增強(qiáng)型復(fù)合陶瓷。具有重量輕（意味著車輛非懸掛重量減輕，能提高車輛操縱水平）、耐熱效果好（能有效而穩(wěn)定的抵抗熱衰退）、壽命長（正常情況下終生免更換，而普通的鑄鐵剎車盤一般用上幾年就要更換）等優(yōu)點(diǎn)。制動(dòng)盤的其它形式安全輔助類系統(tǒng)1、TCS（TractionControlSystem）牽引力控制系統(tǒng)，也稱ASR（AccelerationSlipRegulation），ABS的升級(jí)版，使汽車在各種行駛狀況下都能獲得最佳的牽引力。通過檢測(cè)4個(gè)車輪的速度和方向盤