轿车制动系统.docx

北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文
毕业设计（论文）

题目 汽车制动系的故障诊断与维修

摘 要
轿车采用的制动系统是对角分布的液压双管路制动系统，它包括：前轮 盘式制动器和后轮鼓式制动器、制动助力装置、作用于后轮的机械式驻车制动器。这种双管路对角线市置的特点是每套管路连接一个前轮和对角线上的一个后轮，两套管路系统互不连通。系统中两个回路中的任一回路失效，剩余制动力仍能保持正常总制动力的50％。与普通型轿车相比，轿车质量增加了80kg，需要有较大制动力矩，因而采用了更大直径的前盘式制动器和自调式鼓式后制动器，增大了制动总泵和分泵的直径。为了充分发挥轮胎与路面问的潜在附着能力，提高汽车的制动在轿车上装备了车轮防抱死制动系统。汽车制动防抱死装置 (Anti—Lock Brake System)，简称ABS，它是汽车上的一种主动安全装置。其作用是在汽车制动时，自动调节制动力的大小，避免车轮完全抱死在路面上产生拖滑，使车轮处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面间有最好的附着状态，从而缩短制动距离，提高汽车制动过程中方向稳定性及转向操纵能力，使车辆制 更为安全效。
关键词：制动系统 检测维修
目录

摘 要 2
1汽车制动系简介 3
1.1 制动系的功用与分类 4
1.2 制动系的工作原理简介 5
2桑塔纳轿车制动系统部件的结构与原理 6
2.1行车制动器的结构与原理 6
2.2驻车制动器的结构与原理 10
2.3制动管路和制动液 12
2.4真空助力装置 13
2.5汽车制动防抱死装置（ABS）的结构原理 13
致谢 18

1汽车制动系简介

1.1 制动系的功用与分类
1.1.1 制动系的功用
使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为汽车制动。汽车制动系是指在汽车上设置的一套(或多套)能由驾驶员控制的、产生与汽车行驶方向相反外力的专门装置。
其作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行适时减速、停车或驻车，以及保持汽车下坡行驶速度的稳定性。除此之外，制动系统还应包括以下
功能：
1、提供平稳的停车功能，能使停车过程平顺柔和。
2、提供制动片的清干功能。当车辆在湿滑路面上行驶时，系统会在固定间隔时间发出微弱的制动脉冲，用来清干制动片上的水膜，以保证可靠的制动。
3、塞车辅助制动功能，在发生塞车的情况下，驾驶员只需控制油门踏板。一旦把脚从油门踏板上挪开，系统会自动施加一定的制动力以减速停车。这样，驾驶员就不需要在油门踏板和制动踏板之间频繁的轮换。
4、起步辅助功能，可防止汽车向后或向前溜动。当车辆在斜坡上处于停止状态时，迅速、有效的踩一下制动踏板，然后踩油门踏板，
1.1.2制动系统的分类
（1)按制动系统的作用分类
制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。
(2)按制动操纵能源分类
 制动系统可分为制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。
(3)按制动能量的传输方式分类
制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。
1.2 制动系的工作原理简介
  制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。
（1)制动系不工作时蹄鼓间有间隙，车轮和制动鼓可自由旋转
（2)制动时要汽车减速，脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞，使主缸油液在一定压力下流入轮缸，并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动，上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩，从而产生制动力
（3）解除制动当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位，制动力消失。
2桑塔纳轿车制动系统部件的结构与原理
2.1行车制动器的结构与原理
2.1.1 前轮盘式制动器前轮盘式制动器基本结构及原理。
 由于桑塔纳轿车比原桑塔纳轿车质量增加80Kg，要求有较大的制动力矩。同时，要降低制动热负荷，提高制动器冷却能力，提高制动效率。因此，桑塔纳轿车前轮制动器作了若干改进：
（1)前制动盘采用空心内通风结构，制动盘直径由原来的239mm增大到256mm，降低了前制动器的热负荷。
（2)前制动分泵直径由原来的48mm增大到54mm。
（3)前制动钳型号由原来的VWⅡ型改选为更大型号FN54，增大制动力矩，缩短制动距离。
 （4）内、外摩擦块的材料采用非石棉半金属材料与钢板牢牢粘在一起制成的桑塔纳轿车前轮制动器采用单缸浮动钳盘式制动器。前制动器由制动盘、制动钳、车轮轴承及制动摩擦罩盘组成
浮钳盘式制动钳的工作原理：制动钳壳体2用螺栓5与支架1相连接，螺栓5兼作导向销。支架1固定在前悬架焊接总成
(亦称车轮轴承壳体)的法兰板上，壳体2可沿导向销与支架作轴向相对移动。支架固定在车轴上，摩擦块11和12布置在制动盘13的两侧。制动分泵8设在制动钳内。制动时，制动钳内油缸活塞8在液压力作用下推动内摩擦块12，压靠到制动盘内侧表面后，作用于分泵底部的液压力使制动钳壳体在导向销上移动，推动外摩擦块11压向制动盘的外侧表面。内、外摩擦块在液压作用下，将制动盘的两侧面紧紧夹住。由于制动盘
是紧固在前轮毂上的，因此实现了前轮的制动。前制动器的制动间隙是自动调节的。它是利用分泵活塞密封圈4的弹性变形来实现的。制动时，橡胶密封圈变形，制动一结束，密封圈恢复原状，活塞在弹性作用下回到原位。在制动盘和内、外摩擦块磨损后引起制动间隙变大，超过活塞8的设定行程时，活塞在制动液压力作用下克服密封圈的摩擦阻力继续向前移，直到完全制动为止。活塞和密封圈之间的相对位移补偿了过量的间隙，制动间隙一般单边为0.05-0.15mm。桑塔纳轿车的前轮制动盘是空心结构内通风式，它的极限磨损量是2mm。前盘式制动器的优点是：
（1)能承受较大的热负荷及机械负荷；
（2)热稳定性好：表面压力分布均匀；轴向热膨胀小；
（3)水稳定性好：浸水后，只须制动一、二次即可恢复；
（4)制动反应灵敏，制动力波动小；
（5)输出同样制动力矩时，尺寸和质量比鼓式制动器要小，结构紧凑；
（6)调换摩擦片比较方便，便于维修。
  2.1.2后轮鼓式制动器
  后轮鼓式制动器基本结构及原理。桑塔纳轿车后轮制动器是普通的鼓式制动器，并兼作驻车制动器。如图所示为桑塔纳轿车的后轮制动器示意图，其结构特点是两制动蹄的撑点都位于蹄的一端，两支撑点与张开力作用点的布置都是轴对称式；轮缸中两活塞的直径相等。汽车前进时制动鼓按图示箭头方向旋转，当汽车制动时，前后制动蹄在制动轮缸活塞推力作用下分别绕其下端的支点旋转，由于前蹄在张开时的旋转方向与制动鼓旋转方向相同，称之为领蹄。反之，后蹄的张开方向与制动鼓旋转方向相反，称之为从蹄。

同样，桑塔纳轿车的后制动器亦作了改进。
（1)后制动鼓尺寸由原来的φ180mm×30mm增大到φ200mm×4Omm；
（2)后分泵直径由原来的φ15.87mm增大至φ17.46mm。
鼓式制动器工作原理：制动底板1紧固在后桥焊接件的轴端支承座上，底板上固定了制动轮缸21(亦称分泵)，分泵直径为φ17.46mm，支架8、止挡板9用铆钉10紧固底板下方。止挡板两端有凹槽，与制动轮缸(即分泵)上的耳槽一起用以嵌进左面带杠杆装置的制动蹄和右面带斜模支承的制动蹄的幅板。夹紧销15、弹簧座16和压簧14将制动蹄紧压在制动底板的支承平面上，防止制动蹄的轴向窜动。制动底板支承面上有6个储油平台，制动蹄采用浮式支承，可以沿分泵活塞的平面、止挡板的凹槽面作适量的浮动；并可作自动定心以保证制动蹄与制动鼓全面接触。制动蹄17上的固定斜模支承19是用来支承调节间隙用的模形块20的。制动蹄7上端有可绕销轴2自由摆动的制动杆6，制动杆6下端有一小钩槽，以钩住驻车制动拉索的夹子。制动蹄的工作表面用空心铆10上摩擦衬片18。制动蹄7和17下端用弹簧11拉紧，上端分别靠弹簧3、4拉向压杆5，并使制动蹄上端贴牢分泵左右端面，下端紧靠在止挡板两端面上。制动时，分泵活塞在制动液压力作用下推动制动蹄，使其绕制动蹄与止挡板的接触点向外旋转，致使制动蹄的摩擦片压向制动鼓，产生制动力矩实现制动鼓的制动。而制动鼓是与后轮轮毂用轮胎螺栓连接的，这样实现了汽车车辆制动。消除制动时，制动液压力消失，制动蹄在回位弹簧3、4、11作用下复位后制动器的制动间隙是自动调节的。当制动间隙因蹄片磨损超过正常值时，位于压杆和制动蹄之间的楔形块20，通过弹簧拉力作用向下移动，以补偿压力杆和楔形块之间的间隙增量，使制动蹄进一步向制动鼓方向张开，以补偿摩擦片的磨损量。制动鼓上观察孔，用来检查制动蹄摩擦片磨损情况，用来检查制动蹄摩擦片磨损情况，极限磨损量为2.5mm 后制动器的制动间隙是自动调节的。当制动间隙因蹄片磨损超过正常值时，位于压杆和制动蹄之间的楔形块20，通过弹簧拉力作用向下移动，以补偿压力杆和楔形块之间的间隙增量，使制动蹄进一步向制动鼓方向张开，以补偿摩擦片的磨损量。  制动鼓上观察孔，用来检查制动蹄摩擦片磨损情况，极限磨损量为2.5mm。
2.2驻车制动器的结构与原理
  驻车制动装置的作用是使停驶后的汽车驻留原地不动；便于坡道起步；当行车制动效能失效后临时使用或配合行车制动器进行紧急制动。如图所示，制动器制动鼓与变速器第二轴的凸缘盘连接，随第二轴转动。制动底板通过4颗螺栓固定在变速器外壳上。间隙调整螺栓、螺母、调整套组合成一长度可调的推杆。两制动蹄通过稳定销、稳定弹簧、弹簧座浮动支撑在制动底板上，两制动蹄上端在两拉簧的作用下靠紧支撑销，下端辐板卡在可调推杆两端的凹槽内，并用拉簧拉紧。驻车制动臂上端与右蹄通过销轴铰接，并通过推板和左蹄靠接，臂的下端与驻车制动钢丝绳连接。制动手柄通过钢丝绳和摇臂等与制动器软连接传力，绳的松紧可用螺母调整。

制动时，将手柄拉出，使制动臂以销轴为支点顺时针转动，通过推力板将左蹄压向制动鼓，随后制动臂的上端右移，使右蹄也压向制动鼓，产生制动作用。自动增力过程同前述车轮制动器。当棘齿拉杆在全制动位置时，棘爪即在扭簧的作用下将拉杆锁止。放松制动时，应将手柄和棘齿拉杆顺时针转动一个角度，使棘爪脱离啮合，再将手柄推回到不制动位置，并转回一定角度，以便下次制动。驻车制动指示灯开关在全制动位置导通指示灯，以提醒驾驶员制动未解除，不能起步。当制动摩擦片磨损后，蹄鼓间隙增大，可转动间隙调整螺母使间隙减小。传动件中尚有调整螺母，用来调整绳的松紧。要求棘齿拉杆拉出5—11个齿时，驻车制动器处于全制动状态。
2.3制动管路和制动液

前轮制动软管直接与前制动钳分泵连接，后轮制动软管布置在与车身有相对运动的后桥回转轴处，以适应前后轮跳动。制动硬管的材料采用具有多层表面保护的邦迪管。最外层的PVC涂塑层，可防止置在底盘下的制动管因雨水泥泞引起的锈蚀。制动软管采用耐腐蚀的橡胶编织管。制动软管的爆破压力为35MPa，制动硬管的爆破压力为70MPa，制动管路的工作压力为12MPa。制动液的型号为N052 766XO，它具有凝固点低、高温时不易汽阻，流动性好等优点。制动液每隔两年或者超过50000km必须更换。环境温度为-30-60℃时，未开封的制动液存放期一般为6个月。不可混合使用不同牌号的制动液。制动液的液面应始终保持在贮液罐标志max和min之间，以保证制动系统的正常工作。
2.4真空助力装置
 桑塔纳轿车制动助力装置，采用了真空助力器和串联式制动总泵。利用发动机工作时产生的真空度和大气的压力差实现助力作用。真空助力器真空室通过真空管与发动机进气口连接。非工作状态时，真空助力器与大气隔绝。在发动机进气管和助力器的连接管道上设置真空平衡罐，用以平衡因发动机转速变化而引起的真空度波动。当发动机停止工作时，真空助力器仍能正常工作3次，保证制动可靠。
2.5汽车制动防抱死系统（ABS）的结构原理
当车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果是前轮制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。如果是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车将产生甩尾现象。这些都极易造成严重交通事故。因此汽车在制动时不希望车轮制动到抱死状态，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。所以为了充分发挥轮胎与路面问的潜在附着能力，提高汽车的制动性能，在桑塔纳轿车上装备了车轮防抱死制动系统。汽车制动防抱死装置(Anti—Lock Brake System)，简称ABS，它是汽车上的一种主动安全装置。其作用是在汽车制动时，自动调节制动力的大小，避免车轮完全抱死在路面上产生拖滑，使车轮处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面间有最好的附着状态，从而缩短制动距离，提高汽车制动过程中方向稳定性及转向操纵能力，使车辆制动更为安全有效。
与普通制动系统相比，ABS具有以下优点：
（1）能缩短制动距离
（2）增加汽车制动时的操作稳定性，尤其是在冰雪和泥泞路面上，可防止 汽车失控和侧滑，降低事故发生率
（3）改善了轮胎的磨损状况，提高了轮胎的使用寿命
（4）使用方便，工作可靠。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS会根据 情况自动进入工作状态，不必采取点刹方式进行制动，ABS会使制动状态保持在最佳点但是，因为ABS是建立在普通制动系统的基础上的，所以一旦常规制动系统出现故障，ABS也随之失去作用。
2.5.1车轮防抱死制动（ABS)系统的基本组成及原理
1．基本组成。
车轮防抱死制动系统由传统的普通制动系统和防止车轮抱死的电子控制系统组成，下面提到的ABS单指电子控制系统。电子控制系统一般由传感器、电子控制器(ECU)、执行器及警告灯等组成，其中传感器主要指车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器
(1)车轮转速传感器：车轮转速传感器是ABS系统中最主要的一个传感器，其 作用是检测车轮速度信号，简称轮速传感器。轮速传感器的作用是将车轮的速度信号传给刘强控制模块。传感器是由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。传感头由永久磁心和感应线圈组成，安装在转向节或悬架支承上。齿圈由铁磁性材料制成，安装在轮毂上随同车轮同步旋转。
(2)电子控制器：ABS电子控制器，常用ECU表示，俗称ABS电脑。它是系统 的神经中枢，接受传感器信号，通过计算、分析、判断后对执行器发出控制指令，另外还有监测功能。电子控制模块不仅不断对自身工作进行监控、还不断监视ALR中其他部件工作情况，一巴判定自身或系统存在故障，它会发出指令关闭ABS，让普通制动系统进入工作。同时，它将故障信息存储记忆，并将仪表板上的ABS故障灯点亮，向驾驶员发出警告信号，以便及时检查修理。ABS的自检过程大约需要3—5s，因此在正常情况下，当点火开关接通时，ABS故障灯亮3—5s，然后再自动熄灭是正常的：反之如果点火开关接通时，ABS故障灯不亮，说明ABS故障灯或其线路存在故障，应对其进行检修
(3)制动压力调节器：制动压力调节器的作用是接受ECU的指令，驱动调节器 中的电磁阀动作(或电机转动)，调节制动轮缸的制动压力，使车轮始终处于边滚边滑状态。
(4)警告灯：警告灯包括仪表板上的制动警告灯和ABS警告灯。制动警告灯为红色，用BRAKE作标识，由制动液面开关、手制动开关及制动液压开关并联控制；ABS警告灯为黄色，由ABS电子控制器控制，通常用ABS、ALB或ANTILOCK作标识。ABS系统具有失效保护功能，即当ABS出现故障时，电子控制单元将不再对压力调节器进行控制，而点亮ABS故障灯，此时ABS不再起作用，但普通制动系统照常工作
2．基本原理。在一般的制动情况下，驾驶员踩在制动踏板上的力较小，车轮不
会被抱死，ABS不工作，这时就如常规的制动系统，制动力完全由驾驶员踩在制动踏板上的力来控制。当在紧急制动或松滑路面制动时，ABS将工作，如图2-9所示，制动开始时，制动压力急剧升高，车轮速度迅速下降。车轮的滑移率在极短时间到达稳定区，当轮速传感器检测到车轮的滑移率刚刚超过s，出现抱死趋势时，ABS控制器输出信号到制动压力调节器降低制动压力，减小车轮制动力矩，使车轮滑移率恢复到靠近稳定界限Sp的稳定区域内，压力保持，车轮速度上升。当车轮的加速度超过某一值时，再次将制动压力提高到使车轮滑移率稍微超过稳定界限，压力保持，车轮速度又下降。ABS系统按上述“压力降低一压力保持一压力升高一压力保持一压力降低”循环反复将车轮滑移率控制在Sp，附近的狭小范围内，以获得最佳的制动效能和制动时的方向稳定性
和转向操纵能力。需要指出的是，为避免ABS在较低的车速下制动时因制动压力的循环调节而延长制动距离，ABS有最低工作车速的限制，一般来说当行驶速度超过8km／h时，ABS才起作用。
致谢

在此要感谢我们的指导老师王老师对我悉心的指导，感谢老师们在百忙之中指导和修改我的毕业设计。在这段时间的认真复习，悉心思索，终于在规定时间的最后时刻完成了关于汽车制动系统的结构与检修设计的全部设计任务。
参考文献

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