武汉理工大学毕业论文（设计）
图 1-1
（a） 前后轮均安装盘式制动器；（b）前轮盘式制动器，后轮鼓式制动器
1-前盘式制动器；2-防抱死系统导线；3-主缸和防抱死装置；4-液压制动助力器；5-后盘式制动器；6-防抱死电子控制器（ECU）；7-驻车制动操纵杆；8-制动踏板； 9-驻车制动踏板；10-后鼓式制动器；
11-组合阀；12-制动主缸；13-真空助力器
以前，大多数汽车的驻车制动和应急制动都采用中央制动器，其优点是制动位于主减速器之前的变速器第二轴或传动轴，所需的制动力矩较小，容易适应手操纵力小的特点。但在用作应急制动时，则往往会使传动轴超载。现代汽车由于车速的提高，对应急制动的可靠性要求更严格，因此，在中、高级轿车和部分总质量在1.5t以下的载货汽车上，多在后轮制动器上附加手操纵的机械式驱动机构，使之兼起驻车制动和应急制动的作用，从而取消了中央制动器(见图1-1)。重型载货汽车由于采用气压制动，故多对后轮制动器另设
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独立的由气压控制而以强力弹簧作为制动力源的应急兼驻车制动驱动机构，也不再设置中央制动器。但也有一些重型汽车除了采用上述措施外，还保留了由气压驱动的中央制动器，以便提高制动系的可靠性。
1.4 对制动器的要求
汽车制动系应满足如下要求。
(1)应能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象所在国家和地区的法规和用户要求。
(2)具有足够的制动效能，包括行车制动效能和驻车制动效能。行车制动效能是由在一定的制动初速度下及最大踏板力下的制动减速度和制动距离驻坡效能是以汽车在良好的路面上能可靠而无时间限制地停驻的最大坡度(％)来衡量的，一般应大于25％。
(3)工作可靠。为此，汽车至少应有行车制动和驻车制动两套制动装置，且它们的制动驱动机构应是各自独立的，而行车制动装置的制动驱动机构至少应有两套独立的管路，当其中一套失效时，另一套应保证汽车制动效能不低于正常值的30％；驻车制动装置应采用工作可靠的机械式制动驱动机构。
(4)制动效能的热稳定性好。汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其是下长坡时的连续制动，均会引起制动器的温升过快，温度过高。特别是下长坡时的独立的管路可使制动器摩擦副的温度达到300℃～400℃．有时甚至高达700℃。此时，制动器的摩擦系数会急剧减小，使制动效能迅速下降而发生所谓的热衰退现象。制动器发热衰退，经过散热、降温和一定次数的缓和使用，使摩擦表面得到磨合，其制动效能重新恢复，这称为热恢复。提高摩擦材料的高温摩擦稳定性，增大制动鼓、盘的热容量，改善其散热性或采用强制冷却装置，都是提高抗热衰退的措施。
(5)制动效能的水稳定性好。制动器摩擦表面浸水后，会因水的润滑作用而使摩擦副的摩擦系数急剧减小而发生所谓的“水衰退”现象。一般规定在出水后反复制动5～15次，即应恢复其制动效能。良好的摩擦材料的吸水率低，其摩擦性能恢复迅速。另外也应防止泥沙、污物等进入制动器摩擦副工作表面，否则会使制动效能降低并加速磨损。某些越野汽车为了防止水和泥沙进入而采用封闭制动器的措施。
(6)制动时的汽车操纵稳定性好。即以任何速度制动，汽车均不应失去操纵性和方向稳定性。为此。汽车前、后轮制动器的制动力矩应有适当的比例，最好能随各轴间载荷转移情况而变化；同一车轴上的左、右车轮制动器的制动力矩应相同。否则当前轮抱死而侧滑时，将失去操纵性；当后轮抱死而侧滑甩尾时，会失去方向稳定性；当左、右轮的制动力矩差值超过15％时，会在制动时发生汽车跑偏。
(7)制动踏板和手柄的位置和行程符合人——机工程学要求，即操作方便性好，操纵轻便、舒适，能减少疲劳。踏板行程：对轿车应不大于150mm；对货车应不大于170mm，其中考虑了摩擦衬片或衬块的容许磨损量。制动手柄行程应不大于160mm～200mm。各国法规规定，制动的最大踏板力一般为500N(轿车)～700N(货车)。设计时，紧急制动(约占制动总次数的5％～10％)踏板力的选取范围：轿车为200N～300N货车为350N～550N．采用伺服制动或动力制动装置时取其小值。应急制动时的手柄拉力以不大于400N～500N为宜；驻车制动的手柄拉力应不大于500N(轿车)～700N(货车)。
(8)作用滞后的时间要尽可能短，包括从制动踏板开始动作至达到给定制动效能水平所需的时间(制动滞后时间)和从放开踏板至完全解除制动的时间(解除制动滞后时间)。
(9)制动时不应产生振动和噪声。 (10)与悬架、转向装置不产生运动干涉，在车轮跳动或汽车转向时不会引起自行制动。
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(11)制动系中应有音响或光信号等警报装置，以便能及时发现制动驱动机件的故障和功能失效；制动系中也应有必要的安全装置，例如一旦主、挂车之间的连接制动管路损坏，应有防止压缩空气继续漏失的装置；在行驶过程中挂车一旦脱挂，亦应有安全装置驱使驻车制动将其停驻。
(12)能全天候使用。气温高时液压制动管路不应有气阻现象；气温低时，气制动管路不应出现结冰现象。
(13)制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。
1.5 制动器的新发展
随着电子技术的飞速发展，汽车防抱死制动系统(antilock braking system，ABS)在技术上已经成熟，开始在汽车上普及。它是基于汽车轮胎与路面间的附着特性而开发的高技术制动系统。它能有效地防止汽车在应急制动时由于车轮抱死使汽车失去方向稳定性而出现侧滑或失去转向能力的危险，并缩短制动距离，从而提高了汽车高速行驶的安全性。
近年来还出现了集ABS功能和其他扩展功能于一体的电子控制制动系统(EBS)和电子制动助力系统(BAS)。前者适用于重型汽车和汽车列车，它是用电子控制方式代替气压控制方式，可根据制动踏板行程、车轮载荷以及制动摩擦片的磨损情况来调节各车轮的制动气室压力。它不但可以较大地减少制动反应时间，缩短制动距离，提高牵引车和挂车的制动协调性，还能使制动力分配更为合理；后者(即制动助力系统)适用于轿车，即当出现紧急状况而驾驶员又未能及时地对制动踏板施加足够大的力时，该系统能自动地加以识别并触发电磁阀。使真空助力器在极短时间内实现助力作用，从而实现显著地缩短制动距离的目的。
为了防止汽车发生追尾碰撞事故，一些汽车生产大国都在致力于车距报警及防追尾碰撞系统的研究。这种系统是用激光雷达或用微波雷达对前方车辆等障碍物进行监测，若测出实际车距小于安全车距，则会发出警报；若驾驶员仍无反应，则会自动地对汽车施行制动。在部分轿车上已开始装用这种系统。
为了节省燃油消耗，减少排放并减轻制动器的工作负荷，制动能回收系统早已成为一个研究课题，以便将制动能储存起来，在需要时再释放出来加以利用。以前这项研究主要针对城市公共汽车，多采用飞轮储能和液压储能方式，但由于种种原因未能推广应用。近年来，随着电动汽车及混合动力汽车的研制已取得突破性的进展，制动能回收系统又为一些电动汽车所采用，在减速或下坡时可将驱动电机转变为发电机，使之产生制动作用；同时可用发出的电流使蓄电池充电，以节省能源，增加电动汽车和混合动力汽车的行驶里程。
2 制动器的结构形式及选择
2.1 制动器的种类
汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器。前者安装在车轮处，并用脚踩制动踏板进行操纵，故又称为脚制动；后者安装在传动系的某轴上，例如变速器或分动器第二轴的后端或传动轴的前端，并用手拉操纵杆进行操纵，故又称为手制动。
摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类。
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鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动叠的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上（对车轮制动器）或变速器、分动器壳或与其相固定的支架上（对中央制动器），其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮毂上，而中央制动器的制动鼓则固定在变速器或分动器的第二轴后端。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在现代汽车上已很少采用，所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。
盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧表面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用作各种汽车的中央制动器。
车轮制动器主要用作行车制动装置，有的也兼作驻车制动之用。
鼓式制动器和盘式制动器的结构型式有多种，其主要结构型式(如图2-1）所示。
图2-1 制动器的结构选型
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2.2 盘式制动器的结构型式及选择
按摩擦副中固定元件的结构不同，盘式制动器分为钳盘式和全盘式制动器两大类。 钳盘式制动器的固定摩擦元件是两块带有摩擦衬块的制动块，后者装在以螺栓固定于转向节或桥壳上的制动钳体中。两块制动块之间装有作为旋转元件的制动盘，制动盘用螺栓固定于轮毂上。制动块的摩擦衬块与制动盘的接触面积很小，在盘上所占的中心角一般仅约30°～50°，因此这种盘式制动器又称为点盘式制动器。其结构较简单，质量小，散热性较好，且借助于制动盘的离心力作用易于将泥水、污物等甩掉，维修也方便。但由于摩擦衬块的面积较小，制动时其单位压力很高，摩擦面的温度较高，故对摩擦材料的要求较高。
图2-2 固定钳式盘式制动器
1—转向节（或桥壳）2—调整垫片3—活塞4—制动块总成5-导向支承销
6—制动钳体7—轮辋8—回位弹簧9—制动盘10—轮毂
全盘式制动器的固定摩擦元件和旋转元件均为圆盘形，制动时各盘摩擦表面全部接触。其工作原理如摩擦离合器，故又称为离合器式制动器。用得较多的是多片全盘式制动器，以便获得较大的制动力。但这种制动器的散热性能较差，故多为油冷式，结构较复杂。
钳盘式制动器按制动钳的结构型式又可分为以下几种： a、固定钳式盘式制动器
如图2-2 所示，在制动钳体上有两个液压油缸，其中各装有一个活塞。当压力油液进入两个油缸活塞外腔时，推动两个活塞向内将位于制动盘两侧的制动块总成压紧到制动盘上，从而将车轮制动。当放松制动踏板使油液压力减小时，回位弹簧又将两制动块总成及活塞推离制动盘。这种型式也称为对置活塞式或浮动活塞式固定钳式盘式制动器。
b、浮动钳式盘式制动器
浮动钳式盘式制动器的制动钳体是浮动的。其浮动方式有两种，一种是制动钳体可作平行滑动；另一种是制动钳体可绕一支承销摆动(见图2-3)。因而有滑动钳式盘式制动器和摆动钳式盘式制动器之分。但它们的制动油缸均为单侧的，且与油缸同侧的制动块总成是活动的，而另一侧的制动块总成则固定在钳体上。制动时在油液压力作用下，活塞推动该侧活动的制动块总成压靠到制动盘，而反作用力则推动制动钳体连同固定于其上的制动块总成压向制动盘的另一侧，直到两侧的制动块总成受力均等为止。对摆动钳式盘式制动器来说，钳体不是滑动而是在与制动盘垂直的平面内摆动。这样就要求制动摩擦衬块应预
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