探討汽車制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計要點

周新亞

摘 要：汽車制動系統(tǒng)與車輛的匹配度越高，汽車的安全性能就越好。交通事故的發(fā)生往往與汽車制動過程中穩(wěn)定性喪失或者制動距離過長有很大的關(guān)系。結(jié)合某汽車的制動系統(tǒng)，簡要探討了汽車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計的要點，分析了相關(guān)部件的制動參數(shù)，希望可以有效提高我國汽車的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：汽車制動系統(tǒng)；制動力分配；制動性能；匹配設(shè)計

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.084

隨著人們生活水平的提高，汽車的保有量越來越大。在汽車正常行駛、轉(zhuǎn)彎或者停車的過程中，都需要使用制動系統(tǒng)，它是汽車中必不可少的一部分，發(fā)揮著非常重要的作用。近年來，我國交通安全事故發(fā)生率不斷上開，其中，制動系統(tǒng)引發(fā)的交通安全事故占1/2左右，因此，一定要加強制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計，提高車輛的安全性能，從而推動我國汽車制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 汽車制動系統(tǒng)的介紹

現(xiàn)在的汽車制動系統(tǒng)多為液壓制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括制動踏板、制動助力器、制動泵、制動液存儲罐、連接管路、ABS系統(tǒng)、制動器、制動片和駐車制動裝置等。在汽車行駛的過程中，制動系統(tǒng)不僅可以完成減速或停車等操作，還可以讓汽車在停止的狀態(tài)下保持不動。由此可見，制動系統(tǒng)是汽車中最為重要的安全裝置之一。

汽車制動系統(tǒng)的主要工作原理是：當駕駛員踩下制動踏板時，踏板會將力量傳遞到助力器上。這時，助力器力量增大并傳遞到制動泵轉(zhuǎn)化為液壓，然后制動液就會通過連接管路推動制動器實現(xiàn)摩擦式車輛制動，從而降低車輛的行駛速度，最終使車輛減速或者停止。

2 汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計要求

汽車制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計可以最大程度地提高車輛的安全性能。該系統(tǒng)主要分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)。其中，行車制動系統(tǒng)是車輛制動過程中最基本的系統(tǒng)，它可以讓汽車減速、停車等，還可以讓車輛在坡路上行駛得更加平穩(wěn)。因此，在設(shè)計行車制動系統(tǒng)時，要盡可能采用雙回路系統(tǒng)，以保證制動性能的可靠性。駐車制動系統(tǒng)是車輛長時間停止時使用的，它與行車制動系統(tǒng)相互獨立，應(yīng)用它可以提高車輛停放的可靠度。應(yīng)急制動系統(tǒng)是行車制動系統(tǒng)失效時使用的裝置，它主要是通過機械力量實現(xiàn)車輛的制動。該系統(tǒng)并不是獨立的，它是由行車或駐車系統(tǒng)中的幾個部件組成。另外，駐車制動系統(tǒng)也可以起到緊急制動的作用。無論哪種制動系統(tǒng)，它們都是由動力設(shè)施驅(qū)動制動器實現(xiàn)制動操作的，所以，在設(shè)計汽車制動系統(tǒng)時，要保證動力設(shè)施和制動器的有效性。

3 匹配設(shè)計主要參數(shù)的選擇

3.1 初步選擇各項系統(tǒng)參數(shù)

在進行汽車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計前，要繪制汽車制動力分配曲線，并初步分配制動器的制動力系數(shù)，從而確定各個位置的工作壓力。制動力分配曲線如圖1所示。

制動力分配曲線與制動系統(tǒng)的壓力系數(shù)成正比，而制動力的分配要綜合制動器的尺寸、摩擦系數(shù)和車輪尺寸等，充分考慮車輪寬度與地表附著力的關(guān)系，避免車輛制動時因為制動力分配過大而出現(xiàn)車輪抱死的情況。要想更好地發(fā)揮汽車的制動性能，就要縮小各系統(tǒng)制動力與地面附著系數(shù)之間的差距，差距越小，制動效果越好。

3.2 主要參數(shù)的選擇和計算

制動系統(tǒng)匹配設(shè)計中最關(guān)鍵的就是選擇和計算制動系統(tǒng)中的主要參數(shù)，計算車輛前后軸的最大動力、制動系統(tǒng)中連接管路的工作壓力等，然后根據(jù)相關(guān)參數(shù)選擇合適的制動器和制動缸體的直徑。

3.2.1 制動器

制動器主要分為鼓式和盤式兩種。鼓式制動器因為結(jié)構(gòu)比較緊湊，制動效果比較好，所以，被大量應(yīng)用于車輛制動系統(tǒng)中。鼓式制動器又分為增力式、雙領(lǐng)蹄式、領(lǐng)從蹄式和雙領(lǐng)從蹄式等，在確定具體的制動器后，要確認制動器的半徑，即確認制動鼓的半徑——制動鼓直徑越大，汽車的制動性能就越好。但是，在此過程中，一定要保證制動鼓與外側(cè)輪輞有一個恒定的間隙，使制動器具有良好的散熱性能。

3.2.2 制動主缸和助力器

制動主缸是制動系統(tǒng)產(chǎn)生制動力的主要結(jié)構(gòu)，它可以將助力器傳遞過來的動力加壓并施加到制動液上，從而實現(xiàn)車輛的液壓制動。助力器一般是單膜片式的真空結(jié)構(gòu)，并且膜片將整個真空結(jié)構(gòu)又分成了真空腔和大氣腔。在正常狀態(tài)下，兩腔的壓力處于平衡狀態(tài)，但是，隨著制動踏板的下壓，真空閥門被關(guān)閉，空氣全部進入大氣腔。這時，兩腔就會產(chǎn)生壓力差，并將壓力差反饋到助力器外圈上，然后制動主缸就會發(fā)揮其作用。

3.2.3 制動踏板

選擇制動踏板主要是為了保證踏板有足夠的行程，避免踏板壁與車輛圍板接觸。另外，在保證制動踏板剛性的同時，還要避免彈性變形的情況發(fā)生。在汽車裝配的過程中，制動總泵與助力器之間可能會有縫隙，進而影響制動踏板的行程。制動踏板的踩踏力可以按照公式（1）校核，即：

. （1）

公式（1）中：Fp為制動踏板的踩踏力，在車輛行駛的過程中，踩踏制動踏板的力量不能超過500 N；dm為制動主缸的直徑；P為制動過程中的管路壓力；k為踏板的真空助力比；η為制動踏板的液壓傳動效率。

3.2.4 駐車裝置

駐車裝置是汽車制動系統(tǒng)中的后輪制動裝置，一般安裝在汽車的后輪處，所以，它又被叫作車輪制動器。另外一種駐車裝置是安裝在汽車傳動軸上的，它被叫作傳動軸駐車器。安裝駐車裝置可以讓汽車停放得更加穩(wěn)固，所以，我國對汽車駐車裝置有強制性的規(guī)定——當車輛處于空載狀態(tài)，停在坡度不小于20°的坡面上時，車輛輪胎與路面的附著系數(shù)不能小于0.7，并且要保證車輛固定不動的時間不少于20 min。

3.3 最大制動減速度和制動距離的計算

在制動器制動力足夠、制動裝置符合質(zhì)量標準時，車輛的最大制動減速度主要取決于車輪與路面的附著系數(shù)。汽車安裝了ABS系統(tǒng)后，制動系統(tǒng)可以利用路面附著峰值使車輛的制動減速度效果達到最佳狀態(tài)。

t1+t2為制動器的作用時間，這個作用協(xié)調(diào)的時間根據(jù)國家規(guī)定不能超過0.35 s，所以，在公式中取規(guī)定時間計算。

4 結(jié)論

計算汽車的制動性能、制動穩(wěn)定性和各制動部件的主要參數(shù)，可以使車輛的制動系統(tǒng)與該車更加匹配；分析汽車的制動結(jié)構(gòu)和制動特點，可以使汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計更加合理。使車輛制動系統(tǒng)與車輛特性相匹配，就能實現(xiàn)更好的制動效果，從而提高汽車制動的穩(wěn)定性和合理性。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕