【正文】 制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動(dòng)防滑。準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車輪的速度； （4）線束。為整個(gè)電制動(dòng)系統(tǒng)提供能源?？梢允歉鞣N電源，也包括再生能源。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低； （2）制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能； （3）無制動(dòng)液，維護(hù)簡單； （4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動(dòng)分總成為模塊化結(jié)構(gòu)； （5）采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好； （6）易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決： 首先是驅(qū)動(dòng)能源問題。目前車輛12V電力系統(tǒng)提供不了這么大的能量，因此，將來車輛動(dòng)力系統(tǒng)采用高壓電，加大能源供應(yīng)，可以滿足制動(dòng)能量要求，同時(shí)需要解決高電壓帶來的安全問題。全電制動(dòng)控制系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題是制動(dòng)失效的處理。實(shí)現(xiàn)全電制動(dòng)控制的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時(shí)的信息交流協(xié)議，如TTP/C。TTP/C協(xié)議是根據(jù)TDMA制定的。車輛在運(yùn)行過程中會(huì)有各種干擾信號(hào)，如何消除這些干擾信號(hào)造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對(duì)稱式和非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)。非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)不同的CPU和不一樣的計(jì)算程序處理制動(dòng)信號(hào)。另外，電制動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件和硬件如何實(shí)現(xiàn)模塊化，以適應(yīng)不同種類的車型需要；如何實(shí)現(xiàn)底盤的模塊化，是一個(gè)重要的難題。
電制動(dòng)控制系統(tǒng)首先用在混合動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。
綜上所述，現(xiàn)代汽車制動(dòng)控制技術(shù)正朝著電子制動(dòng)控制方向發(fā)展。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。
但是，汽車制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。同時(shí)需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動(dòng)技術(shù)的汽車就會(huì)真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。各項(xiàng)性能指標(biāo)除滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對(duì)象國家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求。包括行車制動(dòng)效能和駐坡制動(dòng)效能。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。
4）制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。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。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。
5）制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性好。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。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)開始起作用的時(shí)間，特別是主、掛車之間制動(dòng)開始時(shí)間的協(xié)調(diào)。
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。
9) 制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
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)件的故障和功能失效。其固定元件則有著多種結(jié)構(gòu)型式，大體上可分為兩類。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱為制動(dòng)鉗。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形，制動(dòng)盤的全部工作面可同時(shí)與摩擦片接觸，這種制動(dòng)器稱為全盤式制動(dòng)器。全盤式制動(dòng)器只有少數(shù)汽車(主要是重型汽車)采用為車輪制動(dòng)器。
成本較低：鼓式剎車制造技術(shù)層次較低，也是最先用于剎車系統(tǒng)，因此制造成本要比碟式剎車低 凸輪式制動(dòng)器 目前，所有國產(chǎn)汽車及部分外國汽車的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)中，都采用凸輪促動(dòng)的車輪制動(dòng)器，而且大多設(shè)計(jì)成領(lǐng)從蹄式。所以在本設(shè)計(jì)中選用的是鼓式凸輪制動(dòng)器。根據(jù)制動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類。
表21制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 Table 21 braking drive mechanism structure 制動(dòng)力源 力的傳遞方式 用途 型式 制動(dòng)力源 工作介質(zhì) 型式 工作介質(zhì) 簡單制動(dòng)系 （人力制動(dòng)系） 司機(jī)體力 機(jī)械式 桿系或鋼絲繩 僅用于駐車制動(dòng) 液壓式 制動(dòng)液 部分微型汽車的行車制動(dòng) 動(dòng)力制動(dòng)系 氣壓動(dòng)力制動(dòng)系 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 空氣 氣壓式 空氣 中，重型汽車的行車制動(dòng) 氣壓液壓式 空氣，制動(dòng)液 液壓動(dòng)力制動(dòng)系 制動(dòng)液 液壓式 制動(dòng)液 私服制動(dòng)系 真空伺服制動(dòng)系 司機(jī)體力與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 空氣 液壓式 制動(dòng)液 轎車，微，輕，中型汽車的行車制動(dòng) 氣壓伺服制動(dòng)系 空氣 液壓伺服制動(dòng)系 制動(dòng)液 人力制動(dòng)系統(tǒng)是簡單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板力或手柄力作為制動(dòng)力源，人力制動(dòng)。機(jī)械式完全靠桿系傳力，由于機(jī)械效率低，傳動(dòng)比小，潤滑點(diǎn)多，且難以保證前、后軸制動(dòng)力的正確比例和左、右輪制動(dòng)力的均衡，所以在汽車的行車制動(dòng)裝置中已被淘汰。
液壓式簡單制動(dòng)系（通常簡稱為液壓制動(dòng)系）用于行車制動(dòng)裝置。液壓制動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：過度受熱后，部分制動(dòng)液汽化，在管路中形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“氣阻”，使制動(dòng)效能減低甚至失效，而當(dāng)氣溫過低時(shí)（25C和更低時(shí)），由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。
伺服制動(dòng)的制動(dòng)能源是人力和發(fā)動(dòng)機(jī)并用。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕，中型客，貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。其伺服能源分別為真空能（負(fù)氣壓能），氣壓能和液壓能。氣壓伺服制動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣作為動(dòng)力源，～ MPa。且在雙回路制動(dòng)系中，如果伺服系統(tǒng)也是分立式的，則氣壓伺服比真空伺服更適宜，因此后者難于使各回路真空度均衡。中型載貨汽車上，氣壓伺服制動(dòng)系則廣泛用于裝載質(zhì)量為6～12t的商用車。其制動(dòng)系的液壓系統(tǒng)與動(dòng)力轉(zhuǎn)向的液壓系統(tǒng)相同，也有開式（常流式）和閉式（常壓式）兩種。閉式（常壓式）回路因平時(shí)保持著高液壓，故又稱常壓式。當(dāng)油泵出故障時(shí)，開式的將立即補(bǔ)氣之動(dòng)作用，而閉式的還有可能利用回路中的蓄能器的液壓繼續(xù)進(jìn)行若干次制動(dòng)。
全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的有點(diǎn)外，還具有操縱輕便，制動(dòng)反應(yīng)快，制動(dòng)能力強(qiáng)，受氣阻影響較小，易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向，液壓懸架，舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲(chǔ)油罐等優(yōu)點(diǎn)。
各種形式的動(dòng)力制動(dòng)在動(dòng)力系統(tǒng)失效時(shí)，制動(dòng)作用即全部喪失。其供能裝置和傳動(dòng)裝置全部是氣壓式的。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)簡單聯(lián)接和斷開都很方便,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,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。管路工作壓力較低(～),因而制動(dòng)氣室的直徑大,只能置于制動(dòng)器之外,再通過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。汽車在行駛過程中駕駛員要經(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)。
在本設(shè)計(jì)中選用的是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)外力只能由地面和空氣提供。地面制動(dòng)力越大，制動(dòng)距離也越短，所以地面制動(dòng)力對(duì)汽車制動(dòng)性具有決定性影響。
（1）地面制動(dòng)力 假設(shè)滾動(dòng)阻力偶矩、車輪慣性力和慣性力偶矩均可忽略圖，則車輪在平直良好路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況如圖41所示。
顯然，從力矩平衡得到 （31） 式中，為車輪的有效半徑（m）。
（2）制動(dòng)器制動(dòng)力 在輪胎周緣為了克服制動(dòng)器摩擦力矩所需的力稱為制動(dòng)器制動(dòng)力，以符號(hào)表示，顯然 （32） 式中：是車輪制動(dòng)器摩擦副的摩擦力矩。它與制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)尺寸、摩擦副的而摩擦系數(shù)和車輪半徑以及踏板力有關(guān)。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，首先消除制動(dòng)系間隙后，制動(dòng)器制動(dòng)力開始增加。此時(shí)，=，在此處鍵入公式。
圖32 地面制動(dòng)力、車輪制動(dòng)力及附著力之間的關(guān)系 FIG. 32 ground braking force, wheels braking force and the relationship between the adhesion 但是地面制動(dòng)力是地面摩擦阻力的約束反力，其值不能大于地面附著力或最大地面制動(dòng)力，即: （33） （34） 當(dāng)制動(dòng)踏板力上升到一定值時(shí)，地面制動(dòng)力達(dá)到最大地面制動(dòng)力=,車輪開始抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。
上述分析表明，汽車地面制動(dòng)力取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)又受到地面附著力的閑置。
（3）地面對(duì)前、后車輪的法向反作用力 圖33所示為，忽略汽車的滾動(dòng)阻力偶和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速時(shí)的慣性阻力偶矩，汽車在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況。地面作用于前、后輪的法向反作用力為 （37） 式（36）、（37）均為直線方程，由上式可見，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度或附著系數(shù)改變時(shí)，前后軸車輪的地面法向反作用力的變化是很大的，前輪增大，后輪減小。
由式（35）、式（36）求得前、后軸車輪附著力： （39） 前已指出，制動(dòng)時(shí)前、后車輪同時(shí)抱死，對(duì)附著條件的利用，制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性均較為有利。在任何附著系數(shù)的路面上，前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力，即： 將（37）式代入上式，得 （310） 式中：—前軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，； —后軸車輪的制動(dòng)器制動(dòng)力，； —前軸車輪的地面制動(dòng)力； —后軸車輪的地面制動(dòng)力； ，—地面對(duì)前、后軸車輪的法向反力； — 汽車的重力； ，—汽車質(zhì)心離前、后軸距離； — 汽車質(zhì)心高度。圖34就是根據(jù)式（311）繪制的汽車在空載和滿載兩種工況的I曲線。假設(shè)一組值（＝,……,）,每個(gè)值代入方程組（330），就具有一個(gè)交點(diǎn)的兩條直線，變化值，取得一組交點(diǎn)，連接這些交點(diǎn)就制成I曲線，見圖35。前、后車輪同時(shí)抱死時(shí)，所以I曲線也是前、后車輪同時(shí)抱死時(shí)，和的關(guān)系曲線。
將以上數(shù)據(jù)代入（37）（310），得 , =，=。通常用前制動(dòng)器制動(dòng)力對(duì)汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力之比來表明分配比例，即制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，它可表示為 （312） 式中，為前制動(dòng)器制動(dòng)力；為汽車總制動(dòng)器制動(dòng)力，為后輪制動(dòng)器制動(dòng)力。如圖36所示。制動(dòng)距離與制動(dòng)踏板力、路面附著條件、車輛載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)是否結(jié)合等許多因素有關(guān)。
制動(dòng)減速度是制動(dòng)時(shí)車速對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，即。
在不同的路面上，由于地面制動(dòng)力為 故汽車能達(dá)到的減速度（m/s）為 若允許汽車的前、后輪同時(shí)抱死，則 式中：—汽車所受重力，N； —滑動(dòng)附著系數(shù)；（=） —重力加速度， m/s； —制動(dòng)初速度，m/s； 代入數(shù)據(jù)得到 （2）制動(dòng)距離的分析 （314） 式中：—制動(dòng)機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間，單位s；（～，） —制動(dòng)器制動(dòng)力增長過程所需的時(shí)間，單位s；（） —制動(dòng)器的作用時(shí)間，～； —制動(dòng)初速度，m/s；計(jì)算時(shí)總質(zhì)量10t以上的汽車取=65km/h=； 代入數(shù)據(jù)得： s 綜合國外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)：進(jìn)行制動(dòng)效能試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)減速度，～ m/s；相應(yīng)的最大制動(dòng)距離：貨車為，式中第一項(xiàng)為反應(yīng)距離；第二項(xiàng)為制動(dòng)距離，單位為m；單位為m/s。
由式(313)可表達(dá)為 (315) 上式在圖 33中是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)且斜率為(1)/的直線，是汽車實(shí)際前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配線，簡稱線。
同步附著系數(shù)的計(jì)算公式是： （316） 對(duì)于前、后制動(dòng)器制動(dòng)力為固定比值的汽車，只有在附著系數(shù)等于同步附著系數(shù)的路面上，前、后車輪制動(dòng)器才會(huì)同時(shí)抱死。
(3)當(dāng)，制動(dòng)時(shí)汽車前、后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也失去轉(zhuǎn)向能力。
代入式（316），得 把值代入式(415)得： tan==；=176。分析表明，汽車在同步附著系數(shù)的路面上制動(dòng)(前、后車輪同時(shí)抱死)時(shí)，其制動(dòng)減速度為g，即=，為制動(dòng)強(qiáng)度。
當(dāng)=時(shí)，=，=1,利用率最高。
本設(shè)計(jì)中， （滿足要求） 根據(jù)所定的同步附著系數(shù)，由式（310）及式（313）得 （318） （319） 進(jìn)而求得 （320） （321） 當(dāng)=時(shí)：，故，=；=1 當(dāng)時(shí)：可能得到的最大總制動(dòng)力取決于后輪剛剛首先抱死的條件，即。在的良好路面上緊急制動(dòng)時(shí)，總是后輪先抱死。
最大制動(dòng)力是在汽車附著質(zhì)量被完全利用的條件下獲得的，這時(shí)制動(dòng)力與地面作用于車輪的法向力,成正比。
制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，受車輪的計(jì)算力矩所制約，即 （329） 式中：—前軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； —后軸制動(dòng)器的制動(dòng)力，； —作用于前軸車輪上的地面法向反力； —作用于后軸車輪上的地面法向反力； —車輪有效半徑。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的極限制動(dòng)強(qiáng)度，故所需的后軸和前軸的最大制動(dòng)力矩為 （330） （331） 式中：—該車所能遇到的最大附著系數(shù)； —制動(dòng)強(qiáng)度，由式確定； —車輪有效半徑。將以下數(shù)據(jù) 汽車的重力G==5100mm，質(zhì)心距前軸a=34