刹车的两种功能
机动车辆对刹车提出了两项截然不同的要求。首先，在紧急情况下，它们必须使车辆在尽可能短的距离内停下来，其次，他们必须使车辆在下坡时保持稳定控制。第一个要求刹车可以应用大制动扭矩的制动鼓来完成，而第二个要求，刹车需要消散大量的热量，而没有大的温度上升。可以指出的是，当一辆汽车仅以1:30的坡度下降400码时，所消耗的能量与从35英里/小时的速度停车时消耗的能量是相同的。因此，当考虑紧急停车时，热耗散很难进入制动问题，但当下坡较长时，几乎完全是热耗散问题。
刹车系统
驱动轮可以通过两种方式制动:直接通过鼓连接刹车，或间接地，通过作用在齿轮箱主轴上的鼓上的制动器，或最终驱动器的锥齿轮或蜗杆轴上的传动装置来制动。后一种位置的制动器，当与车轮减速时，对车轮施加的制动力矩比直接作用于车轮时更大。若最终传动比为4:1，则每个车轮所受制动力矩为制动鼓所受制动力矩的两倍，即总制动力矩为制动鼓所受制动力矩的四倍。因此，在最终驱动的发动机一侧起作用的制动器比直接作用在车轮上的制动器要强大得多。然而，一个变速器制动器只给一个鼓来散热，而当直接作用于车轮上时，有两个或更多鼓。同样，在许多车辆中，变速器制动器在散热方面的位置也很差，但在商用车中，它有时在这方面可能比车轮制动器更好，因为后者通常位于车轮内部，远离任何气流。变速箱制动器的优点是车轮的制动之间平均分割道路差但力矩必须通过万向节和牙齿的传播最终传动,这部分可能要增加大小否则会超载。变速箱后部的传动制动器相对固定在车架上，使其驱动不受路面不平或车辆所载载荷变化引起的车轴运动的影响。在使用狄恩传动装置或类似装置的车辆中，刹车有时放在传动轴的内侧，这里扭矩必须通过万向节传递，也必须通过滑动花键传递，这可能会造成麻烦。在当今的车辆中，车辆制动在大多数情况下是通过脚踏板来操纵的;它们有时被称为服务制动器。后轮上的刹车一般也可以由手柄操作，主要用于在车辆停放时稳住车辆，因此被称为停车刹车，但由于它们可以在紧急情况下使用，所以有时也被称为紧急刹车。
制动器的驱动方法
考虑到手动刹车，刹车踏板或杠杆可以通过机械连接到实际刹车，或通过杆或电线，或液压连接到管道中的流体。然而，在考虑这些联系之前，我们必须先处理刹车本身。
类型的制动器
刹车可分为以下三组-
(1)摩擦制动器。
(2)液压刹车。
(3)电动刹车。
在汽车。液压刹车的原理是室里面有一个叶轮旋转的车轮，如果室充满液体,通常是水,车轮进行搅拌动作产生的动能转化为热能从而提供制动力。为了散热，水可以通过散热器循环。结构有点类似于流体飞轮和单位之间，一般是放在变速箱和传动轴的前端，但它可以与变速箱合并。这种类型的主要缺点是很难精确地控制刹车力，虽然它可以在高车速下提供较大的刹车力，但在低速时它只能提供很少的刹车力，在车轮不旋转时则完全没有刹车力。因此，它只能用来补充摩擦制动器，所以这种装置通常被称为缓速器而不是制动器。实际上，电制动器是一种发电机，它由车轮驱动，将动能转化为电流，通过电阻将电流转化为热量。“涡流”制动器采用与第24.21节描述的涡流离合器相同的原理。转子与道路车轮耦合，通常安装在齿轮箱和传动轴之间的轴上，定子安装在车辆的车架上。所产生的热量主要是通过对流消散的，但这可以通过某种可以并入转子的风扇来增加。这类制动器与第一类流体制动器具有相同的缺点，即在零速度下不能提供任何动力，只能作为摩擦制动器的补充。目前有相当多的这类制动器作为缓速器在使用，而且相当成功。绝大多数制动器是摩擦式制动器，根据制动件是鼓式制动器还是盘式制动器，可将摩擦式制动器细分为:(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，并且始终是膨胀式制动器，制动蹄通过膨胀机构与制动鼓内部接触。外收缩制动器现在只用于行星齿轮箱。内扩式刚性蹄片制动器的工作原理如图37.3所示。制动鼓A通过穿过其凸缘的螺栓固定在车轮的轮毂上（以点划线表示）。鼓的内侧是开着的，a销B伸入其中。这个销钉被安装在臂C中，臂C与正在展示的后轮制动器的轴套集成或固定在轴套上。。 制动蹄D和E可在销B上自由转动。它们大致呈半圆形，并且在它们的下端之间是凸轮M。后者与主轴N成一体或固定在主轴N上，主轴N在轴壳的臂Q中自由转动。杠杆P固定到凸轮轴的端部，并且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，从而使制动蹄的端部分开。这样，蹄片就被压在制动鼓的内部，摩擦力在它们之间起作用，趋向于阻止任何相对运动。这种摩擦力会使滚筒减速，但也会使鞋子跟着滚筒旋转。后一动作由销B和凸轮M阻止。销B因此称为锚固销。摩擦力的大小乘以滚筒的半径，就得到了趋向于使滚筒停止的力矩，即制动力矩。这种制动力矩的反应是鞋与滚筒旋转的趋势，因此这种反应由销B和凸轮M进行，最终由轴套和阻止轴套旋转的部件进行，即扭矩-反应系统。大多数现代汽车刹车没有实际销鞋锚地,但相反,有简单的基牙圆网的鞋熊结束,由弹簧保持接触,但在卡车一个单独的安克雷奇销通常为每双鞋,显示在图37.4中显示了设计的Kirkstall打造工程公司。锚栓位于A和B处，位于制动锚栓支架的伸出臂C中。后者是安装在轴箱G端部的力，并提供了防止任何转动的钥匙。驱动凸轮D现在是S形，与图37.3所示的简单凸轮相比，它提供了更大的鞋的膨胀量和更恒定的杠杆。cam D是积分它的轴是由滚针轴承支撑的，其中一个可以在e处看到。下拉弹簧H现在是单叶弹簧，比螺旋弹簧更容易拆卸和更换。将道路弹簧螺栓固定在F座上，形成与托架c的整体。上面描述的凸轮膨胀机构结构简单，动作相当令人满意，但还有其他机构，如图37.5和37.6所示。第一个是图37.5，用于重型卡车，是上面所述曲轴的一个变体，它实际上是一个双曲柄连杆机构，比普通凸轮运动更大，摩擦更小;当使用s形凸轮时，通常通过在凸轮表面所承受的鞋端使用滚轮来减少摩擦。在第二个例子中，图37.6，楔T被使用，并被杆R向内拉向车辆的中心，以施加制动。楔板通过滚轮工作，减少摩擦，并迫使柱塞或挺杆U和V分开。装有挺杆的阀体可以固定在制动总成的底板上，在这种情况下，楔块对闸瓦施加的力可能是不相等的，也可能是可以自由滑动的，然后力就会相等。
图37.3 图 37.4
图 37.5 图37.6
蹄式制动器的基本原理
考虑图37.7所示的简易制动蹄。 致动力W将在蹄和滚筒之间产生法向力P（该力在其作用在蹄上时示出），并且如果滚筒如图所示旋转，则该法向力将产生摩擦力mu;P。 现在蹄在所示的力的作用下处于平衡状态，同时作用在枢轴上的力，但是后者没有关于枢轴的力矩，因此由于力P和mu;P的顺时针力矩必须由力平衡。 因W而导致的逆时针瞬间因此我们得到了
图37.7 图37.8
关系 ——
因此,
现在,制动力矩作用于鼓完全是由于摩擦力micro;P和等于micro;Ptimes;R,或者用上面的表达式获得代替P,制动扭矩,
由图37.8所示，枢轴的力矩平衡为-
因此
现在很容易看出，在其他因素相同的情况下，T1大于Tt。让micro;= 0.4,L = 0.15 m m = 0.075 m, R = 0.1m和W = 500 n . 这时T1 = 0.4* 500* 0.15* 0.1/（ 0.075 - 0.04）= 86
所以T1等于3.3乘以Tt。图37.7所示的蹄称为后蹄，图37.8所示的蹄称为前蹄。然而，应该清楚的是，在传统制动中，如果制动鼓的旋转方向相反，则前导蹄片将成为后蹄片，反之亦然。一个实际的闸瓦制动简单认为与上面的方法类似，唯一不同的是,摩擦力micro;P将在一个更大的半径比制动鼓的半径上,这将加大开发的制动蹄力矩之间的差异。然而，在图37.3所示的制动类型中，膨胀凸轮不会对蹄片施加相同的力，而是会对后蹄片施加更大的力。根据上面假设的数据，假设总执行力为1000 N，那么凸轮对后蹄施加的力为767 N，而对前蹄只施加233 N。总制动扭矩将是8000Nm。然而,如果整个1000 N用于应用领从蹄驱动，那么制动转矩是17 144Nm,也就是说,超过两倍大,这个结果可以通过前导蹄应用500 N获得。如果执行机构是对蹄片施加相同的力的类型，那么每个执行力将是500n，蹄片所产生的总制动扭矩将是8571 2608 = 11179 Nm。因此，浮动或平衡执行机构在给定的执行力下增加制动扭矩，但它的缺点是，前蹄的磨损(假设制动器内衬是相同的材料)将是后蹄的3.29倍。带两个前导蹄的制动器不会有这个缺点，正如所看到的，它提供了更大的制动扭矩。因此，这种刹车被广泛使用，尤其是用于前轮。当使用液压驱动时，使两种制动蹄的前向旋转成为前导蹄是一件简单的事情;制动装置如图37.9所示，采用两个驱动缸，通过管道连接，代替一个缸。当旋转方向相反时，两个蹄片都是拖尾蹄片，刹车也会很弱。因此，通常只在前轮采用双导蹄式制动器，后制动器是传统的前轮和后蹄式制动器。当制动机构为机械驱动时，使两蹄前导并不是那么简单，而是通过环扎形成了一种相对简单的机构，其原理如图37.10所示。
图37.9 图 37.10
膨胀机构不直接作用于制动蹄上，而是作用于钟形曲柄的一只臂上，钟形曲柄可自由地在制动蹄所携带的销上旋转。这个钟形曲柄的另一只臂固定在锚上(如图所示，交叉孵化)，制动蹄本身可以支撑这个锚固定处和另一个顶部的锚固定处，如图所示。应该清楚的是，假设钟形曲柄的臂长都相等，支柱中的力将等于驱动力W，这个力将作用在钟形曲柄上，如图所示;此外，底部的钟形曲柄将以一个大小为W的力向锚固件施加压力，锚固件将同样地向钟形曲柄施加压力，如图所示。因此，每个钟形曲柄上的合力将如图所示为一个力R，这些力将使蹄片与滚筒接触。如果滚筒顺时针转动，则制动蹄现在将按顺时针方向移动，直到它贴在顶部的锚固处，那么它是一个领蹄，而如果滚筒逆时针转动，则制动蹄将逆时针转动并承受锚固在底部，再次成为领蹄。因此，通过使用两个制动蹄，每个制动蹄具有钟形曲柄和支柱机构，由此组成制动器，该制动器是用于任一旋转方向并且仅需要一个制动机构的两个前导式制动器。
闸瓦的调整
为了增加制动衬套的磨损，并使制动蹄与鼓之间的间隙能够调整，制动蹄轴经常被调整到可调整的锚固处，以便蹄片可以向外移动。在图37.11所示的例子中，制动蹄支承在固定在制动总成后板的壳体中所携带的挺杆端部。这些挺杆可以通过旋进调整楔内而向外强制，从而减小制动蹄与制动鼓之间的间隙。调整楔大致是圆锥的，但圆锥实际上是一系列的平面;这使下拉弹簧能够锁定调整正。洛克希德公司设计的适用于重型制动器如图37.12所示。
图 37.11 图37.12
壳体G用螺栓固定在后板H上，挺杆A和B用螺钉拧紧内部部件D和E，这些部件由于与闸瓦腹板的端子F啮合而不能旋转。挺杆的外部构件上有K形齿，可以通过一个简单的冠轮J从外部旋转，从而将挺杆的内部部分向外移动。其他调节机构的设计见图37.14和37.15。另一个可供调整的点是在执行机构和制动蹄的两端之间。
一个现代的后轮制动器
图37.13所示的制动器适用于汽车的后轮，因为它包含手动制动驱动装置。这是一种束腰设计。所述制动蹄承受底部底板所承载的基台的平面，以及顶部液压驱动缸的柱塞的端面。它们由两个弹簧固定，只显示底部的一个。在制动蹄的中间有一个扁平的带弹簧，弹簧与蹄片腹板相连，并将制动蹄与背板上形成的凸出物相连(每双鞋有两个凸出物)。
图 37.13
拉手闸驱动是通过B双臂曲柄杆和连杆或支柱,在两部分E和f .双臂曲柄杠杆的枢轴在柱的上端C和当它长臂向内拉箭头表示的短臂D力量适用于右边的蹄片,这个力举措的反应柱的上端C向左,这种运动是有可能的,因为其低端的支柱进行灵活的橡胶成型。柱子的运动通过支撑杆传递到左边的蹄片上，所以蹄片的受力是相等的。连杆的E和F部分的端部是扁平的，中间部分是圆柱形的，E是中空的，F上有螺纹，在螺纹上有螺母G，螺母G的旋转会改变有效长度支柱。构件E的平端以柱子C为轴，棘轮杠杆(见上图虚线所示，主视图中杆的下方)也以这里为轴。棘轮杠杆短臂上的插槽被围绕柱的弹簧J端所啮合，使弹簧倾向于逆时针方向旋转棘轮杠杆，这种运动受到钟形曲柄上形成的小肩的限制。棘轮杆的长臂可以啮合形成在螺母G外侧的齿。当曲柄转动以施加制动时，弹簧使棘轮杆跟随运动并且如果由于衬里的磨损，这比平时更大，杠杆将旋转螺母G并承受磨损。当刹车松开时，钟形曲柄上的肩膀会将棘轮杠杆移动回原来的位置。施加在杠杆B上的驱动力和支柱上的力都倾向于将支柱向上拉到后板上，因此提供了一个滚轮K，以减少支柱在制动驱动过程中移动时的摩擦。洛克希德公司研制的自动调节机构如图37.14所示。
驱动缸是单作用的，即它在一端封闭，并且其活塞具有固定在其上的臂A，该臂带有一个销B，该销B与一个可以自由转动固定销D的钟形曲柄杆C接合。钟形曲柄的端部E形成一个棘爪，该棘爪与可自由转动的调节套筒的齿F啮合。但活塞内部必须与其一起轴向移动。挺杆G拧入调节器套筒中，但是通过其接合的制动蹄防止挺杆G旋转。当活塞向外移动(图中左边)B转动双臂曲柄销,如果运动大于正常爪E将骑在一个或多个调节器的牙套F这样当制动释放和活塞销B将旋转双臂曲柄和把调整
英语原文共 1188 页
资料编号：[5167]
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