第37章
制动器
窗体顶端
制动中的操作与加速中的操作相反。在后者中，燃料的热能被转换成汽车的动能，而在前者中，汽车的动能被转换成热量。同样，正如驾驶汽车时发动机的扭矩在驱动轮的周边产生牵引力一样，所以当制动器被施加制动扭矩时，制动鼓会在制动轮的外围产生负牵引力或减速力。由于可能的加速度受驱动轮与地面之间的可用附着力限制，所以可能的减速度也受到限制。即使如此，当从高速制动到停止时，减速率比全油门加速度大得多。因此，制动器消耗的功率以及因此产生的热量相应地较大。
当制动器施加到车轮或汽车上时，立即在车轮和道路之间引入力，从而趋于使车轮继续转动。在图37.1中，这表示为力F;这是限制汽车运动并因此减缓速度的力。减速度与力F成正比，其力的极限值取决于车轮与道路之间的法向力，以及摩擦系数或附着力。由于力F不沿着穿过汽车重心的作用线作用，所以汽车有转弯的趋势时，其后轮会升入空中。轿厢的惯性在与力F相反的方向上引入作用在重心处的内力F1。惯性力F1的大小等于力F的大小。两个力F和F1构成一对倾向于使后轮如上所述上升。由于实际上后轮保持在地面上，所以平等和相反的一对力必须在汽车的某个地方作用，以平衡倾覆的这一对力FF1。
F
G
W
S F S
O
W1 Q W1 W2 = W W2 –Q
图37.1
通过前轮与地面之间的垂直力W1极小增加量Q，而后轮与地面之间的力W2减小相等的量Q，该正向偶对被自动引入。力 Q和-Q构成一对力平衡翻车对力FF1。后者的大小是F * OG，所以其他事物相等时，高度越小，翻转力对就越少。正向偶合QQ的大小为Q * SS，因此轴距SS越大，力Q越小，即轮子与地面之间的垂直力的变化越小。
在下坡时，情况会改变。从图37.2中可以看出，垂直力W（汽车的重量）可以分解为两个分量H1和K。分量K是轿厢重量的唯一部分，它产生任何车轮和地面之间的垂直力，因此，也是重量中提供附着的唯一部分。因此，在坡上，可用的附着力必然低于水平。然而，分量H1倾向于使汽车在坡上行驶，并且如果汽车仅仅保持静止，则必须通过施加制动器而引入与H 1相等且相反的力H。力H和H1构成了一个倾覆的偶合，它通过前轮和地面之间的垂直力的增加L和后部的相等减少来平衡。
如果不是仅仅保持静止，而是必须减速，则必须通过较硬地施加制动器而在轮与地面之间引入额外的力F.然后通过轿厢的减速引入相等的惯性力F1。这个惯性力作用在汽车的重心上，并与力F一起构成一个附加的翻转对力，这样车轮和地面之间是平衡的。前轮与地面之间的垂直力因此增加了L Q，并且后轮与地面之间的垂直力减小相同的量。因此，在坡上，由于两个原因，可能的减速度低于水平。首先，车轮和道路之间的最大垂直力从W减小到K，其次部分附着力被分量H1中和，不能用于减速。
如果仅对后轮进行制动，则条件更差，因为产生附着的力仍然进一步减少L Q。
稍微考虑一下就会发现，当汽车向前行驶时会出现相反的情况。然后，前轮和地面之间的垂直力减小，并且后轮和地面之间的垂直力增加，从附着的角度看，后轮比前轮更好驱动。加速上坡时尤其如此。
K2 – L – Q
图 37.2
这种重量分布变化的程度直接取决于减速度的大小，而减速度的大小又取决于车轮和道路之间的附着系数，而后者又假定制动器一直施加到车轮即将滑动。当该系数较低时，最大减速度也较低，重量分布仅稍微改变。在这些条件下，前轮和后轮的相对效率与这些轮子承载的重量的比例（大约）相同，并且如果前轮携带的重量仅占总重量的一小部分，则前轮相对效率会很小。
然而，现代制动系统的减速度足够高，足以使所有车轮的制动成为可能，这在大多数国家都是合法的要求。
37.1制动器的两个功能
机动车辆的制动器有两个不同的要求。 首先，在紧急情况下，他们必须使车辆在尽可能短的距离内停下，其次，他们必须能够控制车辆在下坡时保持稳定。 第一个要求需要制动器可以向制动鼓施加较大的制动力矩，而第二个要求需要制动器在没有大的温升的情况下可以消散大量的热量。 可能需要指出的是，当汽车速度在1:30倾斜的坡上下降到400码时，必须要与同一辆汽车以35英里/小时的速度停止相同的能量作为热量消散。 因此，在考虑紧急停止时，散热几乎不是制动问题，但当下长坡时，散热问题几乎完全是制动问题之一。
37.2制动系统
驱动轮可以通过两种方式制动：直接通过制动器作用在与其连接的鼓上;或间接通过制动器的变速器通过作用在变速箱主轴上的鼓或斜齿轮上的制动器，或蜗杆，主减速器的轴。无论在哪一个位置上，制动器都被安装在车轮上，这样可以比它们直接作用在制动器上产生的制动力矩大。如果最终传动比为4:1，则施加在每个车轮上的制动力矩是制动器施加在制动鼓上的制动力矩的两倍，即总制动力矩是制动鼓上的力矩的四倍。因此，作用在主减速器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。然而，变速器制动器只给出一个鼓来消散产生的热量，而当直接作用在车轮上时，有两个或更多个鼓。同样在许多车辆中，变速器制动器在散热方面处理的不好，但在商用车辆中，这方面有时可能比车轮制动器更好，因为后者通常位于车轮内并且远离任何空气流动。变速器制动器的优点在于，如果它们不是被超载的话，制动通过差速器在车轮之间均等分配，但是转矩必须通过最终传动的万向节和齿传递。变速箱后部的变速器制动器相对于车架固定，因此其驱动不受由于路面不平坦或由车辆负载变化引起的车轴运动的影响。在使用de Dion传动装置或类似装置的车辆中，制动器有时会放置在传动轴的内端，并且这里的扭矩也必须通过万向节以及滑动花键传递，这可能会造成麻烦。
在当今的车辆中，车轮制动器通常由脚踏板操作并且是大多数情况下使用的;他们有时被称为服务刹车。后轮上的制动器通常也可以通过手柄来操作，并且主要用于在停放时保持车辆，因此被称为驻车制动器，但是当然它们可以用于紧急情况中，有时它们被称为紧急情况刹车。
37.3启动制动器的方法
考虑到手动操作的制动器，制动踏板或杠杆可以通过机械方式，借助于杆或钢丝绳或通过液压方式（通过管道中的流体）与实际制动器连接。 然而，在考虑这些关系之前，我们必须了解有关制动器的问题。
37.4制动器类型
制动器可分为三组，如下所述 -
（1）摩擦制动器。
（2）流体制动器。
（3）电动制动器。
实际上，最后两种类型仅限于重型车辆，不适用于汽车。流体制动器的原理在于，腔室内部具有叶轮，该叶轮通过车轮的运动而旋转，从而如果腔室充满流体，通常是水，则发生搅动作用，并且动能由此转化为热量提供制动力。为了消散热量，水可以通过散热器循环。
该结构有点类似于流体飞轮的结构，并且该单元通常放置在变速箱和螺旋桨轴的前端之间，但它可以与变速箱结合。这种类型的主要缺点是难以精确控制制动力，并且在车辆高速行驶时可以提供大的制动力，但在低速行驶时可以提供很少的制动力，而在行驶车轮不旋转时则不会提供。因此可以仅用于补充摩擦制动器，因此这种装置通常被称为减速器而不是制动器。
实际上，电动制动器是由发动机驱动的发电机，其将动能转化为电流，并且通过使电流通过电阻而转化为热量。
#39;涡流#39;制动器采用与24.21节中描述的涡流离合器相同的原理。转子联接到车轮上，通常安装在介于变速箱和螺旋桨轴之间的轴上，并且定子安装在车辆的框架上。产生的热量主要通过对流消散，但这可以通过可能结合到转子中的某种风扇来增强。
这种类型的制动器具有与第一类流体制动器相同的缺点，即它不能在零速度下提供任何帮助，并且仅可用于补充摩擦制动器。目前这种制动器作为减速器使用的相当多，并且相当成功。
绝大多数制动器都是摩擦制动器，根据制动构件是鼓还是圆盘，这些制动器可细分为：（1）鼓式制动器和（2）盘式制动器。鼓式制动器仍然被广泛使用，并且是不变的膨胀制动器，其中制动蹄借助于扩展机构与制动鼓的内部接触。外部收缩制动器现在仅用于行星齿轮箱。
内部扩张刚性制动器的原理如图37.3所示。制动鼓A通过其法兰穿过的螺栓固定在车轮的轮毂上（用点划线表示）。鼓的内侧是开放的，并且销B伸入其中。该销被装在与车桥壳体成一体或固定在其上的臂C中，后轮制动器如图所示。制动蹄片D和E在销B上自由枢转。它们大致为半圆形，并且在它们的下端之间是凸轮M.后者与主轴N成一体或固定到主轴N上，以自由转动轴套的臂Q。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，凸轮轴和凸轮稍微转动，从而移动制动蹄的端部。因此，这些蹄被压靠在制动鼓的内侧，并且摩擦力在它们之间起作用，倾向于防止任何相对运动。这种摩擦力因此趋于减慢滚筒，但它也倾向于使蹄与滚筒一起旋转。后面的动作由销B和凸轮M阻止。销B因此被称为锚定销。摩擦力的大小乘以滚筒的半径给出了趋于停止滚筒的扭矩，即制动扭矩。
A
A
C
B
B
C
D R
E
D
P
Q
S
P
Q
M
M
N
图. 37.3 内部扩张刚性制动器
这个制动转矩的反应是蹄与滚筒一起旋转的趋势，因此这种反应由销B和凸轮M以及最终由轴箱和防止轴箱旋转的构件来承担，是扭矩反应系统。大多数现代汽车制动器不具有用于蹄锚的实际销钉，而是具有简单的支座，蹄底的圆形端部承受并且通过弹簧保持与其接触，但是在货车中通常提供单独的锚定销如图37.4所示，它显示了Kirkstall锻造工程公司的设计。在A和B处看到锚固销，并且将其携带在制动锚定支架的突出臂C中。后者是装配在轴箱端部G上的力，并且提供钥匙以防止任何旋转。致动凸轮D现在呈S形，这提供了比图37.3所示的简单凸轮提供的更大的蹄的扩张量和更恒定的杠杆作用。凸轮D与其轴一体并且支撑在滚针轴承中，其中一个在E处。拉出弹簧H现在是单片弹簧，比卷簧更容易移除和更换。路面弹簧用螺栓连接到的座椅F与支架C一体形成。
S
D
D
E
H
H
F
G
C
C A
B
Section on
X O X
S
Section on
SS
图. 37.4
V
T
R
U
W
Fig. 37.5 制动蹄片扩张 图. 37.6 楔形驱动机构
上述凸轮膨胀机构结构简单，动作相当令人满意，但在图37.5和37.6中还有其他两个。首先，图37.5用于重型货车，是上述S型凸轮的变体，它实际上是一个双曲柄连杆机构，与普通凸轮相比，它提供了更大的运动和更小的摩擦;当使用S形凸轮时，摩擦通常通过在凸轮表面承载的蹄端处使用滚轮而减小。在图37.6的第二个例子中，楔形件T被使用并且通过杆R被向内拉向车辆的中心以施加制动。楔块通过滚子运行，减少摩擦，并将柱塞或推杆U和V分开。容纳挺杆的本体W可以固定到制动器组件的背板上，在这种情况下，楔子施加到蹄的力可能不相等，或者可以自由滑动，然后力被平衡。尽管通过使楔子自由摆动或侧向滑动来固定壳体，但可获得蹄力的均衡，并且图37.31示出了后者的一个例子。
37.5蹄式制动器的初步理论
考虑图37.7所示的简单制动蹄。 驱动力W将在蹄和鼓之间产生法向力P（该力在其作用于蹄上时显示），并且如果鼓如图所示旋转，则该法向力将产生摩擦力。 现在蹄在所示力的作用下与作用在枢轴上的力一起处于平衡状态，但后者没有关于枢轴的力矩，因此由力P和P引起的顺时针力矩必须由 由于W引起的逆时针矩。因此----
W L = P M P R
因此---- P = WL M R
现在作用在鼓上的制动力矩完全是由于摩擦力mu;P引起的，并且等于mu;P* R，或者用上面得到的表达式代替P，我们得到----
制动力矩
, Tt =
WLR M R
考虑到图37.8所示的情况，关于枢轴的力矩的平衡给出了----
WL QR = QM
因此---- Q = WL M – R
lt;
全文共6157字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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
资料编号：[13336]，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。
