汽车构造
汽车制动系统
学生姓名 黄蔚凯 学 号 ******** 院 系 工学院 机械系 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 黄德中 完成日期 2013-4- 24
汽车的制动系统及其优化
摘 要
本论文主要对现代汽车刹车系统的设计原理、优缺点和发展方向进行了整理研究，鼓式刹车、盘式刹车以及对应的制动器类型一一归纳分析。从结构特征、功能演变方面着手，着重剖析应用于现代汽车的各类制动装置，分析其结构特点，力学性能等。然后应用专业知识，研究各种结构的受力情况，材料的性能特点，性价比等，并且由此得出各种功能的刹车系统在实际应用中的优缺点，推知其发展前景，进一步对刹车系统设计方面提出自己的见解。
论文素材信息量较大，所要表达的较多，但作为纸质文件很难面面俱到。本论文主要包括几个重点，结构衍变、力学原理、性能特点、发展空间。鉴于专业软件等知识方面的缺乏，图纸文字主要采用了阅读参考文献，联系专业知识的方法。所得结论基本符合实情。
关键词：刹车系统；力；防抱死；前景
Automobile brake system and optimization
ABSTRACT
This paper mainly researches the modern automobile brake design principle, the advantages and disadvantages of the system and the development direction of automobile. I have a analyze and inductive of the brake drum, multiplediscbrake and the corresponding. Starting from structure, function evolution, all kinds of braking device mainly analysis used in modern automobile, and analyzes its structure characteristics, mechanical properties. Then apply the professional knowledge, force of various structure, performance characteristics, material price. And find the advantages and disadvantages of brake system and the various functions in practical application. Finally, we deduce that the prospects for development further put forward my own views on the brake system design.
The material has a large amount of information. I want to express more, but I can’t give mature consideration to all aspects of these questions as a paper document. This paper mainly includes several key evolutions, structure, mechanical principle, characteristics, and development space. In view of the lack of professional software knowledge, documents mainly adopt the method of reading references, contact a professional knowledge. So that I can speak that the conclusions of this paper are true.
KEY WORDS: brake system; force; ABS; foreground
绪论
人类的发展离不开衣食住行，对于出行，汽车自然是人们快速到达目的地的第一选择。而随着人类对于速度的不倦追求，自然要求汽车的制动刹车系统必须满足得了安全的需求,这主要表现在汽车的速度与灵活度方面有跳跃式的技术突破时，对于汽车的制动速度，制动距离等方面都会提出新的技术要求。
制动刹车系统与民众的生命安全息息相关。据报道，2011年7月，江油市一起刹车失灵12辆汽车连环相撞事故，伤者24人。2010年8月太佳线一天两次刹车失灵事故，致三人身亡。09年又曝光凯瑞丽刹车系统失灵，15%车主因此发生不同程度的交通事故……由此可见。稳定安全的制动系统对于汽车和车主都是至关重要的。汽车刹车系统多样，并且各自存在着优点和不足之处，因此研究并优化制动系统是十分必要的。
1. 制动装置的种类及其优缺点
汽车制动系统是汽车工业中不可缺少的一部分，是安全的保证。一般来说，制动系统的作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。这就要求制动系统需要有极高的灵活性和稳定性。汽车制动系统包括行车制动装置和停车制动装置两套的装置。其中行车制动装置是由驾驶员用脚来操纵的，故又称脚制动装置。停车制动装置是由驾驶员用手操纵的，故又称手制动装置。我还没有考驾照，对于这方面的知识了解的不够到位，所以在这里主要讨论制动系统的原理和各自优缺点，对于操作方式不做深究。
制动方式中，最常见的是鼓式刹车和盘式刹车。 一、鼓式刹车：
在车轮毂里面装设二个半圆型的刹车片，利用“杠杆原理”推动刹车片使刹
车片与轮鼓内面接触而发生摩擦。一般鼓式制动器由旋转部分、固定部分、促动部分和定位调整装置组成。由刹车底板、刹车分泵、刹车蹄片等有关连杆、弹簧、梢钉、刹车鼓所组成。目前仅普通采用于后轮。鼓式刹车有一形状类似铃鼓的铸铁件，称为刹车鼓，它与轮胎固定并同速转动。鼓式刹车的成本较低、绝对制动力更高，被较多地运用在小型轿车的后轮。 但其磨耗率较高，因此同时整体成本较高。
缺点：
1、鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大，而造成踩下刹车踏板的行程加大，容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时，要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。
2、刹车系统反应较慢，刹车的踩踏力道较不易控制，不利于做高频率的刹车动作。
3、构造复杂零件多，刹车间隙须做调整，使得维修不易。 二、盘式刹车：
以刹车卡钳控制两片刹车片去夹住轮子上的刹车碟盘。在刹车片夹住碟盘时，其二者间会产生摩擦。可分为盘式与通风盘式。碟式、通风盘式、摩擦片式都可归于盘式刹车。
盘式刹车的作用方式与普通自行车的制动方式相似—卡钳上的刹车片与车轮链接的刹车盘在刹车时相互作用，直到车轮停止转动。通风盘则是在刹车盘上打孔，利用行驶带来的自然风帮助散热。具有较佳的反应性及稳定性，散热性较佳，更换简便等优点。
盘式刹车最早是在20世纪50年代出现在赛车上的。由于它们制动效果好，
且比先前的鼓形刹车更易维护，所以成了车队的宠儿。盘式刹车还容易保持低温。汽车刹车，往往会产生很大的摩擦力和热量；这些热量将降低刹车产生的阻力。而盘式刹车带有排气口，可以使热量很快消散。如今，绝大部分汽车都至少在前胎装有盘式刹车——大多数汽车的四个轮胎上都装有盘式刹车装置。
缺点：
1、因为没有鼓式刹车的自动刹紧作用，使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低；
2、盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小，刹车的力量也较小；
3、为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高刹车系统的油压，以提高刹车的力量；
4、手刹车装置难安装，有些用盘式刹车的车型为此加设一组鼓式刹车的手刹车机构。
5、来令片之磨损较大，致更换频率可能较高。 6、养护成本较高。
2现代汽车制动系统力学性能改进及其发展前景
著名马克思主义教育家马卡连柯在谈到人的自制力时曾经比方说：“没有制动器就不可能有汽车”。可见，汽车的制动系统与人自制力一样，都是须臾不可离开的东西。
刹车要克服的主要是汽车轮胎行驶惯性，需要最大化利用轮胎与地面之间的摩擦力。从高速运转到静止的过程所经时间不能过长，所以在这个过程中势必产生极大热量，容易烧毁装置，而且纯滑动极易磨损轮胎。这就要求所用材料耐热性能极好，并且尽可能的避长时间滑动磨损。
现今采用的ABS防抱死装置有效的解决了这一问题。汽车在湿滑或结冰的
低摩擦路面上行驶时，如果发生过度刹车的情况，则车轮会被刹车装置锁死而失去抓地力，导致车辆失去控制方向的能力。为了使车辆在这种危险的路面上能够有效控制前进的方向，于是研发出ABS“防抱死刹车系统”，它实际上是一种电子系统。普通制动系统，当你踩下刹车时，制动器迅速产生制动力，并随着刹车踏板运动行程的增加，而增加制动力，直至将车轮抱死，使车轮与地面的摩擦，由滚动摩擦变为滑动摩擦这种滑动摩擦并不能有效增加车轮与地面所产生的制动力，反而略有减小。急刹车产生的车轮抱死，会使车轮失去转向性能，在危急时刻，无法避让障碍物。而ABS制动系统，通过电子控制和液压系统，将单纯的制动，变为快速的“点刹”。就是在单位时间内，制动-缓解-制动-缓解多次，类似于一脚一脚的快速踩多次刹车。使车轮处于一种边滚边滑的状态。根据实际测试，在绝大多数路面状态下，能有效降低制动距离，并保证车轮的转向性能。
据此看来，制动装置发展趋向于强散热，缩短制动距离，在制动中保证轮胎的转向性能，并且灵活稳定。我设想可以采用电力作为制动力的来源，代替真空或者液压，一来环保，二来电力能量巨大且易控制。查阅资料后，发现电力已经投入使用了，就是最新的BBW全电路制动。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩
短制动反应时间。电制动控制单元接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。整个制动系统结构简单，省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件，使整车质量降低，而且制动响应时间短，提高了制动性能，测试起来也简单快捷。未来的制动装置照此发展应该逐渐接近于信息化，电子化。电力在很长一段时间内应该还是主要制动助力，因为它直接与电脑等装置联系。未来的制动应该发展为一段固定的程序，类似于防抱死，车轮通过一系列有规律的运动最终制动刹车。过程极短，对于摩擦力的运用应该趋于极限化，规律的运动也可以有效散热。或者将轮胎转动的力转换为其他形式的能量。这个想法还不成熟，当然这篇论文也不是终点，我还会接着深入了解制动知识，
各种类型的制动装置在实际应用中各有所长。总的来说，材料发展趋向于延长耐久耐热性，提高抗变力方面。而力学上则趋向于四两拨千斤，不抱死。在这个新技术、新发现层出不穷的年代，工程师和设计者们应该放眼长远，不拘泥于老一辈的经验和眼光，多发现，多利用。而在制动力方面，众所周知，真空制动和液压制动均为工程师大胆创新、不惧失败，屡次试验后登上文明舞台的新星。后来人更应该继承他们的创新精神，从多个方面对现有制动系统进行创新和发展。研究角度着眼于减少受力、节约成本、适应环境。我多么希望中国的机械电气工程师能在现甚至超越我们先哲们的风采，设计出更稳定、更环保、更安全的原创制动装置。
结论
这篇论文作为“汽车构造”这门选修课的最终成果和学期总结，其资料收集、整理以及最终写作的过程对我来说是一份极为宝贵的经历。我所整理研究的主要为制动系统优缺点及基本原理。其实际意义对于工程上可能无甚大作用，但对于汽车制动资料整理共享方面还是有些意义的。在实际撰写过程中仍遇到了不少困难，诸如资料收集不全，
信息筛选不严格，语言表达不够清晰等等。这反映了汽车构造知识积累不够丰富，研究不够彻底。对此，今后要端正心态，认真做学问，认真做研究，加强专业知识学习。这次锻炼机会丰富了我的实战经验，知识得到巩固，学习能力得到锻炼提高，对于今后的学习生活很有帮助。
参考文献
[1]百度百科 [2]
[3]中华广播网 名词解析
[4] 唐寰澄 《桥》 ，中国铁道出版社，北京，1981。
致谢
特别感谢指导老师黄德中及参加“汽车构造”课程的各位同学。
