14汽车构造课程教案汽车制动系统电子教案.docx

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14汽车构造课程教案汽车制动系统电子教案

课题（项目）授课教案

一、课题（项目）名称：

第十四章汽车制动系统

二、教学目标

1、知识目标：

了解和掌握制动系的功用及组成，鼓式车轮制动器的类型。

了解气压制动基本原理。

了解ABS基本理论、原理。

2、技能目标：

无

三、教学重点难点

1、重点

1.车轮制动器的分类、结构特点和工作原理

2.液压和气压制动传动机构的原理

3.ABS的基本理论

2、难点：

1.液压和气压制动传动机构的原理

四、教学方法：

采用多媒体播放PPT、动画和视频教学

五、学时分配：

六、课堂（课后）作业：

课后练习题

1.制动系统的功用是什么？

七、教学小结：

通过本章节的学习，要求学生了解和掌握制动系的功用及组成，鼓式车轮制动器的类型；了解气压制动基本原理；了解ABS基本理论、原理。

为以后从事本专业工作打下坚实基础。

教学内容（或实训项目）设计

第十四章汽车制动系统

【内容设计】

一、概述

（一）制动系的功用和分类

功用：

汽车制动系的功用是：

根据需要使汽车减速或在最短的距离内停车，在下坡时保持车速稳定，以保证行车的安全。

汽车制动系依装置目的及操作不同，可分为如下几种：

1.驻车制动装置

一般为机械式以手操作为主。

但也有部分轿车采用脚操作。

驻车制动主要用于停车后防止车辆滑溜。

制动器安装在传动轴上的称为中央制动；制动器安装在后轮上的称为复合式制动器。

在行车制动装置实效时或在坡道上起步时，临时可用驻车制动装置。

2.行车制动装置

一般以液压为主要操作动力，兼加有真空助力辅助制动使驾驶者易于操作，但大型卡车、客车则以压缩空气制动为主，其它也有采用电气制动。

此式制动通常以脚操作为主。

3.应急制动制动装置

应急制动就是用独立的管路控制车轮制动器作为备用系统。

比较完善的制动系统应具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置或防抱死装置等附加机构。

制动装置由制动器和传动机构组成。

制动传动机构按制动力源分为：

1.人力式制动传动机构---单靠驾驶员施加与制动踏板或手柄上的力作为制动力源的传动机构。

其中又分液压式和机械式两种，机械式仅用于驻车制动。

2.动力式制动传动机构---利用发动机的动力作为制动力源，并由驾驶员通过踏板或手柄加以控制的传动机构。

其中又分为气压式、真空液压式、空气液压式。

（二）制动装置的基本结构和工作原理

以一定速度行驶的汽车，具有一定的动能。

要使它按需减速停车，路面必须强制地对汽车车轮产生一个阻止汽车行驶的力——制动力。

这个力的方向与汽车行驶的方向相反。

实质上，制动就是将汽车的动能强制地转化成其他形式的能量，即转化为热能，扩散于大气中。

1.基本结构

由车轮制动器和液压传动结构两部分组成。

它的车轮制动器由旋转部分、固定部分和张开结构所组成。

旋转部分是制动鼓，它固定于轮毂上和车轮一起旋转。

固定部分是制动蹄和制动底板等。

制动蹄上铆有摩擦片，蹄的下端松套在支承销上，支承销固定在制动地板上，上端用回位弹簧拉紧压靠在轮缸活塞上。

制动地板用螺钉与转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘（后缘）固定在一起。

制动蹄用液压轮缸通过油压的压力推动活塞使制动蹄张开，或用凸轮的张力机构来促动。

2.制动作用的产生

制动时，踩下制动踏板，推杆便推动主缸活塞，迫使制动油经管路进入轮缸，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将产生一个摩擦力矩，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。

制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间有附着作用，车轮即对路面作用一个向前的周缘力。

与此相反，路面会给车轮一个向后的反作用力。

它的大小等于被车轮半径除得的商值，方向与汽车行驶方向相反。

这个力就是车轮受到的制动力。

各轮上制动力的和是汽车受到的总制动力。

制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使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又恢复，因而制动解除。

3.对制动系的要求

为了保证汽车能在安全的条件下发挥出高速行驶的能力，制动系统必须满足下列要求：

具有良好的制动性能——其评价指标有：

制动距离、制动减速度、制动力和制动时间，制动性能可以用制动实验仪器来检验。

在实际使用过程中，常以制动距离来间接衡量整车的制动性能。

制动距离是以某一速度开始紧急制动（例如30km/h或50km/h），从驾驶员踩上制动踏板起直到停车为止汽车所走过的距离。

操纵轻便——即操纵制动系统所需的力不应过大。

对于人力液压制动系最大踏板力不大于500N（轿车）和700N（货车）。

踏板行程货车不大于150mm，轿车不大于120mm。

制动稳定性好——即制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力矩基本相等，汽车不跑偏，不甩尾。

摩擦后间隙应能调整。

制动平顺性好——制动力矩能迅速而平稳的增加，亦能迅速而彻底的解除。

散热性好——即连续制动时，制动鼓的温度高达400o，摩擦片的能力要高（指摩擦片抵抗因高温分解变质引起的摩擦系数降低）；水湿后恢复能力快。

对挂车的制动系，还要求挂车的制动作用应略早于主车；挂车自行脱挂时能自动进行应急制动。

二、车轮制动器

汽车用车轮制动器分为鼓式和盘式两种。

它们的区别在于前者的摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其圆柱面为工作表面；后者的摩擦副中的旋转元件为圆盘状制动盘，其端面为工作表面。

（一）鼓式车轮制动器

鼓式车轮制动器多为内张双蹄式。

但因制动蹄张开机构的型式、张开力作用点和制动蹄支承点的布置方面等不同，使得制动器的工作性能也不同。

根据制动时两制动蹄对制动鼓作用的径向力是否平衡，鼓式制动器分为：

简单非平衡式、平衡式和自动增力式三种。

用液压轮缸张开的制动器；

简单非平衡式制动器；

平衡式制动器；

自动增力式制动器；

自动增力式制动器的原理是：

将两蹄用推杆浮动铰接，利用液压张开力促动，使两蹄产生助势作用，还充分利用前蹄的助势推动后蹄，使总的摩擦力矩进一步增大，此即为“自动增力”自动增力式制动器也分单向式（单活塞）和双向式（双活塞）两种，现只介绍双向式结构。

各种结构型式的制动器，都是围绕着提高制动效能、制动的平顺性和稳定性、简单和调修方便等方面来考虑的。

单就制动效能而言，自动增力式制动器的制动力矩最大，平衡式制动器次之，简单非平衡式又次之。

（二）钳盘式车轮制动器

钳盘式车轮制动器广泛地装用在轿车和轻型货车上。

它的优点是：

散热良好，热衰退小，热稳定性好，最适于对制动性能要求较高的轿车前轮制动器。

但近年来前后轮都采用钳盘式制动器的结构也日渐增多。

1.基本结构和工作原理

它的旋转元件是制动盘，它和车轮固装在一起旋转，以其端面为摩擦工作表面。

其固定的摩擦元件是：

制动块、导向支承销和轮缸活塞，都装在跨于制动盘两侧的钳体上，总称制动钳。

制动钳用螺栓与转向节或桥壳上的凸沿固装。

制动时，油液被压入内、外两轮缸中，其活塞在液压作用下将两制动块压紧制动盘，产生摩擦力矩而制动。

此时，轮缸槽中的矩形橡胶密封圈的刃边在活塞摩擦力的作用下产生微量的弹性变形，放松制动时，活塞和制动块依靠密封圈的弹力和弹簧的弹力回位。

2.钳盘式制动器的类型

钳盘式制动器以制动钳固定在支架上的结构型式来分：

有固定式制动钳和浮动式制动钳两大类。

（1）固定式制动钳的制动器

制动钳体的轴向位置是固定的，其轮缸布置在制动盘的两侧，为双向轮缸。

可单缸对置或双缸对置，除活塞和制动块外无滑动件。

这种结构轮缸间需用油道或油管连通，难于把驻车制动机构附装在一起，钳体尺寸较大，外侧的轮缸散热差，热负荷大，油液易汽化膨胀，制动热稳定性差。

（2）浮动式制动钳的制动器

制动钳体在轴向处于浮动状态，轮缸布置在制动钳的内侧，且数目只有固定式的一半，为单向轮缸。

制动时利用内摩擦片的反作用力，推动制动钳体移动，使外侧的摩擦片也继而压紧制动盘，以产生制动力。

它的外侧无液压件，不会产生气阻，且占据的空间也小，还可以利用内侧活塞附装驻车制动机构。

但是，其内外摩擦片的磨损速度不一致，内片磨损快于外片。

根据浮式制动钳在其支架上滑动支承面的型式，又可分滑销式和滑面式（榫槽式）两种。

因滑销式制动钳易实现密封润滑，蹄盘间隙的回位能力稳定，故使用较广。

三、液压制动传动机构

（一）液压制动管路

1.单回路液压制动管路由于可靠性较低，现在已经不允许使用

2.双回路液压制动管路

当其中一套管路损坏时，另一套仍可以正常工作，保证汽车制动系的工作可靠性。

又可分成：

前后分开式制动管路：

当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。

制动效能低于正常时的50％。

对角线分开式制动管路：

一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能，为正常时的50％。

（二）液压制动主要零部件

1.制动主缸

工作情况：

（1）不工作时：

补偿孔与旁通孔均保持开放，推杆与活塞之间有一间隙。

（2）踏下踏板时：

第一活塞前移→主皮碗盖遮住旁通孔，后腔封闭，液压建立→油液被压入前制动轮缸迫使第二活塞前移→主皮碗盖遮住旁通孔，后腔封闭，液压建立，向后制动轮缸输液。

（3）迅速放下踏板时：

环形腔室油液经活塞顶部的小轴向孔，流入压油腔，以填补真空，同时，贮油室油液经补偿孔进入环形腔室，这样在活塞回位过程中避免空气侵入主缸。

2.制动轮缸

功用：

将液压力转变为使制动蹄张开的动力。

常见型式：

活塞式、单活塞、阶梯式等。

3.真空助力器

真空助力器式利用真空能（负气压能）对制动踏板进行助力的装置，对其控制式利用踏板机构直接操纵。

4.真空增压装器

真空增压器利用真空能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。

真空增压器用于间接操纵式伺服制动系统中。

5.液压助力器

体积小、可以很容易装在紧凑型轿车上；助力效果好，适合于安装在四轮都采用盘式制动器的轿车及重型载货汽车和大客车上，或安装在无进气歧管真空度的柴油机汽车上。

四、气压制动传动机构

（一）原理

鼓式制动器结构以发动机的动力驱动空气压缩机作为制动器制动的唯一能源，而驾驶员的体力仅作为控制能源的制动系统称之为气压制动系统。

一般装载质量在8000kg以上的载货汽车和大客车都使用这种制动装置。

（二）气压回路

由发动机驱动的空气压缩机（以下简称空压机）将压缩空气经单向阀首先输入湿储气罐，压缩空气在湿储气罐内冷却并进行油水分离之后，分成两个回路：

一个回路经储气罐、双腔制动阀的后腔通向前制动气室，另一个回路经储气罐、双腔制动阀的前腔和快放阀通向后制动气室。

当其中一个回路发生故障失效时，另一个回路仍能继续工作，以维持汽车具有一定的制动能力，从而提高了汽车行驶的安全性。

（三）主要零部件

1.空气压缩机及调压阀

空压机

功用：

产生制动所用的压缩空气；

种类：

单缸式和双缸式；

结构：

活塞式。

调压阀

功用：

调节供气管路中压缩空气的压力，使之保持在规定的压力范围内。

2.双回路压力保护阀

功用：

双回路制动系中，空气压缩机产生的压缩空气经双回路保护阀分别向各回路的储气筒充气，当一条回路损坏时漏气时，压力保护阀能保证另一条完好的管路继续充气。

3.制动阀

功用：

用以控制由储气筒进入制动气室的压缩空气量，并有随动作用。

工作过程：

气制动阀的随动作用是靠平衡弹簧来保证的；制动阀的平衡位置是指进排气阀均关闭，且前后制动气室的气压保证稳定状态。

每次平衡过程，平衡弹簧下端面的位置相同。

4.继动阀和快放阀

继动阀：

缩短由储气筒到制动气室充气路程。

快放阀：

解除制动时，可直接将制动气室的压缩空气排入大气。

5.双通单向阀

在两管路对同一装置供气的情况下，为防止两管路气压不等，互相充气而影响用气装置的工作，常采用双通单向阀。

6.制动气室

功用：

将输入的气压转换成机械能再输出，使制动器产生制动作用。

分类：

单制动气室：

活塞式、膜片式。

复合制动气式：

多用活塞式。

五、辅助制动系统

作用：

汽车在坡度较大的道路上长距离下坡行驶时，需要不断进行制动，以使车速不至过高。

但频繁地使用行车制动，不仅会使制动器的摩擦片过度磨损，还会使制动器发生热衰退，出现刹车失灵的情况。

若采用辅助制动系统，则能避免这种情况的发生。

辅助制动系统能够降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停。

辅助制动有以下几种：

排气制动、液力减速、电力减速、空气动力减速等，其中最常用的是排气制动。