【文章內(nèi)容簡介】 盤式制動器作為標準件裝備在多級別的轎車 、 客車 、 中型 、 重型汽車上 。 我國的轎車 、 微型車已廣泛應用液壓盤式制動器 ， 但現(xiàn)生產(chǎn)廠家產(chǎn)品不多 、 配套市場較窄 ， 國內(nèi)目前真正形成規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)的不多。但在近年年 ， 盤式制動器在國內(nèi)得到快速的推廣和應用 ， 開發(fā)應用盤式制動器是現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢之一 。 制動器的種類 汽車制動系至少應有兩套獨立的制動裝置，即行車制動裝置和駐車制動裝置；重型汽車或經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車要增設應急制動裝置及輔助制動裝置，牽引汽車還應有自動制動裝置。 行車制動裝置用于使行駛中的汽車強制減速或停車，并使汽車在下短坡時保持適當?shù)姆€(wěn)定車速。其驅(qū)動機構(gòu)常采用雙回路或多回路結(jié)構(gòu)，以保證其工作可靠。 駐車制動裝置用于使汽車可靠而無時間限制地停駐在一定位置甚至在斜坡上．它也有助于汽車在坡路上起步。駐車制動裝置應采用機械式 驅(qū)動機構(gòu)而不用液壓或氣壓驅(qū)動，以免其產(chǎn)生故障。 應急制動裝置用于當行車制動裝置意外發(fā)生故障而失效時，則可利用其機械力源 (如強力壓縮彈簧 )實現(xiàn)汽車制動。應急制動裝置不必是獨立的制動系統(tǒng)，它可利用行車制動裝置或駐車制動裝置的某些制動器件。應急制動裝置也不是每車必備的。因為普通的手力駐車制動器也可以起到應急制動的作用。 輔 動裝置用在山區(qū)行駛的汽車上，利用發(fā)動機排氣制動或電渦流制動等的輔助制動裝置，可使汽車下長坡時長時間而持續(xù)地減低或保持穩(wěn)定車速，并減輕或解除行車制動器的負荷。通常，在總質(zhì)量大于 5t的客車上和總 質(zhì)量大于 12t的載貨汽車上裝備這種輔助制動 減速裝置。 自動制動裝置用于當掛車與牽引汽車連接的制動管路滲漏或斷開時，能使掛車自動制動。 制動器的組成 制動器的組成任何一套制動裝置均由制動器和制動驅(qū)動機構(gòu)兩部分組成 (如圖 11所示 )。制動器有鼓式與盤式之分。行車制動是用腳踩下制動踏板操縱車輪制動器來制動全部車輪；而駐車制動則多采用手制動桿操縱 (但也有用腳踏板操縱的，見圖 11)，且利用專設的中央制動器或利用車輪制動器進行制動。利用車輪制動器時，絕大部分駐車制動器用來制動兩個后輪，有些前輪驅(qū)動的車輛裝有前輪駐車制動器。中央制動器位于變速器之后的傳動系中，用于制動變速器的第二軸或傳動軸。行車制動和駐車制動這兩套制動裝置，必須具有獨立的制動驅(qū)動機構(gòu)，而且每車必備。行車制動裝置的驅(qū)動機構(gòu)分液壓和氣壓兩種型式。用液壓傳遞操縱力時還應有制動主缸、制動輪缸以及管路；用氣壓操縱時還應有空氣壓縮機、氣路管道、儲氣罐、控制閥和制動器室。武漢理工大學畢業(yè)論文（設計） 3 圖 11 （ a） 前后輪均安裝盤式制動器；（ b）前輪盤式制動器，后輪鼓式制動器 1前盤式制動器； 2防抱死系統(tǒng)導線； 3主缸和防抱死裝置； 4液壓制動助力器； 5后盤式制動器； 6防抱死電子控制器（ ECU）； 7駐車制動操縱桿； 8制動踏板； 9駐車制動踏板； 10后鼓式制動器；11組合閥； 12制動主缸； 13真空助力器 以前，大多數(shù)汽車的駐車制動和應急制動都采用中央制動器，其優(yōu)點是制動位于主減速器之前的變速器第二軸或傳動軸，所需的制動力矩較小，容易適應手操縱力小的特點。但在用作應急制動 時，則往往會使傳動軸超載。現(xiàn)代汽車由于車速的提高，對應急制動的可靠性要求更嚴格，因此，在中、高級轎車和部分總質(zhì)量在 ，多在后輪制動器上附加手操縱的機械式驅(qū)動機構(gòu)，使之兼起駐車制動和應急制動的作用，從而取消了中央制動器 (見圖 11)。重型載貨汽車由于采用氣壓制動，故多對后輪制動器另設武漢理工大學畢業(yè)論文（設計） 4 獨立的由氣壓控制而以強力彈簧作為制動力源的應急兼駐車制動驅(qū)動機構(gòu)，也不再設置中央制動器。但也有一些重型汽車除了采用上述措施外，還保留了由氣壓驅(qū)動的中央制動器，以便提高制動系的可靠性。 對制動器的要求 汽車制動系應滿足如下要求。 (1)應能適應有關(guān)標準和法規(guī)的規(guī)定。各項性能指標除應滿足設計任務書的規(guī)定和國家標準、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應考慮銷售對象所在國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。 (2)具有足夠的制動效能，包括行車制動效能和駐車制動效能。行車制動效能是由在一定的制動初速度下及最大踏板力下的制動減速度和制動距離駐坡效能是以汽車在良好的路面上能可靠而無時間限制地停駐的最大坡度 (％ )來衡量的，一般應大于 25％。 (3)工作可靠。為此，汽車至少應有行車制動和駐車制動兩套制動裝置，且它們的制動驅(qū)動機構(gòu)應 是各自獨立的，而行車制動裝置的制動驅(qū)動機構(gòu)至少應有兩套獨立的管路，當其中一套失效時，另一套應保證汽車制動效能不低于正常值的 30％；駐車制動裝置應采用工作可靠的機械式制動驅(qū)動機構(gòu)。 (4)制動效能的熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動、短時間的頻繁重復制動，尤其是下長坡時的連續(xù)制動，均會引起制動器的溫升過快，溫度過高。特別是下長坡時的獨立的管路可使制動器摩擦副的溫度達到 300℃～ 400℃．有時甚至高達 700℃。此時，制動器的摩擦系數(shù)會急劇減小，使制動效能迅速下降而發(fā)生所謂的熱衰退現(xiàn)象。制動器發(fā)熱衰退，經(jīng)過散熱、降溫和 一定次數(shù)的緩和使用，使摩擦表面得到磨合，其制動效能重新恢復，這稱為熱恢復。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。 (5)制動效能的水穩(wěn)定性好。制動器摩擦表面浸水后，會因水的潤滑作用而使摩擦副的摩擦系數(shù)急劇減小而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復制動 5～ 15次，即應恢復其制動效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢復迅速。另外也應防止泥沙、污物等進入制動器摩擦副工作表面，否則會使制動效能降低并加速磨損。某些越野汽車為了防止水和泥沙進入而采用封閉制動器的措施。 (6)制動時的汽車操縱穩(wěn)定性好。即以任何速度制動，汽車均不應失去操縱性和方向穩(wěn)定性。為此。汽車前、后輪制動器的制動力矩應有適當?shù)谋壤?，最好能隨各軸間載荷轉(zhuǎn)移情況而變化；同一車軸上的左、右車輪制動器的制動力矩應相同。否則當前輪抱死而側(cè)滑時，將失去操縱性；當后輪抱死而側(cè)滑甩尾時，會失去方向穩(wěn)定性；當左、 右輪的制動力矩差值超過 15％時，會在制動時發(fā)生汽車跑偏。 (7)制動踏板和手柄的位置和行程符合人 —— 機工程學要求，即操作方便性好，操縱輕便、舒適，能減少疲勞。踏板行程：對轎車應不大于 150mm；對貨車應不大于 170mm，其中考慮了摩擦襯片或襯塊的容許磨損量。制動手柄行程應不大于 160mm～ 200mm。各國法規(guī)規(guī)定，制動的最大踏板力一般為 500N(轎車 )～ 700N(貨車 )。設計時，緊急制動 (約占制動總次數(shù)的 5％～ 10％ )踏板力的選取范圍：轎車為 200N～ 300N貨車為 350N～ 550N．采用伺服制動或動力制 動裝置時取其小值。應急制動時的手柄拉力以不大于 400N～ 500N為宜；駐車制動的手柄拉力應不大于 500N(轎車 )～ 700N(貨車 )。 (8)作用滯后的時間要盡可能短，包括從制動踏板開始動作至達到給定制動效能水平所需的時間 (制動滯后時間 )和從放開踏板至完全解除制動的時間 (解除制動滯后時間 )。 (9)制動時不應產(chǎn)生振動和噪聲。 (10)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運動干涉，在車輪跳動或汽車轉(zhuǎn)向時不會引起自行制動。 武漢理工大學畢業(yè)論文（設計） 5 (11)制動系中應有音響或光信號等警報裝置，以便能及時發(fā)現(xiàn)制動驅(qū)動機件的故障和功能失效；制動系中也應有必要的安全裝置，例如一旦主、掛車之間的連接制動管路損壞，應有防止壓縮空氣繼續(xù)漏失的裝置；在行駛過程中掛車一旦脫掛，亦應有安全裝置驅(qū)使駐車制動將其停駐。 (12)能全天候使用。氣溫高時液壓制動管路不應有氣阻現(xiàn)象；氣溫低時，氣制動管路不應出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 (13)制動系的機件應使用壽命長，制造成本低；對摩擦材料的選擇也應考慮到環(huán)保要求，應力求減小制動時飛散到大氣中的有害于人體的石棉纖維。 制動器的新發(fā)展 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車防抱死制動系統(tǒng) (antilock braking system， ABS)在技術(shù)上已經(jīng)成熟，開始在汽車上普及。它是基于汽車輪胎與路面間的附著特性而開發(fā)的高技術(shù)制動系統(tǒng)。它能有效地防止汽車在應急制動時由于車輪抱死使汽車失去方向穩(wěn)定性而出現(xiàn)側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的危險，并縮短制動距離，從而提高了汽車高速行駛的安全性。 近年來還出現(xiàn)了集 ABS功能和其他擴展功能于一體的電子控制制動系統(tǒng) (EBS)和電子制動助力系統(tǒng) (BAS)。前者適用于重型汽車和汽車列車，它是用電子控制方式代替氣壓控制方式，可 根據(jù)制動踏板行程、車輪載荷以及制動摩擦片的磨損情況來調(diào)節(jié)各車輪的制動氣室壓力。它不但可以較大地減少制動反應時間，縮短制動距離，提高牽引車和掛車的制動協(xié)調(diào)性，還能使制動力分配更為合理；后者 (即制動助力系統(tǒng) )適用于轎車，即當出現(xiàn)緊急狀況而駕駛員又未能及時地對制動踏板施加足夠大的力時，該系統(tǒng)能自動地加以識別并觸發(fā)電磁閥。使真空助力器在極短時間內(nèi)實現(xiàn)助力作用，從而實現(xiàn)顯著地縮短制動距離的目的。 為了防止汽車發(fā)生追尾碰撞事故，一些汽車生產(chǎn)大國都在致力于車距報警及防追尾碰撞系統(tǒng)的研究。這種系統(tǒng)是用激光雷達或用微波雷達 對前方車輛等障礙物進行監(jiān)測，若測出實際車距小于安全車距，則會發(fā)出警報；若駕駛員仍無反應，則會自動地對汽車施行制動。在部分轎車上已開始裝用這種系統(tǒng)。 為了節(jié)省燃油消耗，減少排放并減輕制動器的工作負荷，制動能回收系統(tǒng)早已成為一個研究課題，以便將制動能儲存起來，在需要時再釋放出來加以利用。以前這項研究主要針對城市公共汽車，多采用飛輪儲能和液壓儲能方式，但由于種種原因未能推廣應用。近年來，隨著電動汽車及混合動力汽車的研制已取得突破性的進展，制動能回收系統(tǒng)又為一些電動汽車所采用，在減速或下坡時可將驅(qū)動電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電 機，使之產(chǎn)生制動作用；同時可用發(fā)出的電流使蓄電池充電，以節(jié)省能源，增加電動汽車和混合動力汽車的行駛里程。 2 制動器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 制動器的種類 汽車制動器按其在汽車上的位置分為車輪制動器和中央制動器。前者安裝在車輪處，并用腳踩制動踏板進行操縱，故又稱為腳制動；后者安裝在傳動系的某軸上，例如變速器或分動器第二軸的后端或傳動軸的前端，并用手拉操縱桿進行操縱，故又稱為手制動。 摩擦式制動器按其旋轉(zhuǎn)元件的形狀分為鼓式和盤式兩大類。 武漢理工大學畢業(yè)論文（設計） 6 鼓式制動器又分為內(nèi)張型鼓式制動器和外束型鼓式制動器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi) 張型鼓式制動疊的摩擦元件是一對帶有圓弧形摩擦蹄片的制動蹄，后者則安裝在制動底板上，而制動底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上（對車輪制動器）或變速器、分動器殼或與其相固定的支架上（對中央制動器），其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件為制動鼓。車輪制動器的制動鼓均固定在輪轂上，而中央制動器的制動鼓則固定在變速器或分動器的第二軸后端。制動時，利用制動鼓的圓柱內(nèi)表面與制動蹄摩擦蹄片的外表面作為一對摩擦表面在制動鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動器。外束型鼓式制動器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元 件為制動鼓，并利用制動鼓的外圓柱表面與制動帶摩擦片的內(nèi)圓弧面作為一對摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動鼓，故又稱為帶式制動器。在汽車制動系中，帶式制動器曾僅用作一些汽車的中央制動器，但現(xiàn)代汽車已很少采用。由于外束型鼓式制動器通常簡稱為帶式制動器，而且在現(xiàn)代汽車上已很少采用，所以內(nèi)張型鼓式制動器通常簡稱為鼓式制動器，通常所說的鼓式制動器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)。 盤式制動器的旋轉(zhuǎn)元件是一個垂向安放且以兩側(cè)表面為工作面的制動盤，其固定摩擦元件一般是位于制動盤兩側(cè)并帶有摩擦片的制動塊。制動時，當制動盤被兩側(cè)的制動 塊夾緊時，摩擦表面便產(chǎn)生作用于制動盤上的摩擦力矩。盤式制動器常用作轎車的車輪制動器，也可用作各種汽車的中央制動器。 車輪制動器主要用作行車制動裝置，有的也兼作駐車制動之用。 鼓式制動器和盤式制動器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要結(jié)構(gòu)型式 (如圖 21）所示。 圖 21 制動器的結(jié)構(gòu)選型 武漢理工大學畢業(yè)論文（設計） 7 盤式制動器的結(jié)構(gòu)型式及選擇 按摩擦副中固定元件的結(jié)構(gòu)不同，盤式制動器分為鉗盤式和全盤式制動器兩大類。 鉗盤式制動器的固定摩擦元件是兩塊帶有摩擦襯塊的制動塊，后者裝在以螺栓固定于轉(zhuǎn)向節(jié)或橋殼上的制動鉗體中。兩塊制動塊之間裝有作為旋轉(zhuǎn)元件的制動盤，制動盤用螺栓固定于輪轂上。制動塊的摩擦襯塊與制動盤的接觸面積很小，在盤上所占的中心角一般僅約 30176?！?50176。，因此這種盤式制動器又稱為點盤式制動器。其結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小，散熱性較好，且借助于制動盤的離心力作用易于將泥水、污物等甩掉，維修也方便。但由于摩擦襯塊的面積較小，制動時其單位壓力很高，摩擦面的溫度較高，故對摩擦材料的要求較高。 圖 22 固定鉗式盤式制動器 1— 轉(zhuǎn)向節(jié)（或橋殼） 2— 調(diào)整墊片 3— 活塞 4— 制動塊總成 5導向支承銷 6— 制動鉗體 7— 輪輞 8— 回位彈簧 9— 制動盤 10— 輪轂 全盤式制動器的固定摩擦元件和旋轉(zhuǎn)元件均為圓盤形，制動時各盤摩擦表面全部接觸。其工作原理如摩擦離合器，故又稱為離合器式制動器。用得較多的是多片全盤式制動器，以便獲得較大的制動力。但這種制動器的