制动系统的匹配设计

制动系统的匹配设计

摘要：汽车制动系统使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时

使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。汽车制动系统主

要分为行车制动装置、驻车制动装置、应急制动装置等。随着汽车行业的发展，

对制动系统的安全性和舒适性的要求越来越高，汽车制动性能作为车辆安全的重

要部分一直被关注。在车辆验证及市场问题反馈中，汽车制动方面的问题比较多，如制动硬、制动软等，制动系统问题频发，如何降低系统问题的发生率，就需要

进行全制动系统的匹配设计，识别关键零部件的特性缺失项目，优化制动系统的

设计开发过程，从而提升车辆的制动性能。

关键词：制动系统；匹配设计；辅助制动装置

1、汽车制动系统的介绍

现在的汽车制动系统多为液压制动系统。该系统主要包括制动踏板、制动助

力器、制动泵、制动液存储罐、连接管路、ABS系统、制动器、制动片和驻车制

动装置等。在汽车行驶的过程中，制动系统不仅可以完成减速或停车等操作，还

可以让汽车在停止的状态下保持不动。由此可见，制动系统是汽车中最为重要的

安全装置之一。

汽车制动系统的主要工作原理是：当驾驶员踩下制动踏板时，踏板会将力量

传递到助力器上。这时，助力器力量增大并传递到制动泵转化为液压，然后制动

液就会通过连接管路推动制动器实现摩擦式车辆制动，从而降低车辆的行驶速度，最终使车辆减速或者停止。

2、制动系统的基本要求

制动系统的基本要求：1）足够的制动能力。2）工作可靠。3）不应当丧失操纵性和方向稳定性。4）防止水和污泥进入制动器工作表面。5）热稳定性良好。6）操纵轻便，并具有良好的随动性。7）噪声尽可能小。8）作用滞后性应尽可

能短。9）摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命。10）调整间隙工作容易。11）

报警装置。

3、制动器的结构方案分析

3.1鼓式制动器

鼓式制动器分领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、双向增力式等几种。

主要区别：①蹄片固定支点的数量和位置不同；②张开装置的形式与数量

不同；③制动时两块蹄片之间有无相互作用。

制动器效能：制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。

制动器效能因数：在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力（Mμ/R）

与输入力F0之比，

制动器效能的稳定性：效能因数K对摩擦因数f的敏感性（dK/df）。

3.1.1双领蹄式

两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端。每块蹄

片有各自独立的张开装置，且位于与固定支点相对应的一方。制动器的制动效能

相当高；倒车制动时，制动效能明显下降；两蹄片磨损均匀，寿命相同；结构略

显复杂。

3.1.2双向双领蹄式

两蹄片浮动，始终为领蹄。制动效能相当高，而且不变，磨损均匀，寿命相同。

3.1.3双从蹄式

两块蹄片各有自己的固定支点，而且两固定支点位于两蹄的不同端。制动器

效能稳定性最好，但制动器效能最低。

3.1.4单向增力式

两蹄片只有一个固定支点，两蹄下端经推杆相互连接成一体制动器效能很高，制动器效能稳定性相当差。

3.1.5双向增力式

两蹄片端部各有一个制动时不同时使用的共用支点，支点下方有张开装置，

两蹄片下方经推杆连接成一体，制动器效能很高，制动器效能稳定性比较差。

3.2盘式制动器

盘式制动器有如下优点：热稳定性好；水稳定性好；制动力矩与汽车运动方

向无关；易于构成双回路制动系；尺寸小、质量小、散热良好；衬块磨损均匀；

更换衬块容易；缩短了制动协调时间；易于实现间隙自动调整。

4、制动器主要参数的确定

4.1鼓式制动器主要参数的确定

4.1.1制动鼓内径D

轿车：D/Dr=0.64-0.74，货车：D/Dr=0.70-0.83，ZBT24 005-89《制动鼓工作直

径及制动蹄片宽度尺寸系列》。

4.1.2摩擦衬片宽度b和包角β

包角一般不宜大于120°。制动衬片宽度尺寸系列见ZB T24 005-89。

4.1.3摩擦衬片起始角β0

4.1.4制动器中心到张开力F0作用线的距离e

使距离e尽可能大，初步设计时可暂定e=0.8R左右。

4.1.5制动蹄支承点位置坐标a和c

使a尽可能大而c尽可能小。初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。

4.2盘式制动器主要参数的确定

4.2.1制动盘直径D

通常选择为轮辋直径70%-79%

4.2.2制动盘厚度h

实心制动盘厚度可取为10-20mm；通风式制动盘厚度取为20-50mm；采用较

多的是20-30mm.

4.2.3摩擦衬块外半径R2与内半径R1

外半径R2与内半径R1（图8-11）的比值不大于1.5

4.2.4制动衬块面积A

1.6-3.5kg/cm2。

5、制动器的主要结构元件

5.1制动鼓

制动鼓应当有足够的强度、刚度和热容量，与摩擦衬片材料相配合，又应当

有较高的摩擦因数。铸造式多选用灰铸造铁，具有机械加工容易、耐磨热容量大

等优点，轿车壁厚取为7-12mm，货车取为13-18mm。组合式具有质量小，工作

面耐磨，并有较高的摩擦因数等特点。

5.2制动蹄

轿车和轻型货车的制动蹄广泛采用T形钢辗压或用钢板焊接制成；重型货车

的制动蹄则多用铸铁或铸钢铸成，断面有工字形、山字形和Ⅱ字形几种。制动蹄

腹板和翼缘的厚度，轿车为3-5mm，货车约为5-8mm。制动蹄和摩擦片可以铆接，也可以粘接。

5.3摩擦衬片（衬块）

摩擦衬片（衬块）具有一定的稳定的摩擦因数。具有良好的耐磨性。要有尽

可能小的压缩率和膨胀率。制动时不易产生噪声，对环境无污染。应采用对人体

无害的摩擦材料。

有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力。摩擦衬块的热传

导率应控制在一定范围。

（1）石棉摩阻材料：由增强材料（石棉及其它纤维）、粘结剂、摩擦性能调

节剂组成；制造容易、成本低、不易刮伤对偶；耐热性能差，随着温度升高而摩

擦因数降低、磨耗增高和对环境污染。

（2）半金属摩阻材料：由金属纤维、粘结剂和摩擦性能调节剂组成，较高的

耐热性和耐磨性，没有石棉粉尘公害。

（3）金属摩阻材料：粉末冶金无机质，耐热性好、摩擦性能稳定，制造工艺

复杂、成本高、容易产生噪声和刮伤对偶。

5.4制动鼓（盘）与衬片（块）之间的间隙自动调整装置

间隙过大产生制动作用的时间增长；同步制动性能变坏；增加了压缩空气或

制动液的消耗量，并使制动踏板或手柄行程增大。

盘式制动器利用制动钳中的橡胶密封圈的极限弹性变形量，来保持制动时为

消除设定隙所需的活塞设定行程。

6、结束语

在汽车正常行驶、转弯或者停车的过程中，都需要使用制动系统，它是汽车

中必不可少的一部分，发挥着非常重要的作用。因此，一定要加强制动系统的匹

配设计，提高车辆的安全性能，从而推动我国汽车制造业的可持续发展。

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