汽车制动系统的组成和结构

汽车的制动系统是一个较为复杂的制动安全系统。这个系统一般由两部分组成，一部分是制动传动装置，另一部分是制动器。

1)制动传动装置

制动传动装置包含着一些零件和管路，这些零件和管路会向制动器传递制动能量。其中有制动踏板，还有制动总泵，以及轮缸和连接管路等。

2)制动器

制动器能够产生阻碍车辆运动或者车辆具有运动趋势的力。一般情况下，它是借助固定元件与旋转元件的工作面之间产生摩擦来达成的。

一个完善的制动系统需要有制动力调节装置，同时还需要有报警装置，并且需要有压力保护装置等附加装置。

制动系统的工作原理

车身（或车架）的非旋转元件与车轮（或传动轴）的旋转元件相互连接，它们之间的摩擦可防止车轮旋转或有旋转倾向。汽车行驶时产生的动能会转化为摩擦副的热能，然后消散到大气里。

现在用液压行车制动系统来进行说明制动系统的工作原理，并且图 15.1 展示了相关内容。

车轮制动器主要由转动部分、固定部分和开启机构组成。

制动鼓是转动部分，它固定在轮毂上并随车轮转动，其工作面为内圆柱面。固定部分主要包含闸瓦和制动底板。制动器底板通过螺栓固定在转向节法兰（前轮）或桥壳法兰（后轮）上。在固定的制动底板上，有两个支撑销对两个弧形制动蹄的下端进行支撑。制动蹄的外周面设有摩擦片，制动蹄的上端借助制动蹄回位弹簧张紧并压靠在轮缸活塞上。制动蹄能够被诸如凸轮或者制动轮缸这样的打开机构打开。制动轮缸是安装在制动底板上的。液压制动传动机构主要包含制动踏板以及推杆，还有主缸、制动轮缸和油管等。安装在车身上的制动总泵通过油管与制动轮缸相连接，驾驶员能够借助制动踏板来控制制动总泵的活塞。

I}没有刹车过程。

制动鼓在不制动的情况下，其内圆柱面与摩擦片之间会保持一定的间隙，这样就能让制动鼓跟随车轮一起转动。

2}制动过程

汽车要减速停车，就得利用路面对汽车车轮施加相反的力，也就是制动力。

制动时，驾驶员会踩下制动踏板。接着，推杆会推动制动总泵活塞。之后，制动总泵活塞会迫使制动油通过油管进入制动轮缸。制动油的压力会使制动轮缸的活塞克服回位弹簧的拉力。制动轮缸的活塞克服回位弹簧的拉力后会推动制动蹄绕支承销转动。制动蹄绕支承销转动后，制动蹄上端会向外张开。制动蹄上端向外张开后，会消除制动蹄与制动鼓之间的间隙。消除间隙后，制动蹄会压在制动鼓上。非旋转制动蹄的摩擦片会在旋转制动鼓上形成一个摩擦力矩 m ，这个摩擦力矩 m 的方向与车轮的旋转方向是相反的 ，它的大小取决于制动轮缸活塞的开启力、制动蹄与制动鼓之间的摩擦系数以及制动鼓与制动蹄的大小 。制动鼓会把扭矩 m 传递给车轮 。因为车轮和路面之间存在附着力 ，所以车轮会在路面上施加一个向前的圆周力 F 。路面给了车轮一个向后的切向反作用力 F，这个力也就是车轮上的路面制动力。各个车轮的路面制动力相加，就得到了汽车的总制动力。总制动力通过车轴和悬架从车轮传递到车架和车身，从而迫使整车产生一定的减速度。制动力越大，减速度就越大。

3}制动器释放过程

松开制动踏板后，由于回位弹簧的作用，制动蹄与制动鼓之间的间隙会得以恢复，这样就实现了松开制动。

制动时，车轮上的制动力 Fb 会随着踏板力以及制动力矩的增大而增大。然而，因为轮胎与路面附着力存在限制，制动力 F 不能超过附着力 Ff，而附着力 Ff 等于轮胎上的垂直载荷 g 与轮胎和路面的附着系数 q 的乘积，也就是 Fb = GQ。当制动力等于附着力的时候，车轮就会抱死，接着在路面上被拖行。打滑会使胎面严重磨损，并且在路面留下黑色痕迹。时间同步拖动会致使胎面出现局部高温以及局部变薄的情况，就仿佛轮胎与路面之间隔了一层润滑剂一样，使得附着系数降低。最大制动力以及最短制动距离并非出现在车轮抱死之时，而是在车轮即将抱死但还未完全抱死之际。制动力逐渐接近附着力，也就是在所谓的“临界状态”时达到最大值。可以看出，制动达到锁止状态时能达到的制动力与车轮垂直载荷存在正比关系。也就是说，车轮负载增大，可能的制动力就会增大。所以，应依据各种汽车前轮和后轮轴分配质量的不同，包含附着质量和传动质量等，从制动器结构类型方面，像开启机构、制动鼓以及制动蹄的类型和尺寸等，对制动力进行合理分配。以此获得理想的制动功。

一般结构的车轮制动器在制动时，车轮的载荷以及它与地面的附着系数并非常数。所以，在制动过程中，很难完全避免车轮抱死和打滑的情况。许多汽车在制动系统里增加了前轮和后轮的制动力分配及调节装置，这样就能减少抱死现象。然而，最为理想的是电控自动防抱死制动装置，也就是俗称的 ABS 装置。