英语原文共 1188 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
《汽车》
第37章 制动器
在制动时执行的操作与在加速时执行的操作相反。在后者中，燃料的热能转化为汽车的动能，而在前者中，汽车的动能转化为热能。同样，正如在驾驶汽车时，发动机的扭矩会在驱动轮的外缘产生牵引力，因此，当应用制动器时，制动鼓处引入的制动扭矩会在制动轮的外缘产生负牵引力或减速力。由于驱动轮和地面之间的粘着限制了可能的加速，因此也限制了可能的减速。即使如此，当从高速制动到停止时，减速比全油门加速的速度要大得多，因此，制动器所消耗的功率，以及由此产生的热量，也相应地大。
当制动作用于车轮或汽车时，车轮和道路之间会立即产生一个力，使车轮保
图37.1
持转动。在图37.1中，这表示为力F；这是切断汽车运动从而使其减速的力。减速度与力F成比例，其极限值与车轮和道路之间的法向力以及摩擦系数或附着力分离。由于力F不沿穿过汽车重心的作用线作用，汽车有转向的趋势，使其后轮升到空中。轴的惯性产生一个作用在重心上的内力F1，其作用方向与力F相反。惯性力F1的大小等于力F的大小。两个力F和F1构成一对力矩，倾向于使后轮上升，如前所述。因为实际上后轮保持在倾斜地面上，一对相等且相反的力必须作用在车上的某个地方，以便平衡翻转的力矩FF1。
通过在前轮和地面之间的垂直力W1增加少量的力Q而在后轮和地面之间的力W2减小相等的力Q的情况下，自动产生这个力矩。力 Q和-Q形成了一对平衡的翻转力矩FF1。后者的大小为Ftimes;OG，因此其他条件相等时，高度OG越小，倾覆对越少。力矩QQ的大小为Qtimes;SS，因此轴距SS越大，力Q越小，即车轮和地面之间的垂直力的变化越小。
图37.2
当走下坡时，条件发生了变化。从图37.2可以看出，垂直力W，即车身的重量，可以分解为两个分量H1和K。分量K是车身重量的唯一部分，它在车身重量之间产生任何垂直力。车轮和地面，因此是唯一具有附着力的重量部分。因此在坡道上，可用的附着力必然小于水平。 但是，分量H1倾向于使车身顺着坡道行驶，如果仅使车身保持静止，则必须通过施加制动器来施加与H1相等且相反的力H。力H和H1构成了一个翻转力矩，它由前轮和地面之间的垂直力的增加L和后轮的相等减小来平衡。
如果不是要使车身保持静止，而不仅仅是使其停下来，那么必须通过加紧制动来在车轮和地面之间施加一个附加力F。然后，通过车身的减速引入相等的惯性力F1。该惯性力作用在汽车的重心上，并且与力F一起构成一个额外的翻转力矩，该力矩对在车轮和地面之间达到平衡。 因此，前轮与地面之间的垂直力增加了L Q，而后轮与地面之间的垂直力也减少了相同的量。 因此，在斜坡上，由于两个原因，可能的减速度小于在水平面上的减速度。首先，车轮和道路之间的最大垂直力从W减小到K，其次，部分粘附力被组分H1中和，无法减速。
如果仅制动后轮，情况会更糟，因为产生附着力的力仍会进一步降低L Q。
简单思考一下，就会发现在汽车向前行驶时会发生相反的作用。然后，前轮与地面之间的垂直力减小，而后轮与地面之间的垂直力增大，因此从附着力的角度来看，后轮比前轮是更好的驱动点。在加速爬坡时尤其如此。
重量分布的这种变化程度直接取决于减速度的大小，继而假设制动器被施加直到车轮将要打滑，则减速度取决于车轮与道路之间的附着系数。当该系数较低时，最大减速度也较低，并且重量分布仅略有变化。在这些条件下，前轮和后轮的相对效率取决于（估计）这些轮所承载的重量的比值，如果前轮所承载的重量仅占总重量的一小部分，则通过刹车。
但是，现代制动系统可能产生的减速度足够高，足以使所有车轮的制动都令人满意，这在大多数国家和地区都是法律要求。
37.1 制动器的两种功能
对机动车辆的制动器提出了两个不同的要求。首先，在紧急情况下，它们必须使车辆停在尽可能短的距离内；其次，当下降长坡时，它们必须能够保持对车辆的控制。第一个需求要求制动器能够向制动鼓施加较大的制动扭矩，而第二个需求要求制动器能够耗散大量热量而不会大幅升高温度。可以指出的是，当一辆汽车仅以1:30的坡度下降400码时，必须消耗与热量相同的能量，就像同一辆汽车以35 mph的速度停下来时一样。因此，当考虑紧急停止时，散热几乎不会进入制动问题，但是当沿着长坡下降时，该问题几乎完全是散热的问题之一。
37.2 制动系统
可以通过两种方式制动驱动轮：直接通过作用在与其相连的鼓上的制动器进行制动；或间接地通过变速箱通过作用在变速箱主轴或锥齿轮上的鼓上的制动器进行制动，或蜗杆，终传动轴。与车轮直接作用相比，在后两个位置中的任一个制动器都减速到车轮上，可以对车轮施加更大的制动扭矩。如果最终传动比为4：1，则施加在每个车轮上的制动转矩是制动器施加在制动鼓上的制动转矩的两倍，也就是说，总制动转矩是制动鼓上的转矩的四倍。因此，作用在最终传动装置的发动机侧的制动器比直接作用在车轮上的制动器要强大得多。但是，变速箱制动器仅提供一个鼓以散发产生的热量，而直接作用在车轮上时，则有两个或多个鼓。同样，在许多车辆中，就散热而言，变速器制动器会被放置得很差，但是在商用车辆中，在这方面有时可能比车轮制动器更好，因为车轮制动器通常位于车轮内部并且远离任何空气流。变速箱制动器的优点是，制动装置在车轮之间通过差速器平均分配，但扭矩必须通过万向节和主减速器的齿进行传递，如果没有，则这些部件的尺寸可能会增加超载。变速箱后部的变速箱制动器相对于车架固定，因此其致动不会受到因路面不平或车辆负载变化而引起的车轴运动的影响。在使用de Dion驱动器或等效驱动器的车辆中，有时会将制动器放置在驱动轴的内端，并且在这里扭矩再次必须通过万向节以及通过滑动花键传递，这可能会引起麻烦。
在当今的车辆中，车轮制动器通常由脚踏板操作，在大多数情况下都是使用脚踏板。它们有时被称为行车制动器。后轮制动器通常也可以通过手柄操作，主要用于在停车时保持车辆，因此被称为驻车制动器，但是由于它们可以在紧急情况下使用，因此有时也称为紧急制动器。
37.3刹车的方法
考虑到手动操作的制动器，制动踏板或杠杆可以通过杆或金属线机械地或通过管道中的流体液压地连接到实际的制动器。但是，在考虑这些连接之前，我们必须自己处理制动器。
37.4制动器的类型
制动器可分为以下三类：
- 摩擦制动器。
- 液压制动器。
- 电动制动器。
实际上，后两种类型仅限于重型车辆，不用于汽车。流体制动器的原理是，腔室内有一个叶轮，该叶轮通过车轮的运动而旋转，因此，如果腔室内充满流体（通常是水），就会产生搅动，动能因此转化为热量 提供制动力。为了散发热量，水可以通过散热器循环。
该结构与流体飞轮的结构有些类似，该单元通常位于变速箱和螺旋桨轴前端之间，但可以与变速箱合并。这种类型的主要缺点在于，难以精确地控制制动力，并且尽管它可以在高车速下提供较大的制动力，但是在低速下却几乎不能提供动力，而在车轮不旋转时则完全不能提供动力。因此只能用于补充摩擦制动器，因此此类设备通常称为减速器，而不是制动器。
实际上，电制动器是发电机，由车轮驱动，将动能转化为电流，然后通过使电流通过电阻而转化为热量。
“涡流”制动器采用与第24.21节中所述的涡流离合器相同的原理。转子联接至车轮，通常安装在插入在齿轮箱和传动轴之间的轴上，而定子安装在车辆的框架上。产生的热量主要通过对流消散，但是可以通过某种风扇来增加热量，这些风扇可以并入转子。
这种类型的制动器具有与第一类型的流体制动器相同的缺点，即它不能在零速时提供任何作用力并且只能用于补充摩擦制动器。目前，相当大量的这种制动器用作缓速器，并且已经相当成功。
绝大多数制动器是摩擦制动器，根据制动部件是鼓还是盘，它们可以细分为：（1）鼓式制动器和（2）盘式制动器。鼓式制动器仍被广泛使用，并且是不断扩展的制动器，其中，制动蹄通过扩展机构与制动鼓的内部接触。现在，外部收缩制动器仅在行星齿轮箱中使用。
内部扩展的刚性蹄形制动器的原理如图37.3所示。制动鼓A通过穿过其凸缘的螺栓固定至车轮的轮毂（以点划线示出）。感光鼓的内侧是敞开的，销钉B伸入其中。该销钉被支撑在臂C中，该臂C与轴壳成一体或固定至该轴壳，其中示出了后轮制动器。制动蹄D和E可以在销B上自由枢转。它们大致为半圆形，并且在其下端之间是凸轮M。后者与心轴N集成在一起或固定在心轴N上，可以自由转动。轴壳的Q臂。杠杆P固定在凸轮轴的端部，当该杠杆被连接到其端部的杆拉动时，凸轮轴和凸轮略微转动，从而使制动蹄的端部分开。因此，制动蹄被压在制动鼓的内部，并且摩擦力作用在制动蹄之间，从而趋于防止任何相对运动。因此，该摩擦力趋于使鼓变慢，但也趋于使鞋子随鼓旋转。后一种作用被销钉B和凸轮M阻止。因此，销钉B被称为固定销。摩擦力的大小乘以鼓的半径即可得出趋于使鼓停止的扭矩，即制动扭矩。
图37.3 内部扩展的刚性蹄形制动器
该制动转矩的反作用是制动蹄与鼓一起旋转的趋势，因此该反作用由销B和凸轮M吸收，最终由轴壳和防止轴壳旋转的构件吸收，就是扭矩反应系统。大多数现代汽车制动器没有用于制动蹄固定件的实际销，而是具有简单的支座，制动蹄的腹板的圆形端部靠在该支座上，并通过弹簧保持接触，但是在卡车中通常提供单独的支销如图37.4所示，它是Kirkstall Forge工程公司的设计。固定销在A和B处可见，并固定在制动固定托架的伸出臂C中。后者是力配合在轴箱的端部G上，并提供了一个键来防止任何旋转。现在，致动凸轮D为S形，与图37.3所示的简单凸轮相比，它提供了更大的履带板扩张力和更恒定的杠杆作用。凸轮D与它的轴成一体，并支撑在滚针轴承中，在E处可以看到其中之一。拉簧H现在是单叶簧，比螺旋弹簧更易于拆卸和更换。固定有公路弹簧的座椅F与支架C一体形成。
图37.4
图37.5 刹车蹄扩展机构
图37.6 楔型执行器
上述的凸轮膨胀机构结构简单，作用相当令人满意，但还有另外两个，如图37.5和37.6所示。第一种，图37.5，用于重型卡车，是上述S型凸轮的一种变型，它实际上是一个双曲柄和连杆机构，与普通凸轮相比，它提供了更大的运动且摩擦更小；当使用S型凸轮时，通常通过在靴端使用滚子来减少摩擦，凸轮表面靠在这些滚子上。在第二个示例中（图37.6），使用了一个楔子T，它被杆R向内拉向车辆中心，以便施加制动。楔块通过滚轮工作，这些滚轮可减少摩擦并迫使柱塞或挺杆U和V分开。容纳挺杆的主体W可以固定在制动组件的背板上，在这种情况下，由楔形件施加到制动蹄上的力可能不相等或者可以自由滑动，然后力将相等。尽管通过使楔块不能向侧面晃动或滑动来固定外壳，但仍可以实现制靴力的均衡，图37.31显示了后者的一个示例。
37.8 盘式制动器
过去使用平盘作为摩擦面的制动器，但直到最近的三十年都还没有成功。现在，它们几乎是汽车前轮最常见的类型，通常用于后轮和某些轻型货车。最早的盘式制动器的磨损与多片离合器相同，但当今大多数设计都使用单个盘式制动器，并且几乎总是具有面积相对较小的扇形摩擦垫。首先，最大的优点是，尽管与鼓式制动器的衬片的面积相比，衬片的面积较小，但其占据的空间几乎相同，但温度上升幅度较小，因此，衬片的褪色和寿命降低了与鼓式制动器相当。其次，盘式制动器的作用不受温度升高引起的磨损或膨胀的影响，这两者都是鼓式制动器的不足点。
也许最简单的结构是图37.18所示的固定卡钳双活塞型。 盘A固定在轮毂上，轮毂根据所涉及的是后制动器还是前制动器而在轴箱或短轴的轴承上旋转。 卡钳构件C用螺栓固定在构件B上，这将称为安装件，两个活塞D和E承载在卡钳上形成的气缸中。 这些垫在由金属板组成的垫上，摩擦材料面被结合到该垫上。 金属背板安装在卡钳的凹槽中，以防止它们与光盘一起旋转。 这种制动器的卡钳通常必须制成两部分，以使汽缸能够被加工，并且还必须具有开口，通过该开口可以去除摩擦垫以进行更换。 因此，它们的实际形式比图中所示的更为复杂。
图37.18
由这种盘式制动器提供的制动扭矩由T =2micro;paR，其中micro;是摩擦系数，p是流体压力，a是一个气缸的面积，R是从摩擦力作用的点到车轮轴线的距离，可以认为是距离从轮轴到垫的区域中心。计算将表明，要从占据相同体积的鼓式制动器获得相同的扭矩，施加到盘式制动器的制动衬块的力必须比施加到鼓式制动器的制动蹄的力高得多。这是由于两个原因，首先，半径R必须小于等效鼓式制动器的半径，其次，盘式制动器中没有伺服作用，因为摩擦力无法像在制动时那样有助于制动器的应用。鼓式制动器。因此，必须平衡作用在圆盘上的轴向力，在所示的布置中显然如此。但是，可以通过其他方式获得它，以后再考虑。
尽管轴向力是平衡的，但在圆盘上存在不平衡的切向摩擦力，这会被车轮轴承支撑。通过使用彼此完全相对放置的两个卡钳，制动扭矩可以加倍，并且切向力可以平衡，但是已经移位以施加制动的流体量将加倍。这种安排很少使用。还必须对盘式制动器的磨损进行自动调节，这通常非常简单。装有一个放置在制动缸垫端附近的橡胶圈，这样，当活塞向外移动时，橡胶圈会扭曲得足以吸收正常间隙，而不会在活塞环和活塞之间产生任何滑移，但是如果运动更多。然后，发生打滑，当释放液压时，活塞仅以变形量缩回，因此恢复了正常间隙。
图37.19显示了一些在不使用两个气缸的情况下平衡轴向力的方法。在（a）中，将卡尺承载在两个链节G上，该链节的一端枢转到卡尺，另一端枢转到固定架B；因此，它可以向侧面浮动，以平衡轴向力。（b）中所示的设计使用单个枢轴，但是具有以下缺点：如果摩擦面最初厚度均匀，则会
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[235988]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
