汽车制动器概述

汽车制动器概述汽车制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中也包括辅助制动系统中的缓速装置。目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；盘式制动器的旋转元件则为旋转的制动盘，以端面为工作表面。鼓式制动器根据其结构都不同，又分为：双向自增力蹄式制动器、双领蹄式制动器、领从蹄式制动器、双从蹄式制动器。其制动效能依次降低，最低是盘式制动器；但制动效能稳定性却是依次增高，盘式制动器最高。也正是因为这个原因，盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统，使其造价较高，故低端车一般还是使用前盘后鼓式。用来让轮胎与地面加大摩擦系数的设备，主要分为鼓式和碟式，也是用来驻车用的，鼓式迅间制动力度大，但发热后制动力下降得快；碟式制动技术性大，迅间制动力不够鼓式的大，但发热后还是可以保持较为良好的制动较果，而且高级的碟式杀车有6个刹车泵，可以做好很好的制动较果，所以现代小车都是采用碟式制动器。汽车上一般都设有脚制动和手制动两套独立的制动机构。使用制动的目的是强制汽车迅速减速直至停车，或在下坡时维持一定车速，另外，还可用来使停歇的汽车可靠地保持在原地不溜滑。在行车中，正确使用制动，不仅有利于保证行车安全，而且有利于节约燃料，减少轮胎磨损，防止机件损坏。盘式制动器组成构造、工作原理盘式制动器以其结构简单、紧凑，制动性能好，在同样大小的制动力矩条件下，其结构尺寸和质量都比鼓式制动器小，热稳定性和水稳定性好等一系列优点，被广泛应用于工程机械和各种汽车上。目前国内已有许多相关研究，如合肥工业大学姜平⋯提出了以制动时间最短和制动盘厚度最小为目标函数，但是未对各分目标的加权系数进行规格化，这样势必会造成各分目标函数在数量级上的差异，从而影响优化结果：又如西北工业大学吴军心提出了以制动时间最短为目标函数，但该设计未考虑制动器的温升，从而在实际应用中难免会因为摩擦片温升过高而影响制动效果，严重的甚至可能导致制动盘的龟裂。为了提高盘式制动器的制动性能和制动效率，下面在分析盘式制动器设计过程中所必须满足的性能指标和约束条件的基础上，建立了以制动温升最低和制动力矩最大为目标函数的多目标优化数学模型，然后采用MATLAB优化工具箱中的遗传算法进行优化求解，得到了较理想的优化结果。轿车盘式制动器热稳定性、水稳定性好，无机械衰退问题，高温下不易形成热裂和热点，也不会因热膨胀引起制动踏板行程损失，并具有尺寸紧凑、重量轻、维修方便等一系列优点，被广泛应用于各国轿车前轮上．为了提高制动器的制动效果、缩短制动时间，在制动盘设计时应同时考虑制动时间和制动器尺寸两个优化目标，建立混合多目标优化的数学模型，并利用MATLAB优化软件对其进行优化设计。与传统的鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点：1)盘式制动器无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即制动效能稳定；2)盘式制动器中摩擦块对制动盘的单位压力较高，易于将水挤出。在车轮涉水后，制动效能变化较小，且由于离心力的作用及衬块对制动盘的摩擦作用，出水后只需一二次制动，性能即可恢复。3)在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量较小。制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大。容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。除了以上制动性能的优势外，盘式制动器在使用中还有噪音低、振动小等特点，改善了乘坐舒适性。欧、美、日等发达国家已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。我国的轿车、微型车已广泛应用液压盘式制动器。预计未来几年，盘式制动器在国内将会得到快速的推广和应用。盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。二、盘式制动器二、盘式制动器结构：结构：制动盘制动钳体一汽奥迪100轿车前轮制动器制动块活塞制动钳导向销金属背板与摩擦块组成结构：制动钳导向销制动盘活塞制动钳体制动块分类：1、钳盘式制动器:a、定钳盘式制动器b、浮钳盘式制动器2、全盘式制动器应用：轿车、轻型货车（一）钳盘式制动器（固定式制动钳制动器）11、定钳盘式制动器、定钳盘式制动器（固定式制动钳制动器）（固定式制动钳制动器）结构：结构：活塞制动钳体制动块车桥进油口制动盘缺点：油缸多、结构复杂、制动钳尺寸大油路中的制动液受制动盘加热易汽化。（一）钳盘式制动器一些盘式制动器一些盘式制动器中装设专门的间隙自中装设专门的间隙自调装置，大多是摩擦调装置，大多是摩擦限位一次调准式，如限位一次调准式，如图所示。图所示。定钳盘式制动器缺点：（1）液压缸较多，使制动钳结构复杂。（2）液压缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代轿车的轮辋内。（3）热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；（4）若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。2、浮钳盘式制动器（浮动式制动钳制动器）结构：22、浮钳盘式制动器、浮钳盘式制动器（浮动式制动钳制动器）（浮动式制动钳制动器）结构：结构：车桥导向销进油口活塞制动钳制动块制动盘特点：与定钳盘式制动器相比，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸小，制动液受热汽化的机会较少；此外，在兼做驻车制动器的情况下，不用加设驻车制动钳，只须在行车制动钳液压缸附近加装一些推动液压缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。（二）全盘式制动器（二）全盘式制动器盘式制动器特点优点：1、制动效能稳定。2、浸水后制动效能降低较少。3、输出制动力矩相同情况下，尺寸和质量较小。4、制动盘沿厚度方向的热膨胀量小。5、较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简单。缺点：1、制动效能差，导致液压制动管路中油压较高，一般要用伺服装置。2、兼用于驻车制动时，需要加装的驻车制动传动装置复杂，使后轮上应用受到限制。盘式制动器性能分析制动系型式制动器起作用时间(s)气控—气动鼓式制动器0.65～0.75电控—气动盘式制动器0.33盘式与鼓式制动器的性能对比欧洲多家制动器生产厂家和汽车制造商都对盘式和鼓式制动器作过全面的对比试验,其结果见表2。盘式和鼓式制动器在相同的制动工况下有显著的特性差异。常规制动时鼓式制动器的减速度在达到峰值后会有所下降,这是由于载荷增加时各部件变形带来的制动衰退,而盘式制动器制动时的减速度是稳定提高的(见图7),最初的峰值在盘式制动器的减速度曲线上消失了,这意味着制动过程更加平顺,且在易滑路面制动时车轮抱死的可能性变小。图7盘式/鼓式制动减速度曲线众所周知,制动距离与汽车的行驶安全有直接关系。汽车的制动过程可用制动减速度与制动时间的关系曲线来表达,制动器起作用的时间与制动器的结构型式也有密切的关系，因此改制制动系结构，减小制动器起作用时间，是缩短制动的一项有效措施。见表3用制动器效能因数与摩擦系数的关系曲线来说明两种结构制动器的效能及其稳定程度,见图8.类别项目盘式鼓式制动温度(℃)≥900≤400制动因数0.75～0.802.0～4.0拆换衬片所需时间(h)0.54.0制动力矩(Nm)4000030000散热性(轮辋温度℃)85140磨合里程(km)1001000图8盘/鼓式制动器效能因数与摩擦系数的关系从图8可见,盘式制动器的制动效能比鼓式制动器小,它的稳定性最好。为了祢补制动效能小的问题,一般盘式制动器都采用大直径制动分泵,且加装助力装置,使之具有较大的制动效能。迟滞性能是衡量机械装置传动效率和重复性能优劣的一个重要指标,由于盘式制动器直接由制动缸驱动衬片压向制动盘,省却了鼓式制动器中的制动轴、推杆及制动缸架,传力部件少,受力简单,反应灵敏,迟滞量仅为10%,而鼓式则为30%,这也是盘式制动器制动响应快且效能稳定的结构保障之一(见图9)。由此可见,盘式制动器在汽车制动性能的三项评价指标即制动效能、制动效能的稳定性以及制动时汽车的方向稳定性上比鼓式制动器具有明显的优势。