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汽車制動系統(tǒng),,,報 告 內(nèi) 容,,,,,,,制動系統(tǒng)的組成,制動輔助系統(tǒng),制動車輪受力分析,制動性評價,駐車制動,1,2,3,4,5,6,一 制動系統(tǒng)的組成,作為制動系統(tǒng)，作用就是讓行駛中的汽車按我們的意愿進(jìn)行減速甚至停車。工作原理就是將汽車的動能通過摩擦轉(zhuǎn)換成熱能。汽車制動系統(tǒng)主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器等部分組成，常見的制動器主要有鼓式制動器和盤式制動器。,一 制動系統(tǒng)的組成,鼓式制動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分。主要是通過液壓裝置使摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動鼓內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦，從而起到制動的效果。,一 制動系統(tǒng)的組成,在踩下剎車踏板時，推動剎車總泵的活塞運(yùn)動，進(jìn)而在油路中產(chǎn)生壓力，制動液將壓力傳遞到車輪的制動分泵推動活塞，活塞推動制動蹄向外運(yùn)動，進(jìn)而使得摩擦片與剎車鼓發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生制動力。,一 制動系統(tǒng)的組成,從結(jié)構(gòu)中可以看出，鼓式制動器是工作在一個相對封閉的環(huán)境，制動過程中產(chǎn)生的熱量不易散出，頻繁制動影響制動效果。不過鼓式制動器可提供很高的制動力，廣泛應(yīng)用于重型車上。,一 制動系統(tǒng)的組成,盤式制動器也叫碟式制動器，主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構(gòu)成。盤式制動器通過液壓系統(tǒng)把壓力施加到制動鉗上，使制動摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動的制動盤發(fā)生摩擦，從而達(dá)到制動的目的。,一 制動系統(tǒng)的組成,與封閉式的鼓式制動器不同的是，盤式制動器是敞開式的。制動過程中產(chǎn)生的熱量可以很快散去，擁有很好的制動效能，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于轎車上。,一 制動系統(tǒng)的組成,制動過程實(shí)際上是摩擦力將動能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，如制動器的熱量不能及時散出，將會影響其制動效果。為了進(jìn)一步提升制動效能，通風(fēng)制動盤應(yīng)運(yùn)而生。通風(fēng)剎車盤內(nèi)部是中空的或在制動盤打很多小孔，冷空氣可以從中間穿過進(jìn)行降溫。,一 制動系統(tǒng)的組成,從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞空，它利用汽車在行駛當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對流，達(dá)到散熱的目的，因此比普通實(shí)心盤式散熱效果要好許多。,一 制動系統(tǒng)的組成,陶瓷制動盤相對于一般的剎車盤具有重量輕、耐高溫耐磨等特性。普通的剎車盤在全力制動下容易高熱而產(chǎn)生熱衰退，制動性能會大打折扣，而陶瓷剎車盤有很好的抗熱衰退性能，其耐熱性能要比普通制動盤高出許多倍。,一 制動系統(tǒng)的組成,陶瓷制動盤在制動最初階段就能產(chǎn)生最大的制動力，整體制動要比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更快，制動距離更短。當(dāng)然，它的價格也是非常昂貴的，多用于高性能跑車上。,二 制動輔助系統(tǒng),緊急制動輔助系統(tǒng)(EBA),,,緊急制動輔助系統(tǒng)，其作用是當(dāng)行車電腦ECU發(fā)現(xiàn)駕駛員進(jìn)行緊急制動時，可在瞬間自動加大制動力，以防止因?yàn)樗緳C(jī)制動力不足而發(fā)生險情。,二 制動輔助系統(tǒng),緊急制動輔助系統(tǒng)(EBA),,,當(dāng)傳感器接受到的松油門踩制動的時間、踩制動的速率和力度都符合要求時，ECU會馬上啟動緊急制動措施，在短短幾毫秒之內(nèi)把制動力全部發(fā)揮出來，這比駕駛員把制動踏板踩到底的時間要快得多，這樣可以縮短在緊急制動情況下的剎車距離。,二 制動輔助系統(tǒng),ABS防抱死剎車系統(tǒng),,,它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)，已廣泛運(yùn)用于汽車上。ABS主要由ECU控制單元、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置和制動控制電路等部分組成。,二 制動輔助系統(tǒng),ABS防抱死剎車系統(tǒng),,,制動過程中，ABS控制單元不斷從車輪速度傳感器獲取車輪的速度信號，并加以處理，進(jìn)而判斷車輪是否即將被抱死。ABS剎車制動其特點(diǎn)是當(dāng)車輪趨于抱死臨界點(diǎn)時，制動分泵壓力不隨制動主泵壓力增加而增高，壓力在抱死臨界點(diǎn)附近變化。,二 制動輔助系統(tǒng),ABS防抱死剎車系統(tǒng),,,如判斷車輪沒有抱死，制動壓力調(diào)節(jié)裝置不參加工作，制動力將繼續(xù)增大；如判斷出某個車輪即將抱死，ECU向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出指令，關(guān)閉制動缸與制動輪缸的通道，使制動輪的壓力不再增大；如判斷出車輪出現(xiàn)抱死拖滑狀態(tài)，即向制動壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出指令，使制動輪缸的油壓降低，減少制動力。,二 制動輔助系統(tǒng),車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP,,,車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)是博世(Bosch)公司的專利。其他公司也有研發(fā)出類似的系統(tǒng)，如寶馬的DSC、豐田的VSC等等。,二 制動輔助系統(tǒng),車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP,,,主要由控制總成及轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器（監(jiān)測各個車輪的速度轉(zhuǎn)動）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測車體繞縱軸線轉(zhuǎn)動的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測汽車轉(zhuǎn)彎時的離心力）等組成。,二 制動輔助系統(tǒng),車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP,,,當(dāng)汽車快速行駛或者轉(zhuǎn)向時，產(chǎn)生的橫向作用力會使汽車不穩(wěn)定，易發(fā)生事故，而ESP系統(tǒng)可以將這種情況防患于未然。,二 制動輔助系統(tǒng),車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP,,,當(dāng)車輛前面突然出現(xiàn)障礙物時，駕駛員必須快速向左轉(zhuǎn)彎，此時轉(zhuǎn)向傳感器將此信號傳遞到ESP控制總成，側(cè)滑傳感器和橫向加速度傳感器發(fā)出汽車轉(zhuǎn)向不足的信號，這就意味著汽車將會直接沖向障礙物。那么這時ESP系統(tǒng)將會瞬間將后輪緊急制動，這樣就能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向需要的反作用力，使汽車按照轉(zhuǎn)向意圖行駛。,二 制動輔助系統(tǒng),車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP,,,如果在汽車轉(zhuǎn)向后行駛的左車道上反向轉(zhuǎn)向時，汽車會有轉(zhuǎn)向過度的危險，向右的扭矩過大，以至于車尾甩向左側(cè)。這時ESP系統(tǒng)會將左前輪制動，扭矩就會減小，使得汽車順利轉(zhuǎn)向。,三 制動車輪受力分析,汽車制動時，使汽車從一定的速度制動到較小的車速或直至停車的外力由地面和空氣提供。由于空氣阻力相對較小，所以實(shí)際上外力是由地面提供的，我們稱之為地面制動力。地面制動力越大，制動減速度越大，制動距離越小。,三 制動車輪受力分析,地面制動力是使汽車制動而減速或停車的外力，它的產(chǎn)生源于制動力矩Tμ。地面制動力的大小因而取決于制動器內(nèi)制動摩擦片與制動鼓(盤)間的摩擦力及輪胎與地面間的摩擦力(附著力)。,地面制動力,三 制動車輪受力分析,制動器制動力是為克服制動器摩擦力矩而在輪胎周緣所需施加的切向力。它等于把汽車架離地面，啃住制動踏板后，在輪胎周緣切線方向推動車輪直至它能轉(zhuǎn)動所需施加的力。制動器制動力僅取決于制動器的摩擦力矩，并與制動踏板力成正比。,制動器制動力,三 制動車輪受力分析,汽車制動時，根據(jù)制動強(qiáng)度的不同，車輪的運(yùn)動可簡單地考慮為減速滾動和抱死拖滑動兩種狀態(tài)。此時地面制動力、制動器制動力及地面附著力之間的關(guān)系如圖所示。,地面制動力、制動器制動力與附著力的關(guān)系,踏板力Fp,三 制動車輪受力分析,1.車輪作減速滾動：Fxb=Fμ≤Fφ=Fzφ 2.車輪抱死滑拖：當(dāng)制動踏板力或制動系壓力上升到某一極限值時，地面制動力達(dá)到地面附著力，車輪即抱死不轉(zhuǎn)達(dá)而出現(xiàn)拖滑現(xiàn)象。由于制動器摩擦力矩的增長而仍按線性關(guān)系繼續(xù)增大。若要增大地面制動力，此時只能通過提高附著系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。,地面制動力、制動器制動力與附著力的關(guān)系,踏板力Fp,三 制動車輪受力分析,運(yùn)動狀態(tài)與附著系數(shù)的關(guān)系,汽車制動過程，胎面留在地面上的印痕從車輪滾動到抱死拖滑是一個漸變的過程，即純滾動、邊滾邊滑、完全拖滑。,制 動 過 程,單純的滾動,邊滾邊滑,抱死拖滑,,,,,*Uw為車輪中心的速度，rro為車輪滾動半徑，ωw為車輪的角速度,三 制動車輪受力分析,運(yùn)動狀態(tài)與附著系數(shù)的關(guān)系——滑動率s,單純的滾動,邊滾邊滑,抱死拖滑,,,,描述制動過程中輪胎滑移成份的多少； 它的數(shù)值代表了車輪運(yùn)動成份所占的比例，滑動率越大，滑動成份越多。 定義：,三 制動車輪受力分析,運(yùn)動狀態(tài)與附著系數(shù)的關(guān)系,縱向附著系數(shù)為ψb，地面制動力與垂直載荷之比；側(cè)向附著系數(shù)為ψl，側(cè)向力與垂直載荷之比。在B點(diǎn)ψb取最大值ψp ，一般出現(xiàn)在s=15%～20%時。,B,三 制動車輪受力分析,運(yùn)動狀態(tài)與附著系數(shù)的關(guān)系,附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀況與輪胎結(jié)構(gòu)、胎面花紋、材料以及汽車運(yùn)動的速度等因素。 在制動過程中，還與輪胎在路面上的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，即滑移率有關(guān),瀝青,松礫石,冰,s(％),干路,濕路,軟路,氣壓p,干路,濕路,有排水溝槽,冰雪路,Ua(km/h),四 制動性評價,制動性 的評價 指標(biāo),制動時汽車的方向穩(wěn)定性,制動效能的恒定性,制動效能,,制動減速度,制動距離,抗熱衰退性能,失去轉(zhuǎn)向能力,側(cè)滑,跑偏,抗水衰退性能,制動力,,,,四 制動性評價,基本概念,制動效能：指汽車在良好路面上，以一定的初速度制動到停車所駛過的距離、制動時汽車的減速度或制動力的大小?！苿有阅茏罨镜脑u價指標(biāo) 抗熱衰退性能：指汽車高速行駛情況下制動或下長坡連續(xù)制動時，制動效能保持的程度。 抗水衰退性能：指汽車在潮濕的情況下或涉水行駛后，制動效能保持的程度。 制動時汽車行駛的方向穩(wěn)定性：指制動時汽車按給定路徑行駛的能力。若制動時發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力，則汽車將偏離原來的路徑。,四 制動性評價,制動效能及其恒定性,制動效能,制動減速度ab,制動距離s,,汽車的制動效能：指汽車迅速降低車速直至停車的能力,評定指標(biāo),,汽車制動效能的恒定性： 指制動效能保持的程度，通常稱為抗熱衰退性，用η來表示。,aL：為冷態(tài)汽車制動減速度 aR：為熱態(tài)汽車制動減速度,四 制動性評價,制動效能及其恒定性,抗熱衰退性能,連續(xù)制動15次 制動強(qiáng)度為3m/s2,,,摩擦副材料,制動器結(jié)構(gòu),,國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ZBT-24007-89),,制動效能不低于規(guī) 定的冷試驗(yàn)制動強(qiáng) 度為5.8m/s2的60％,,在山區(qū)行駛的貨車必須裝備輔助制動器，保證其制動效能,用一系列連續(xù)制動時制動效能的保持程度來衡量。,四 制動性評價,制動效能及其恒定性,,空駛,制動距離,接到緊急 制動信號,,,,,,腳離開加 速踏板,踩制動踏板,克服制動力間隙和殘余壓力（Fxb產(chǎn)生）,制動力達(dá)到規(guī)定值,制動作用完,制動力消失,t,Fp,jmax,τ1：駕駛員反應(yīng)時間,τ2ˊ：制動機(jī)構(gòu)滯后時間,τ2〞：制動力增長時間,,制動器作用時間,τ3：持續(xù)制動時間。,τ4：消除制動時間，,四 制動性評價,制動效能及其恒定性,汽車的制動距離的決定因素,起始的制動速度,制動器的起作用時間,最大制動減速度,,附著力,制動器的結(jié)構(gòu),踩踏板的速度,,,汽車制動距離：,四 制動性評價,制動時方向穩(wěn)定性,制動過程中，有時會出現(xiàn)制動跑偏、側(cè)滑、前輪失去轉(zhuǎn)向能力而使汽車失去控制離開原來的行駛方向。上述三種情況是汽車制動時方向不穩(wěn)定的主要現(xiàn)象。,四 制動性評價,制動時方向穩(wěn)定性,制動時原期望按直線方向減速成停車的汽車自動向左或向右偏駛稱為制動跑偏。原因：汽車在、右車輪，特別是左、右轉(zhuǎn)向輪制動器制動力不相等。,同軸兩側(cè)車輪的制動蹄片接觸情況不同。 同軸兩側(cè)車輪制動蹄、鼓間隙不一致。 同軸兩側(cè)車輪的胎壓不一致或胎面磨損不均。 前輪定位參數(shù)失準(zhǔn)。 左右軸距不等。,四 制動性評價,制動時方向穩(wěn)定性,制動側(cè)滑試驗(yàn)表明： 1）若只有前輪抱死拖滑，汽車基本上沿直線向前減速行駛，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但汽車喪失轉(zhuǎn)向能力。 2）若后輪比前輪提前一定時間先抱死拖滑，且車速成超過某一數(shù)值，只要有輕微的側(cè)向力作用，汽車就會發(fā)生后軸側(cè)滑而急劇轉(zhuǎn)動，甚至調(diào)頭。,從保證汽車方向穩(wěn)定性的角度出發(fā)，首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側(cè)滑。其次，盡量減少只有前軸車輪抱死，或前后輪都抱死的情況，以維持汽車的轉(zhuǎn)向能力。最理想的情況就是避免任何車輪抱死，以確保制動時的方向穩(wěn)定性。,五 駐車制動,五 駐車制動,手剎,手剎屬于輔助制動系統(tǒng)，主要借助人力，一般在停車的時候，為了防止車輛自行溜車而設(shè)立的。手剎(駐車制動器)主要由制動桿，拉線，制動機(jī)構(gòu)以及回位彈簧組成。是用來鎖死傳動軸從而使驅(qū)動輪鎖死的，有些是鎖死兩只后輪。,五 駐車制動,手剎,傳統(tǒng)的駐車制動器為鼓式較常見。鼓式駐車制動器分為兩種，一種是集成在鼓式行車制動器中的駐車制動，而另一種是在變速器的后方，傳動軸的前方，這種又叫做中央駐車制動器。制動原理大體相似，只是安裝部位不同。,五 駐車制動,手剎,現(xiàn)在大多數(shù)乘用車都是采用四輪盤式制動器，其制動機(jī)構(gòu)就集成在后輪的盤式制動器上。有一些車的行車制動器和駐車制動器是分開的，因此它有兩個剎車卡鉗，兩個卡鉗共用一個制動盤，各自獨(dú)立的作用。,五 駐車制動,手剎,優(yōu)缺點(diǎn)：制動結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低廉。拉起手剎制動時，彈簧被拉長；手剎松開，彈簧回復(fù)原長。長期使用手剎時，彈簧也會產(chǎn)生相應(yīng)變形。手剎拉線也同樣會產(chǎn)生相應(yīng)變形會變長。任何零件在長期、頻繁使用時，都存在效用降低的現(xiàn)象。,五 駐車制動,P擋,P擋主要有一個鎖止齒輪以及一個鎖止機(jī)構(gòu)構(gòu)成（圖中的鎖銷、回位彈簧、下壓裝置、棘爪彈簧、工作銷以及工作銷預(yù)緊彈簧等）。鎖止機(jī)構(gòu)與鎖止齒輪結(jié)合就可以直接固定與車輪相連的變速箱輸出軸，通過半軸便可以鎖止車輪。,五 駐車制動,P擋,優(yōu)缺點(diǎn)：P擋駐車結(jié)構(gòu)不算太復(fù)雜，但是要正確操作很麻煩。如果使用P擋過程中碰上追尾事故，對變速器造成的剛性沖擊那將是極具破壞性以及毀滅性的。行車時更加不能掛入P擋,五 駐車制動,電子手剎,電子手剎其實(shí)就是傳統(tǒng)手剎的升級，變傳統(tǒng)手剎的手拉為電動。,五 駐車制動,電子手剎,常見的電子手剎有拉索式與卡鉗式兩種。,五 駐車制動,電子手剎,優(yōu)缺點(diǎn)：啟動電子手剎可以在車輛任何狀況下進(jìn)行啟動，每次起步車輪扭矩達(dá)到一定扭矩時會自動釋放。電子手剎成本略高。更重要的是，當(dāng)車蓄電池失靈的時候電子手剎的功能也會同樣出現(xiàn)問題。,五 駐車制動,自動駐車(AUTO HOLD),自動駐車系統(tǒng)(AUTO HOLD)是一種在汽車運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)自動制動的技術(shù)應(yīng)用。在啟動自動駐車制動的情況下，這項(xiàng)技術(shù)使駕駛者在車輛停下時不需要長時間剎車，并且能夠避免車輛不必要的滑行。,五 駐車制動,自動駐車(AUTO HOLD),比較適合“懶人”或者業(yè)務(wù)繁忙人士，它可以避免使用手剎或電子手剎而簡化操作，自動擋車型也不用頻繁的D到N、D 到P來回切換了。簡化了操作，也減少了“溜車”帶來的意外發(fā)生。不過為了環(huán)保和減少傳動系統(tǒng)磨損，自動擋車型短時停車還是適時掛入N檔更好。,敬請批評指導(dǎo),,