【正文】 氣室等。 過(guò)去，大多數(shù)汽車的駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)都使用中央制動(dòng)器，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動(dòng)軸的制動(dòng)力矩較小，容易滿足操縱手力小的要求。但在用作應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，往往使傳動(dòng)軸超載?，F(xiàn)代汽車由于車速提高，對(duì)應(yīng)急制動(dòng)的可靠性要求更嚴(yán)，因此，在中、高級(jí)轎車和部分總質(zhì)量在 以下的載貨汽車上，多在后輪制動(dòng)器上附加手操縱的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之兼起駐車制動(dòng)和應(yīng)急制動(dòng)的作用，從而取消了中央制動(dòng)器。重型載貨汽車由于采用氣壓制動(dòng)，故多對(duì)后輪制動(dòng)器另設(shè)獨(dú)立的由氣壓控 制而以強(qiáng)力彈簧作為制動(dòng)力源的應(yīng)急兼駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不再設(shè)置中央制動(dòng)器。但也有一些重型汽車除了采用了上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動(dòng)的中央制動(dòng)器，以便提高制動(dòng)系的可靠性 氣壓制動(dòng)系的研究現(xiàn)狀 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全部是氣壓式的。其控制裝置大多數(shù)是由制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥等氣壓控制原件組成，也有的在踏板機(jī)構(gòu)和制動(dòng)閥之間還串聯(lián)有液壓式操縱傳動(dòng)裝置。氣壓制動(dòng)由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單聯(lián)接和斷開(kāi)都很方便 ,因 此廣泛用于總質(zhì)量為 8t 以上尤其是 15t 以上的載貨汽車 ,越野汽車和客車上 .但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī) ,貯氣罐 ,制動(dòng)閥等裝置 ,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,笨重 ,輪廓尺寸大 ,造價(jià)高 。管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢 ,作用滯后時(shí)間較長(zhǎng) (～ ),因此在制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和貯氣罐的距離較遠(yuǎn)時(shí)有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制元件 —— 繼動(dòng)閥 (即加速閥 )以及快放閥 。管路工作壓力較低 (一般為 ～ ),因而制動(dòng)氣室的直徑大 ,只能置于制動(dòng)器之外 ,再通過(guò)桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄 ,使非簧載質(zhì)量增大 。另外 ,制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲 。汽車在行駛過(guò)程中駕駛員要經(jīng)常使用制動(dòng)器，為了減輕駕駛員的工作強(qiáng)度，目前汽車基本上都采用了伺服制動(dòng)系統(tǒng)或動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。載重汽車一般均采用動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。 5 2 制動(dòng)系的 總體 設(shè)計(jì) 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1） 能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對(duì)象國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求 。 2）具有足夠的制動(dòng)效能。包括行車制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。 3）工作可靠。汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。 行車制動(dòng)裝 置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)，另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常值的 30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。 制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤(rùn)滑作用使摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng) 5— 15 次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。良好的摩擦材料吸水率低，其摩擦性能恢復(fù)迅速。也應(yīng)防止泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水相泥沙侵入而采用封閉的制動(dòng)器。 5）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性 好。 即以任何速度制動(dòng)，汽車都不應(yīng)當(dāng)失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此，汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一軸上左、右車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)相同。否則當(dāng)前輪抱死而側(cè)滑時(shí)，將失去操縱性；后輪抱死而側(cè)滑甩尾，會(huì)失去方向穩(wěn)定性；當(dāng)左、右輪的制動(dòng)力矩差值超過(guò) 15％時(shí)，會(huì)發(fā)生制動(dòng)時(shí)汽車跑偏。對(duì)于汽車列車，除了應(yīng)保證列車各軸有適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力分配外，也應(yīng)注意主、掛車之間各軸制動(dòng)開(kāi)始起作用的時(shí)間，特別是主、掛車之間制動(dòng)開(kāi)始時(shí)間的協(xié)調(diào)。 6）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。 7）制動(dòng)踏板和手柄的位置 和行程符合人 機(jī)工程學(xué)的要求，即操作方便性好，操縱輕便 、舒適能減少疲勞。 8）作用滯后的時(shí)間要盡可能地短。 9) 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)、汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。 11）制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)件的故障和功 6 能失效。 12）制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長(zhǎng)、制造成本低，對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求 ]1[ 。 制動(dòng)系 參數(shù) 的選擇 貨車的主要參數(shù) 長(zhǎng) ?寬 ?高（ mm） 11976? 2395? 3750 軸數(shù) /軸 距（ mm） 4/(1950+4550+1350) 質(zhì)心距前軸（ mm） 5250 質(zhì)心距后 軸（ mm） 2600 前 輪 距（ mm） 2022 后 輪 距（ mm） 1830 最小離地間隙（ mm） 285 整車整備質(zhì)量（ kg） 12022 最大裝載質(zhì)量（ kg） 16000 前滿載軸荷分配（ KG） 6000 后滿載軸荷分配（ KG） 22022 最 高 車 速 （ km/h） 100 質(zhì)心高度 (mm) 空載 943mm 滿載 1800mm 汽車總質(zhì) 量 汽車的總質(zhì)量是指整備完好，裝備齊全并按規(guī)定載滿客貨時(shí)的汽車質(zhì)量： a o gm m m?? =12022+16000 =28000Kg 制動(dòng)力與制動(dòng)力分配系數(shù) 汽車制動(dòng)時(shí)，如果忽略路面對(duì)車露的滾動(dòng)阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力 矩，則任一角速度 0?? 的車輪，其力矩平衡方程為： 0f B eT F r?? ???????????? （ 21） f B eT Fr? = 71 000 ??? mN? 式中 ： 7 fT —— 制動(dòng)器對(duì)車輪作用的制動(dòng)力矩，即制動(dòng)器的摩擦力矩，其方 向與車輪旋轉(zhuǎn)方向反力， mN? ； BF —— 地面作用于車輪上的制動(dòng)力，即地面與車輪之間的摩擦力，又稱為地面制 動(dòng)力，其方向與汽車行駛方向反力， N ； er —— 車輪有效半徑， m ；選為約為 。 令 ff eTF r? ???????????? （ 22） 并稱之為制動(dòng)器制動(dòng)力，他是在車輪周緣克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力，因?yàn)橛址Q為制動(dòng)周緣力。 fF 與地面制 動(dòng)力 BF 的方向相反，當(dāng)車輪角速度 0?? 時(shí)，大小亦相等，且 fF 僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定。即 fF 取決于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、尺寸、摩擦副的摩擦系數(shù)及車輪有效半徑等，并與制動(dòng)踏板力即制動(dòng)系的液壓或氣壓成正比。當(dāng)加大踏板力以加大 fT 時(shí)，fF 和 BF 均隨之增大。但地面制動(dòng)力 BF 受著附著條件的限制，其值不可能大于附著力 F? 即 BF F Z? ??? 或 maxBF F Z? ??? 式中 ? —— 輪胎與地面間的附著系數(shù)； Z—— 地面對(duì)車輪的法向反力。 當(dāng)制動(dòng)器 制動(dòng)力 fF 和地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 F? 值時(shí)，車輪即被抱死并在地面上滑移。此后制動(dòng)力矩 fT 即表現(xiàn)為靜摩擦力矩，而 /f f eF T r? 即成為與 BF 相平衡以阻止車輪再旋轉(zhuǎn)的周緣力的極限值。當(dāng)制動(dòng)到 0?? 以后，地面制動(dòng)力 BF 達(dá)到附著力 F? 值后就不在增大，而制動(dòng)器制動(dòng)力 fF 由于踏板力 pF 的增大使摩擦力矩 rT 增大而繼續(xù)上升。 圖 2— 1 制動(dòng)力與蹋板力 FP 關(guān)系 Figure 21 Braking force and ta board strength FP relations 8 直至 20世紀(jì) 50年代，當(dāng)時(shí)道路條件還不是很好，汽車行駛速度也不是很高，后輪抱死側(cè)滑的后果也不是顯得像前輪抱死喪失轉(zhuǎn)向能力那樣嚴(yán)重，因此往往將 0? 值定的較低，即處于常附著系數(shù)范圍的中間較偏區(qū)段。但當(dāng)今道路條件大為改善，汽車行駛速度也大為提高，因而汽車因制動(dòng)時(shí)后輪先抱死引起的后果十分嚴(yán)重。由于車速高，它不僅會(huì)引起側(cè)滑甩尾甚至?xí){(diào)頭而喪失操縱穩(wěn)定性。后輪先抱死的情況是最不希望發(fā)生的。因此各類轎車和一般載貨汽車的 0? 值有增大的趨勢(shì)滿載時(shí)的同步附著系數(shù)，貨車取 0 ?? 。 當(dāng) 0??? 時(shí)， 0q ?? ， 1?? ,利用率最高。 汽車減速度為： 0/du dt qg g???=?=， 即 0q ?? , q —— 制動(dòng)強(qiáng)度 附著 系數(shù)利用率 ? （或附著力利用率）來(lái)表達(dá)， ? 可定義為 BF qG? ???? 式中 BF —— 汽車總的地面制動(dòng)力； G —— 汽車所受重力； q —— 制動(dòng)強(qiáng)度； 根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力分析，考慮到制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移，可求得地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力 1Z ， 2Z 為： 12 234 3) ( 000)( 21 ???????? dtdughLLG g????????? （ 23） 152056) ( )( 12 ???????? dtdughLLG g???????? （ 24） 式中： G—— 汽車所受重力 L—— 汽車軸距 L1—— 汽車質(zhì)心離前軸距離 L2 —— 汽車質(zhì)心離后軸距離 gh —— 汽車質(zhì)心高度 g—— 重力加速度 9 dtdu —— 汽車制動(dòng)減速度 m/s2 汽車總的地面制動(dòng)力為： 21 ??????? GqdtdugGFFF BBB 式中 1BF —— 前軸車輪的地面制動(dòng)力 2BF —— 后軸車輪的地面制動(dòng)力 由上面兩式可求得前后軸車輪附著力為： )( )()( 221?????????? ??? ggB qhLLGLhFLLGF )( )()( 112 ?????????? ??? ggB qhLLGLhFLLGF 上式表明：汽車在附著系數(shù) ? 為任一確定值的路面上制動(dòng)時(shí)，各軸附著力即極限制動(dòng)力并非為常數(shù)，而是制動(dòng)強(qiáng)度 q 或總制動(dòng)力 F? 的函數(shù)。當(dāng)汽車各車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力足夠時(shí)，根據(jù)汽車前、后 軸的軸荷分配，前、后車輪制動(dòng)器制動(dòng)力的分配、道路附著系數(shù)和坡度情況等，制動(dòng)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況有三種，即： 1）前輪先抱死拖滑，然后后輪再抱死拖滑； 2）后輪先抱死拖滑，然后前輪再抱死拖滑； 3）前、后輪同時(shí)抱死拖滑。 在以上三種情況中，顯然是 （ 3） 情況的附著條件利用得最好。 由上式中不難求得在任何附著系數(shù) ? 的路面上，前、后車輪同時(shí)抱死即前、后軸車 輪附著力同時(shí)被充分利用的條件是： GFFFF BBff ????? 2121 )/()(// 122121 ggBBff hLhLFFFF ?? ???? ?????? ?Bf FF ?????? ?Bf FF 式中： 1fF —— 前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 2fF —— 后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力 1BF —— 前軸車輪的地面制動(dòng)力 10 2BF —— 后軸車輪的地面制動(dòng)力 1? 、 2? —— 地面對(duì)前后軸車輪的法向反力 G—— 汽車所受重力 1L 、 2L —— 汽車質(zhì)心離前后軸距離 gh —— 汽車質(zhì)心高度 由上式可知，前后輪同時(shí)抱死時(shí)，前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力1fF，2fF是 ? 的函數(shù)。 將上 式繪成以1fF，2fF為坐標(biāo)的曲線，即為理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配曲線，簡(jiǎn)稱 I曲線， 如圖 圖 2— 2 載貨汽