摘要
驾驶的安全性和停车过程直接被汽车制动系统影响着，高速公路上的骑车速度越来越快，车辆数也越来越大，所以停车场必须要十分可靠，这对于驾驶是很重要的。骑车必须具有强大而且可靠的制动系统。盘石制动器还有一个名称，叫做碟式制动器，它的质量低，散热速度快，操作调整和整体的设计都简单，即使重载的时候耐热效果很好，使用过程稳定，路况和天气恶劣的时候，短时间可将车辆停下来，比一般鼓式制动器效果好。本文设计研究了汽车制动器的功能、设计、和结构方案分析，研究了制动器的力分配，主要零件和主要参数的选择，计算了各种参数，包括主要零件的装配尺寸链条计算。还涉及了选取同步系数、制动器效能因素、主要元件，计算过程中的制动力矩，最后进行了校核。从制动器设计的一般原则考虑了各方面的效果和稳定性，调整的便利性，器件尺寸质量、以及噪音等音速，设计了该产品。
关键词：盘式制动器；制动系统；同步系数；故障诊断
1绪论
车轮制动系统就是当车辆行驶时人对车辆对轮胎施加的作用力,从而对车辆进行一定程度的强制停止的一系列的专门作用装置。是为了在提高车辆的安全性行驶时,而增加了车辆的平均速度,最大速度等,在车辆上配备了制动设备以及专用的安全刹车机构。一般来说,车辆制动系统可以分为行车制动装置和停车制动设备二套单独的设备。其中行车制动装置是由驾驶者用脚踏来操作的,也叫做脚制动装置。而停车制动设备则是由驾驶者用手动操作的,称为手制动装置。随着使用次数的增加,车辆会产生受损以及使用寿命的下降,所以车辆需要进行制动系统故障诊断研究。本文研究对象奥迪a4L全系车型的刹车系统性能优越,前制动器类型为通风盘式,后制动器类型为盘式,同时配备有电子驻车系统等优良配置。
2汽车制动系统的概述
2.1制动系的功用与组成
刹车系大致包括了车辆制动系,驻车制动系,以及辅助制动系等,其主要是由供能装置、操控设备、传动系统设备,以及空气制动等几部分所构成。行车制动系是由脚踩的,也称脚刹。这能够使正行驶中的车辆立刻减速或者是让它在较短时间内停止。驻车制动系统是由手拉的,故而称为自动刹车系统。它的功用是让已经停在路面上的汽车停留在原地保持不动。对车辆起制动作用的,仅仅是在车辆上且运动方向与车辆前进方向完全相反的外力,不过这种外力大小通常都是很随意的、难以掌控的,所以汽车上必须装有一系列专门装置来实现这种功能。指第二制动系在正常行车制动系损坏的状况下,也能确保车辆能够进行减速或停止的一种装备。在很多发达国家的刹车体系规范和条款中,第二制动系都是一般车辆应该具有的基本装备。而辅助制动系指经常在山地行驶的车辆,用来增加车辆的稳定性和降低正常行驶制动系性能的下降速度和制动系统的损坏程度,并在上下山时保持的速度系统。它的主要部分可以分为供能装置,包含能量供给、调整刹车速度所需要能源以及改变传动介质状况等的所有部分。控制装置:产生刹车运动并调节刹车效果的所有元件,包括刹车踏板等。传动元件:包括把刹车能力传递给刹车系统的所有元件,包括制动主缸、轮缸。制动:产生或阻碍车辆前进及移动趋势的元件。目前比较完善的刹车装置中还包含制动力调节和报警装置,保护装置等。
2.2制动器的工作原理
制动器的一零点五工作时间与,那里主要是用身体和车架中间连接的非回转部件与和轮胎连接的回转部件间的相互碰撞,来形成的回转的趋势。而制动器时具有可以让运动部件减速或者保持挺直等状态的功能装置。是让机械钟的运动部件停止或者减速的机械零件。通常称为刹车。制动体系主要由制架、刹车件和操控设备等构成。一些制动器中还有刹车间隙的手动调节装置。为减少制动力矩和构造体积,四轮盘式制动器的中高级轿车,通常回使用前轮通风圆盘制动器也是为了更良好地散热,而后车轮使用非通风盘式同样也是高成本地问题,但随着汽车材料科学地开发以及社会上生产成本地下降,在汽车应用领域中,圆盘车制动器也开始有了逐步替代鼓式刹车的趋势。
2.3制动传动机构定义与类型
使车辆的行驶中车速可以强制减小的一套经过专门设置,用以同时行驶中的其策划减小加速速度或者停车时间的行车制动装置。它主要包括了机械式、液压式和气压式。制动控制器设备一般由供能装置、操控设备、传动系统设备以及刹车控制系统四方面组合。汽车制动器设备的一般作用是让前进中的车辆速度减慢或者停止、也能够使已下坡行驶的车辆速度保持水平稳定、使已停驶的车辆速度维持水平不移动。而汽车的制动控制器设备按类型分,又可大致分成鼓型刹车器和碟式刹车器二类。但是鼓式刹车使用制动蹄片通过挤压制动鼓形成的动能来刹车的,一般大多适用于小型货车等中低档车辆,不过由于他的制动力较弱、湿评后易造成瞬间刹车器失效、热老化较快等特点,已被淘汰,属落伍的。目前的主流刹车器设备仍为盘式制动器。而盘式制动刹车技术中又包括了实心盘式制动器和空气通风盘式制动器。
3液压制动系统的故障诊断与分析
3.1液压制动的不良故障
液压刹车的不良原因一般主要分为自动踏板自由行程差过大,刹车管路和制动轮缸内有气体,刹车管路泄漏,刹车主气缸的皮碗、鞲鞴、气缸壁等损坏过大,以及刹车主气缸、缸轮的老化、发黏、发涨等,使刹车时的阻滞力过大。刹车主气缸阀门破裂,或补偿孔、通气口等阻塞。刹车摩擦片的缝隙过大、接触不良,刹车鼓盘损坏过甚或在刹车时变形严重。增压装置、助力器效果不佳甚至失灵,还有制动油量不够或刹车管路不通畅。
3.2液压制动的失效故障
踩下手刹踏板,汽车并不减慢,就算连续几脚刹车也毫无明确的减慢效应。主要损坏的因素可以是动踏板与刹车主油缸的连接处松落了,动储存液室无液或严重缺液,刹车管路破裂漏气,刹车主油缸皮碗破损。检查和排除可以直接踩下刹车踏板做试验,根据脚踏刹车踏板后的感受,检测相应部位。过刹车踏板与制动主气缸间无连接感,则说明过刹车踏板与制动主气缸的连接处已经松脱,需要检查和维修。踩下刹车踏板后,如果感觉很轻松,略微有些阻力感,那么就要检测刹车主气缸贮存液的制动油是否足够。如果刹车主气缸贮存液室内无水还是明显缺水,那就要补充制动油至规定水平。再次踏下刹车踏板时,如还是没有阻力感觉,则需要检测刹车主缸或制动轮缸的刹车软管及金属管有没有破裂漏气。当踩下刹车后他办事,虽然感觉有一定的摩擦力,可是脚踏板位置保持不住,速度明显下降,就需要检测在刹车主缸的腿杆防尘套处,是不是有刹车液的外泄。一旦有制动油泄漏,表示刹车主气缸皮碗破损,一旦车轮制动力鼓边缘有大量制动油,就需要检测制动轮气缸皮带有无翻压、损坏有无严重。
3.3液压制动拖滞故障
在车辆制动时,在提起制动踏板时,由于全部或者别轮机构仍然存在作用,造成车辆启动较难,前进障碍大,且制动鼓过热等。其问题可能有制动踏板不能自主行程、回位弹簧过软、断裂;踏板轴锈滞、发卡;刹车时主缸的皮碗、皮圈等发胀,鞲鞴变色或被灰尘黏住;主缸鞲鞴回位弹簧过软或断裂;刹车间距过小;制动蹄回位弹簧太软、损坏,制动蹄在支承运销售上无法随意旋转;制动轮缸皮碗胀大,鞲鞴变形或被灰尘黏住;刹车管路凹瘪、阻塞,造成回油不易;刹车油液太脏、黏度太高,回油不易。当故障诊断和消除时,必须在汽车运行一些里程范围后,用手摸其制动鼓,如果完全过热,则表明故障在刹车的主油缸内;如个别轮胎完全过热,则故障在该轮胎的制动轮缸。如果出现问题在刹车时为主气缸,则首先检查一下踏板的自由行程。如无自由行程,则一般为主气缸推杆和活塞运动方向的间距过小或是有空隙,需要调节,但如由行程符合一定标准,则应该拆下为主气缸的储油室加油螺塞,压下踏板并慢慢返位,再看其回油的情况。若不回油,则为回油孔阻塞;若回油较慢,则为皮碗、皮圈等发胀以及回位簧片不利;或是油液过脏、黏性过大。此时,就应该检查一下油液清洁程度。如果油液干净、黏性适中,则可检查一下主缸,并且查看踏板回位弹簧是不是完好无损,在必要时加以维修或调换。若故障在制动管轮,旋松制动轮缸放气螺栓,如果制动管燃油随即快速喷射,而轮子又迅速转动自如,表明管道已经阻塞,轮缸也无法回油,此时就需要疏通油管。若转动轮毂时仍然拖滞,可检测制动间隙和回位弹簧,如果正常工作,则拆掉制动轮缸,必要时还应调换活塞运动、皮碗。
3.4液压制动跑偏故障
液压刹车装置使用由液压驱动的,与驱动轴(或轮胎)连接的回转部件和与车架(或车体)连接的非回转部件中间的互相磨擦来防止轮子的转向(趋势)。刹车系统不工作的。因为刹车促动器有间隙,所以轮胎与刹车系统中间互不干涉,可以随意转向。
制动系统工作时间。踩下刹车脚踏时,由制动刹车总泵内的气缸压缩制动油,并利用刹车管路带动分泵活塞把刹车蹄片(或制动钳)压向制动鼓(或制动盘),使制动鼓(或制动盘)的旋转速率降低,并维持不运动。
制动解除后。放开踏板,刹车系统和分泵的活塞在回位弹簧作用下回位,从而使刹车的液压重新回到制动总泵,从而消除了刹车效果。
液压刹车系统的主要类型。按使用功能划分,共有四种型式的液压刹车系统。
让行进中的车辆减慢或停止的是行驶刹车;让车辆停止或在任何道路上驻留,原地不动的是驻车制动;紧急刹车则是当车辆制动系统损坏后所采取的刹车系;辅助刹车则是新增设的汽车制动装置,以满足山区行驶和特种使用的车辆要求。踩下刹车踏板时,刹车系无法产生充分的制动力,从而造成汽车制动距离过长。及时补充贮藏罐中的不同性质气体;踩下制动踏板后有弹性感觉,需立即使用液压管道放气;检测制动踏板的自由行程,及时调节速度;踩制动踏板后若发生金属摩擦声,需及时更换刹车主油缸;若刹车低温工作良好,但高热工作不好,需调换不同性质;若制动踏板较沉重时,应检测真空管道和助力器系统的总成。
在行车过程中,司机迅速将刹车踏板踩到底时,无刹车有效。刹车后或松开制动踏板时,汽车启动困难,前进时无力,有前进障碍感觉,以及刹车过热现象。当车辆正常制动时,轮胎自动朝一边偏驶,无法正常行驶。原因可能是液压管路连接处松脱或断裂;刹车液压缸的密封圈破裂或损坏严重;制动液不足;刹车装置内有大量空气。车轮刹车回位弹簧扭曲或断裂。刹车装置内空间过小,踏板回位卡停滞等。因液压管道阻塞而使回油不畅。刹车主油缸和后轮缸活塞运动卡停滞。真空助力器内部卡滞。空气制动时刹车总泵活塞减震弹簧断裂,或补偿孔阻塞。驻车制动设备调节不良或拉索卡滞。制动盘翘曲变形,或者刹车电子元器件配合松动。或者二侧轮胎气压变化,导致不同程度损坏。或者制动管路分支漏气或阻塞,造成制动液流通不顺畅。刹车变化,或者导致刹车电子元器件配套不足。制动分泵出现漏气或黏滞,导致动作效果不好。制动摩擦片上存在污垢。制动支架的固定螺钉松动。四轮定位数据严重失准等。两个轮毂制动器的刹车间隙、摩擦片磨损范围调整不一样。两个轮毂轴承的预紧程度调整也不一样。所以如果液压刹车控制系统发生了异常现象,我们就应该根据故障树(FAT)方法分析出每一级的故障根源,并逐步地加以检测消除。应该按照”询问、查询、检查、调整”的检测规则,来最终排除故障。
3.5液压制动系的维护
油路部分的维修,首先要保证选用合格的液压油,压轧机应该避免采用变质、稠化或含有沉淀物的液压油,在调换液压系统时不能将新旧液压系统混杂运用,在一次换油后都务必装好油缸盖。油路部门的维修保养大致分为这样几方面的日常工作。
一平时开机一小时后若需要检测水温,也可以干脆由水温计读出,但水温应该维持在六十℃以内。二每月必须检测过滤器真空表,打开后的指示灯应该在绿色区域内,否则必须清除。对于没有真空表说明的过滤网,每3个月清理一下过滤网,以检测过滤网有没有破损,否则就应更换。三压铸机在正常应用时,平均每二千个工作时间就需换一次液压油。液压油也务必根据制造商推荐的牌号使用。四更换液压控制系统时要彻底清洗油箱,油盒盖子开启后要小心盖好,以免水、尘土、铁屑等杂质混合燃油液。五每3个月检测储能装置氮气压力。储能器在压油泻油后,直接从氮气压力表读出气压数值。六每隔零点五年检验一次各连接油管接头,检查燃油阀的安装螺钉等是否有松动迹象,若有松动则要进行拧紧,以防止漏油或空气流入液压系统。七每隔一年检测一次,换向阀、溢流门、降压阀、泄荷阀、单向阀等的阀芯有无损坏,以及有无出现了内泄现象。检测溢流阀,减压阀门阻尼器孔有无阻塞,对水压的调节能否灵敏、精确。
八每隔一个保养检查一下开锁模油缸,射料油缸,针箍油缸及缸套有无被拉花,各封口件是不是有磨损或断裂,否则就应当维修或调换,以避免产生较大的压力破坏。
九每隔一个就要大修一下的油泵。检测配流盘,吸、压油工作腔等有关零部件的损坏状况,若损坏严重时内泄大,气压损失大,必须进行维修或更换。
十油路板上的溢流器,电比例阀,减压门等非专业人员都不能进行调节,在溢流器、减压阀门调节后要注意拧紧锁紧螺栓,以防调节好的压力值在机械工作的过程中出现变化。
管道的检修包括整个系统的管道、连接处应有无凹瘪、严重腐蚀、断裂的情况,接头应有可靠无渗漏。所有管路上的管夹牢固可靠,严禁与接头及其他部位相互碰擦,并且在行驶过程中不得出现较大振幅的振抖。刹车软管应无折叠、无脱皮、老化、膨胀等问题。否则,应采取相应方法并加以保养。液压刹车系统在使用过程中如果进入气体状态或在使用时,也应该进行放气。
在地放气时,先把一条胶管套在地放气螺钉上,将胶管的相对端嵌入一只玻璃瓶里。连续压下刹车踏板,待踏板温度升高后再踩下并维持不动。拧松释气螺塞,制动油随同压缩空气一起由胶管进入玻璃瓶内,待不同性质流出后,紧缩声释气螺塞。再反复以上释放空气数次,直到把压缩空气全部释放。
放气从远至近,逐缸进行。在释气时应该随时检测,刹车主汽缸中的刹车油面也不能过低,不然压缩空气就会由刹车主汽缸中流入刹车系统。而刹车踏板自主行为的调节方式应该包括将发电机熄火,并脚踏下刹车踏板数次,来减少真空助力器中的残留最大真空度。但因为当有真空度差出现时,就无法准确检测下刹车踏板的最大自由行为。踏下刹车踏板,直至感觉有摩擦力即可。测出的路程即为踏板自由路程。如不符合规定,可调整液压发动机推杆的直径来加以调节。拧松推杆的锁定螺栓,旋转推杆直至符合规定,最后将锁定螺栓拧紧。
3.6液压制动系的原理
液压工作系的原理如图所示
(1)不刹车时,在制动鼓的内圆柱面和制动蹄摩擦片的外侧圆锥面间还存在着一定的空隙,使轮子和制动鼓之间能够自然地旋转。
(2)刹车后,由司机脚踩踏向制动板,并利用拉杆带动主气缸活塞,使主气缸的油液形成一定压强后进入制动轮缸,带动轮缸活塞使二个刹车蹄绕着支撑销旋转并打开,从而使摩擦片压紧在刹车的内圆柱体上,与制动鼓碰撞形成限制轮胎转向速度的制动力矩。制动力作用的结果使轮胎速度降低,进而使车辆减慢速度或停止。松开刹车踏板后,在回位弹簧的作用下,制动蹄返回原地,刹车动作终止。
轮子的制动力不但取决于制动力矩,还取决于轮子与道路之间的附着力要求,即制动能必须低于附着力。当制动力值低于粘着性能时,轮毂就被抱死并在道路上打滑。而滑移又会使轮毂局部整体发生严重损坏,或使轮毂局部整体因受高热而导致变软,就如同轮毂和道路之间被一个润滑剂所分隔,使粘着性能系数降低,刹车性能也变差。
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