1、论文 汽车液压制动技术发展分析 论 文 汽车液压制动技术发展分析目 录中文摘要、关键词 1英文摘要、关键词 2引 言 3第1章 汽车液压制动系统概述 41.1 汽车制动系统的类型 41.2 汽车液压制动系统的原理及组成 81.2.1 汽车液压制动系统的工作原理 81.2.2 制动主缸 91.2.3 制动轮缸 101.3 汽车制动性的评价指标 111.3.1 汽车制动效能 111.3.2 汽车制动性能的恒定性 121.3.3 汽车制动时的方向稳定性 12第2章 制动器 132.1鼓式制动器 132.1.1领从蹄式制动器 132.1.2 平衡式制动器 142.1.3 自动增力式制动器 152.2盘
2、式制动器 162.2.1 浮钳盘式制动器 162.2.2 盘式制动器的特点 172.3 驻车制动器 172.3.1 中央驻车制动装置 172.3.2 带驻车制动机构鼓式制动器 182.3.3 带驻车制动机构盘式制动器 19第3章 汽车液压制动系统的控制装置 213.1 汽车液压制动力调节装置 213.1.1 限压阀 213.1.2 比例阀 223.1.3 感载阀 223.2 伺服制动系统的主要部件 233.2.1 真空助力器 233.2.2 真空增压器 243.3 汽车防抱死制动系统 263.3.1 汽车防抱死制动系统概述 263.3.2 汽车防抱死制动系统的基本组成 263.3.3 汽车防抱
3、死制动系统的工作原理 27第4章 汽车液压制动系统的发展方向 29结 论 31致 谢 32参考文献 33摘要：近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，汽车制动系统的重要性表现得越来越明显。汽车制动系统的种类很多，传统的制动系统结构形式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。液压制动系统是目前汽车上应用最为广泛的一种制动系统。传统液压制动系统结构简单、操纵轻便、工作可靠等优点，因此，大量应用于各种型号的的乘用车及微型、轻型和部分中型商务车。 本论文首先对液压制动技术进行阐述，分析各类型分类，指出其制动性能的评价指标，重点指出其各个组成部分、探讨其工作原理；其次对制动器的发展进行概述，分
4、析各制动器的功能特点，进一步研究液压制动系统的控制装置，指出分析各个发展阶段液压制动技术的特点；最后归纳指出其汽车制动系统的发展方向。关键词：液压制动系统 制动器 液压制动控制装置Abstract:In recent years, with the vehicle advances in technology and high speed automobiles, automobile braking system importance is becoming more and more obvious.Automobile brake system of many kinds, tradit
5、ional braking system structure is the main form of mechanical, pneumatic, hydraulic, gas-liquid mixing type.Hydraulic braking system is at present the most widely used a braking system.The conventional hydraulic brake system has the advantages of simple structure, convenient operation, reliable work
6、 and other advantages, therefore, widely used in various types of passenger cars and miniature, light and medium commercial vehicles. In this paper, the hydraulic brake technology development carries on the elaboration, pointed out its braking performance evaluation index, and points out its various
7、 components, discusses its working principle, analyzes each development stage of hydraulic brake technology features, and then the brakes on the development of disc brake drum brake, analysis to advantages and disadvantages, for a hydraulic brake system control device for research, analysis of the d
8、evice function, induced finally points out the development direction of automobile brake system.Key words: hydraulic brake system ；brake ；hydraulic brake control device引 言从汽车诞生起，车辆的行驶安全性就始终是备受关注的热点课题，汽车制动技术在汽车技术中占有重要地位。一方面，随着汽车技术的不断发展，汽车车速的不断提高；另一方面，随着国民经济的发展、人民生活水平的不断提升，汽车普及程度越来越高，车流密度日益增大，因而造成了交通事
9、故居高不下。由交通事故的统计分析表明，大量交通事故与汽车制动系统技术性能直接相关，其主要原因是由制动距离太长，制动时侧滑等情况引起的。现代汽车对制动系统提出愈来愈严格的要求，良好的制动性能对确保汽车安全行驶具有重要意义。汽车制动技术的发展，经历了机械制动、液压制动、气压制动等阶段，发展到现代的电子控制制动，制动性能不断提高，但液压制动系统因具有良好的制动效能、操纵轻便性、制动稳定性好、制动平顺性、散热性等优点，仍得到了广泛应用，液压制动在制动技术中占有重要的地位，研究液压制动技术对提高交通安全，降低交通事故具有重大意义。第1章 汽车液压制动系统概述1.1 汽车制动系统的类型 汽车上便于驾驶员能
10、根据道路和交通等情况，借以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动的一系列专门装置称为制动系统。它可以使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，使已停驶的汽车保持不动。对汽车起制动作用的力只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的。因此，汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。汽车制动系统可从以下不同的角度进行分类。 1、按制动系统的功用分类 按制动系统的功用分类，制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系
11、统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 2、 按制动能量的传输方式分类 按制动能量的传输方式分类，制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。在液压式制动传动装置中，传力介质是制动油液，利用制动油液将驾驶员作用于制动踏板上的力转换为油液压力，通过管
12、路传至车轮制动器，再将油液转换为使制动蹄张开的机械推力。 3、按制动操纵能源分类 按制动操纵能源分类，制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以人力作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统。目前轿车和轻型车普遍采用伺服液压制动系统，伺服液压制动系统有真空助力式和真空增压式两种。 （1）真空增压式伺服制动系统真空增压式是利用真空度对制动主缸输出的油液进行增压，其控制装置是用制动踏板机构通过主缸输出的液压操纵的。图1.1真空增压式液压制动传动
13、系统示意图。它比人力液压制动系统多一个真空增压器，一套由真空单向阀、真空筒和真空管道组成的真空增压系统。真空源来自发动机进气管。 图1.1真空增压式液压制动传动系统示意图 1.车轮制动器 2.制动主缸 3.双活塞安全缸 4.增压缸 5.真空伺服气室 6.控制阀 7.真空筒 8.单向阀 9.进气管 A.发动机 B.真空泵 C.单向阀 汽车在制动时，发动机处于怠速状态，其进气管内真空度很高，此真空度经真空单向阀传入真空筒，使筒中具有一定的真空度，作为制动加力的力源。当踩下制动踏板时，从制动主缸中压出的制动油液先进入增压缸，液压力由此一面传入前、后制动分泵，一面又作用于控制阀，使真空伺服室起作用，而
14、对增压缸进行增压，使增压缸和分泵液压增高。单向阀8的作用是，当进气管真空度高于真空筒的真空度时，单向阀被吸开，将真空筒及真空伺服室内的空气抽出。当发动机熄火或进气管真空度低于真空筒真空度时，单向阀关闭，以保证发动机不工作时也能进行几次增压制动。（2）真空助力式伺服制动系统 图1.2 真空助力式液压制动传动系统示意图 1.制动踏板机构 2.控制阀 3.加力气室 4.制动主缸 5.储液罐 6.制动信号灯液压开关 7.真空供能管路8.真空单向阀9.感载比例阀10.左后轮缸11.左前轮缸12.右前轮缸13.右后轮缸 图1.2真空助力式液压制动传动系统示意图。串联双腔制动主缸的前腔通向左前轮制动器的轮缸
15、，并经感载比例阀通向右后轮制动器的轮缸。主缸后腔通向右前轮制动器的轮缸，并经感载比例阀通向左后轮制动轮缸。真空伺服气室和控制阀组成一个整体部件，称为真空助力器。制动主缸直接作用在伺服气室的前端，真空伺服气室工作时产生的推力，也同踏板一样直接作用于制动主缸的活塞推杆。 制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板力经真空助力器放大后，作用在制动主缸上，制动主缸将制动液加压后，分别输送到两个制动回路，使制动器产生制动作用。当驾驶员放开踏板，制动蹄和分泵活塞在回位弹簧作用下回位，制动液压回到总泵，制动解除。 4、 按液压制动回路分类 （1）单回路制动系 单回路制动系是利用一个制动主缸，通过一套相互连通的管路，控
16、制全车制动器。若传动装置中一处漏油，会使整个制动系统失效。 当驾驶员踏下制动踏板时，推杆推动制动主缸活塞使制动液升压，通过管道将液 压力传至制动轮缸，轮缸活塞在制动液挤压的作用下将制动蹄上的摩擦片压紧制动鼓图1.3单管路液压制动系统1.回位弹簧2.制动蹄片3.分泵4.分泵活塞5、8、11.油管6.踏板7.总泵9.总泵活塞10.推杆12.摩擦片13.支销14.储油室形成制动，根据驾驶员施加于踏板力矩的大小，使车轮减速或停车。当驾驶员放开踏板，制动蹄和分泵活塞在回位弹簧作用下回位，制动液压回到总泵，制动解除。 （2）双回路制动系为了提高了汽车制动的可靠性和行驶安全性，目前都是采用双回路液压制动传动
17、装置。双回路是指利用彼此独立的双腔制动主缸，通过两套独立管路，分别控制两桥或三桥的车轮制动器，其特点是若其中一套管路发生故障而失效时，另一套管路仍能继续起制动作用。双回路的布置方案在各种汽车上各有不同，常见的有前后独立式图1.4（a）和交叉式图1.4（b）两种形式。 （a）前后独立式液压制动回路 前后独立式液压制动回路装置图1.4（a）由双腔制动主缸通过两套独立的管路 （a）前后分开 （b）交叉式图1.4 双回路液压制动系统传动装置布置示意图1.盘式制动器2.双腔制动主缸3.鼓式制动器4.制动力调节器分别控制前桥和后桥的车轮制动器。这种布置方式结构简单，如果其中一套管路损坏漏油，另一套仍能起作
18、用，但会破坏前后桥制动力分配的比例，主要用于对后轮制动依赖性较大的发动机前置后轮驱动的汽车。（b）交叉式液压制动回路 交叉式液压制动回路装置图1.4（b）由双腔制动主缸通过两套独立的管路分别控制前后桥对角线方向的两个车轮制动器。这种布置方式在任意管路失效时，仍能保持一半的制动力，且前后桥制动力分配比例保持不变，有利于提高制动方向稳定性，主要用于对前轮制动依赖性较大的发动机前置前轮驱动的汽车。 图1.5交叉式双回路制动系统示意图。该系统采用真空助力、双回路交叉布置。前轮为盘式制动器，后轮为鼓式制动器。后轮鼓式制动器同时也作为驻车制动系统的制动器。制动主缸的后腔与右前轮、左后轮的制动回路相通；制动
19、主缸的前腔与左前轮、右后轮的制动回路相通。图1.5对角线分开式制动系统示意图1.制动踏板2.真空助力器3、5.制动回路4.制动主缸6.前轮盘式制动器 7.手制动操纵杆8.手制动操纵缆绳9.感载比例阀10.后轮鼓式制动器 制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板力经真空助力器放大后，作用在制动主缸上，制动主缸将制动液加压后，分别输送到两个制动回路，使制动器产生制动作用。这种 液压传动对角线双回路制动系统能保证在任一个回路出现故障时，仍能得到总制动效能的50%左右。此外，这种制动系统结构简单，并且执行时制动稳定性好。 要施行手制动时，只要用手向后拉手制动操纵杆到位为止，并通过自锁机构锁住。在此过程中，由于
20、手制动杆带动制动操纵缆绳，缆绳牵引制动软轴，再由软管带动制 动器里的拉杆，使两个后轮制动蹄向外张开，使制动鼓产生制动作用。解除制动时，先用手指压下制动操纵杆头部按钮来解出锁止装置，然后向前推动手制动操纵杆直到不能移动为止。制动踏板机构和手制动操纵机构在施行制动时和电器开关相接触，指示灯亮，进行制动显示。1.2 汽车液压制动系统的原理及组成 1.2.1 汽车液压制动系统的工作原理 汽车液压制动系统的工作原理如图1.6所示。它是由制动器、操纵机构和液压传动机构组成。车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和张开机构组成。旋转部分是制动鼓8，它固定在车轮轮毂上，它的工作表面是内圆柱面。固定部分包括制动蹄1
21、0和制动底板11等。制动底板用螺栓与转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘（后轮）固定在一起。在固定不动的底板上，有两个支承销12，支承着两个弧形制动蹄10的下端。制动蹄的外圆上装有摩擦片9，上端用制动蹄回味弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞7上，制动蹄可用液压轮缸等张开机构使其张开。传动机构主要由推杆2、制动主缸4、制动轮缸6和油管5等组成。装在机架是上的制动主缸与轮缸相通。主缸活塞可由驾驶员通过制动踏板1来操纵。图1.6简单液压制动系统工作原理示意图1.制动踏板2.推杆3.主缸活塞 4.制动主缸 5.油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.摩擦片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.
22、制动蹄复位弹簧 制动系统不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保留一定的间隙，使制动鼓可以随车轮自由转动。制动时，踩下制动踏板，推杆便推动主缸活塞，迫使制动油进入轮缸，推动轮缸活塞使制动蹄张开，与制动鼓全面贴合压紧，此时不旋转的摩擦片对旋转的制动鼓产生一个摩擦力矩，其方向与车轮旋转方向相反，大小决定于轮缸的张力、摩擦系数和制动鼓及制动蹄的尺寸。制动鼓将力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮即对路面作用一个相反的周缘力，同时，路面会给车轮一个向后的反作用力，方向与汽车行驶方向相反，即制动力。各制动轮上制动力的和是汽车受到的总制动力，制动力由车轮车桥和悬架传给车架及车身，迫使
23、整个汽车产生一定的减速度，甚至停车。放松制动踏板，在各回位弹簧的作用下，制动蹄与制动鼓的间隙有恢复，因而制动解除。 1.2.2 制动主缸 制动主缸的作用是将踏板力转变成液压力，现代汽车的行车制动系统都必须采用双回路制动系统，因此液压制动系统都采用双腔式制动主缸。图1.7 所示为液压制动系统中的图1.7串联式双腔制动主缸1.隔套 2.密封圈 3.后活塞 4.防尘罩 5.防动圈 6、13.密封圈 7.垫圈 8.皮碗护圈 9.前活塞10.前活塞弹簧 11.缸体 12.前腔 14、15.进油孔 16.定位圈 17.后腔 18.补偿孔 19.回油孔串联双腔制动主缸。缸体内有两个活塞，将主缸分为两个工作腔
24、。第一腔与右前、左后制动器相连；第二腔与左前、右后制动器相通，每套管路和工作腔又分别通过补偿孔和回油孔与储油罐相通。第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置，使补偿孔和进油孔与缸内相通。第一活塞在左端弹簧作用下，压靠在套上，使其处于补偿孔和回油孔之间的位置。此外每个活塞都装有密封圈，以便两腔建立油压并保持密封。 当踩下制动踏板时，踏板传动机构通过推杆推动后腔（第一）活塞前移，到皮碗掩盖住旁通孔后，此腔液压升高。在后腔液压和后腔活塞复位弹簧力的作用下，推动前腔活塞向前移动，前腔压力也随之升高。当继续下踩制动踏板时，前、后腔的液压继续升高，使前、后轮制动器制动。解除踏板力后，制动踏板机构、主缸前后腔
25、活塞和轮缸活塞，在各自的复位弹簧作用下复位，管路中的制动液借其压力推开回油阀门流回主缸。于是解除制动。 若与前腔连接的制动管路损坏漏油时，则在踩下制动踏板时只有后腔中能建立液压，前腔中无压力。此时在液压差作用下，前腔活塞迅速前移到前缸活塞前端顶到主缸缸体上。此后，后腔工作腔中液压方能升高到制动所需的值。 若与后腔连接的制动管路损坏漏油时，则在踩下制动踏板时，起先只是后腔（第一）活塞前移，而不能推动前腔（第二）活塞，因后缸工作腔中不能建立液压。但在后缸活塞直接顶触前缸活塞时，前缸活塞前移，使前缸工作腔建立必要的液压而制动。由上述可见，双回路液压制动系统中任一回路失效时，主缸仍能工作，只是所需踏板
26、行程加大，将导致汽车的制动距离增长，制动效能降低。1.2.3 制动轮缸 制动轮缸的功用是将主缸传来的液压力转变为使制动蹄张开的机械推力。制动轮缸有单活塞式和双活塞式两种。单活塞式制动主缸主要用于双领蹄式和双从领蹄式制动器，而双活塞式轮缸制动器应用较广，即可用于领从蹄式制动器，又可用于双向双领蹄式制动器及自增力式制动器。 图1.8所示为单活塞式制动轮缸示意图。液腔密封采用装在活塞导向面上的皮圈。图1.8单活塞式制动轮缸 1.放气阀 2.护罩 3.进油管接头 4.皮圈 5.缸体 6.顶块 7.防护罩8.活塞进油间隙借活塞端面的凸台保持。放气阀1的中间部位有螺纹，尾部有密封锥面，平时旋紧靠在阀体上。
27、与密封锥面相连的圆柱面两侧有径向孔，与阀中心的轴向孔相通。需要放气时，线取下护罩2，再连踩几下制动踏板，对缸内空气加压，然后踩住踏板不放将放气阀旋除少许，空气即可排出。空气排尽后再将放气阀旋闭。图1.9所示为双活塞式制动轮缸示意图。缸体1用螺栓固定在制动底板上，缸内有两个活塞2，二者之间的内腔由两个皮碗3密封。弹簧4分别保持皮碗、活塞、制动蹄的紧密接触，并保持两活塞的进油间隙。防护罩6除防尘外，还可以防止水分进入， 以免活塞与缸体生锈而卡死。制动时，来自制动主缸的制动液经进油管接头和进油孔进入两活塞之间的油腔，将活塞向外推开，通过顶快推动制动蹄。 图1.9双活塞式制动轮缸 1.缸体 2.活塞
28、3.皮碗 4.弹簧 5.顶块 6.防护罩 1.3 汽车制动性的评价指标 汽车的制动性主要是指汽车在行驶中能强制降低车速和停车，以及在下坡时维持一定车速的能力。通常把行驶中的汽车能够强制地降低到任意要求的行驶速度，甚至降低到零，下长坡又能保持一定速度的使用性能，称之为汽车的制动性。汽车制动性的好坏，对行车安全和顺利完成运输任务有重要影响。因此汽车必须具备良好的制动性能，才能在保证安全的条件下提高行车速度，汽车高速行驶要以迅速停车为必要条件，这样才能保证行车安全，减少事故发生。1.3.1 汽车制动效能制动效能是指汽车迅速减速直至停车的能力。即在良好的路面上，汽车以一定的初速度制动停车的制动距离或制
29、动时汽车的减速度，也可用制动力、制动时间来表示。在制动过程中，制动减速度越大，制动效能就越好。通常按测量值和计算值将其分为制动稳定减速度和充分发挥平均减速度。在车辆持续制动时间内的减速度值相对比较稳定，且是整个制动过程中的最大制动减速度。它体现了车辆制动的最大能力，将其称为制动稳定减速度，也就是最大制动减速度，可直接测量获得。制动力是本质上的评价制动效能的指标。制动力越大，汽车的制动减速度就越大，相应的制动效果就会越好。1.3.2 汽车制动性能的恒定性制动效能的恒定性主要是指抗热衰退性和抗水衰退的能力。抗热衰退性即汽车在高速行驶或下长坡的连续制动时制动效能的稳定程度。汽车的制动过程实际上是把汽
30、车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能的过程。制动器自身的温度升高以后，摩擦系数减小，制动力矩下降，制动减速度减小，制动的距离增大，称为制动器的热衰退。汽车涉水行驶后，制动器的摩擦存在水膜会使摩擦系数减小，同时制动效能下降，称为制动器涉水衰退。制动器的热衰退是不可避免的，但不同的结构型式和材质的车轮制动器抗热衰退性的能力不同。制动器的抗热衰退性能一般用一系列连续制动时制动效能的保持程度来表示。另外，制动器结构也对抗热衰退性能产生很大影响。盘式制动器的热稳定性较优于鼓式制动器，这是因为盘式制动器的制动盘很厚，热容量大，而且制动钳摩擦片一般采用金属摩擦材料，导热能力强，再加上盘式制动器的通风效果好。
31、鼓式制动器采用非金属材料摩擦衬片，由于非金属材料的导热性能较差，在使用过程中制动鼓温度升高得很快，膨胀变形，使制动蹄和制动鼓间接触变差，所以鼓式制动器的热稳定性不如盘式制动器。1.3.3 汽车制动时的方向稳定性制动时的方向稳定性是指汽车在制动过程中按驾驶者给定方向行驶的能力，即制动过程中汽车不会发生跑偏、侧滑以及失去转向的能力。制动时汽车方向的稳定性，常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价的。制动时的方向稳定性与侧滑有关，而其中50%是由制动侧滑引发的制动时方向不稳定是造成交通事故的重要原因。汽车在制动过程中自动向左或向右偏驶的现象叫制动跑偏。制动侧滑是由于制动时汽车的某轴或多轴发生横向移动
32、导致。严重的跑偏必定造成侧滑，通常，跑偏时车轮印迹重合，侧滑前后印迹不重合。第2章 制动器制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的部件，一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使旋转元件的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。鼓式摩擦副的旋转元件为制动鼓，其工作表面是圆柱面；盘式摩擦副的旋转元件是制动盘，其工作表面是圆盘的端面。 2.1鼓式制动器 由于制动蹄张开机构的形式，张开力作用点和制动蹄支承点的布置方面的不同，
