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刹车系统的缺陷
大连大学 机械工程学院 机日083 范春丽 08431097
摘要：目前交通事故主要有：翻车、车撞车、车撞人或者车撞障碍物等，出现这些情况的原因这与现有的刹车系统有很大的关系，因此汽车在发生碰撞前如何进行自动紧急刹车以避免交通事故的发生或最大限度减小人们的生命财产损失这一问亟待解决。
关键字：鼓式刹车 盘式刹车 刹车改造 安全设计
1.目的：为解决刹车系统缺陷所造成的不良后果。
2.展开：刹车装置藉由刹车片和轮鼓或碟盘之间产生磨擦，并在摩擦的过程中将汽车行驶时的动能转变成热能消耗掉。常见的刹车装置有“鼓式刹车”和“盘式刹车”二种型式，它们的基本特色如下：
一鼓式刹车：
在车轮毂里面装设二个半圆型的刹车片，利用“杠杆原理”推动刹车片使刹车片与轮鼓内面接触而发生摩擦。
鼓式刹车的作用方式：
鼓式刹车应用在汽车上面已经近一世纪的历史了，但是由于它的可靠性以及强大的制动力，使得鼓式刹车现今仍配置在许多车型上 (多使用于后轮)。鼓式刹车是藉由液压将装置于刹车鼓内之刹车片往外推，使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓之内面发生磨擦，而产生刹车的效果。鼓式刹车的刹车鼓内面就是刹车装置产生刹车力矩的位置。在获得相同刹车力矩的情况下，鼓式刹车装置的刹车鼓的直径可以比盘式刹车的刹车盘还要小上许多。因此载重用的大型车辆为获取强大的制动力，只能够在轮圈的有限空间之中装置鼓式刹车。　简单的说，鼓式刹车就是利用刹车鼓内静止的刹车片，去摩擦随着车轮转动的刹车鼓，以产生摩擦力使车轮转动速度降低的刹车装置。踩下刹车踏板时，脚的施力会使刹车总泵内的活塞将刹车油往前推去并在油路中产生压力。压力经由刹车油传送到每个车轮的刹车分泵活塞，刹车分泵的活塞再推动刹车片向外，使刹车片与刹车鼓的内面发生磨擦，并产生足够的磨擦力去降低车轮的转速，以达到刹车的目的。  
鼓式刹车之优点：1.有自动刹紧的作用，使刹车系统可以使用较低的油压，或是使用直径比刹车碟小很多的刹车鼓。2.手刹车机构的安装容易。有些后轮装置盘式刹车的车型，会在刹车盘中心部位安装鼓式刹车的手刹车机构。3.零件的加工与组成较为简单，而有较为低廉的制造成本。
鼓式刹车的缺点：1.鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大，而造成踩下刹车踏板的行程加大，容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时，要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。2.刹车系统反应较慢，刹车的踩踏力道较不易控制，不利于做高频率的刹车动作。3.构造复杂零件多，刹车间隙须做调整，使得维修不易。
二、盘式刹车：
以刹车卡钳控制两片刹车片去夹住轮子上的刹车碟盘。在刹车片夹住碟盘时，其二者间会产生摩擦。
盘式刹车的作用方式：由于车辆的性能与行驶速度与日遽增，为增加车辆在高速行驶时刹车的稳定性，盘式刹车已成为当前刹车系统的主流。由于盘式刹车的刹车盘暴露在空气中，使得盘式刹车有优良的散热性，当车辆在高速状态做急刹车或在短时间内多次刹车，刹车的性能较不易衰退，可以让车辆获得较佳的刹车效果，以增进车辆的安全性。并且由于盘式刹车的反应快速，有能力做高频率的刹车动作，因此许多车款采用盘式刹车与ABS系统以及VSC、TCS等系统搭配，以满足此类系统需要快速做动的需求。顾名思义，盘式刹车以静止的刹车盘片，夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度将低的刹车装置。当踩下刹车踏板时，刹车总泵内的活塞会被推动，而在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到刹车卡钳上之刹车分泵的活塞，刹车分泵的活塞在受到压力后，会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘，使得刹车片与刹车盘发生磨擦，以降低车轮转速，好让汽车减速或是停止。
盘式刹车的优点：1.盘式刹车散热性较鼓式刹车佳，在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。2.刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。3.盘式刹车系统的反应快速，可做高频率的刹车动作，因而较为符合ABS系统的需求。4.盘式刹车没有鼓式刹车的自动煞紧作用，因此左右车轮的刹车力量比较平均。5.因刹车盘的排水性较佳，可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。6.与鼓式刹车相比较下，盘式刹车的构造简单，且容易维修。
盘式刹车的缺点：1.因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用，使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低2.盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小，使刹车的力量也比较小。3.为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高刹车系统的油压，以提高刹车的力量。4. 手刹车装置不易安装，有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。5.刹车片之磨损较大，致更换频率可能较高。
无论是鼓式刹车还是盘式刹车都存在着一定的缺陷，因此需要改进。
煞车对于汽车来说不单单只是制动力的表现，还攸关车上人员的生命安全，因此底盘刹车系统的强化算是最值得投资的套件；改装用的刹车油管俗称“钢喉”，构造为橡胶管外包覆高强度钢丝最外部再加一层防磨层，抗膨胀力特强。一般原装的橡胶喉在踩下刹车时会出现一点膨胀，减弱初段刹车反应，改用钢喉可以改善这些现象。安装必须把钢喉固定需要注意的是在安装完毕后必须把方向打到二边极限位，确认不会刮碰到其它部件。（注意：换刹车钢喉能提升的刹车效果，很多驾驶者并不能感觉到。）
原厂的刹车皮由于要照顾到成本、耐用、清洁 (刹车粉)和低温功效等要求，一般来说摩擦系数(mu)不会很高而且多不可以承受超过300℃的温度，因此在连续多次使用后便会发生效能衰退。车速愈快、车重愈重就会加大动能，而动能增大后制动系就必须承受、释放更多的热量，因此强化来令片时不但要注意磨擦系数的高低，还要注意是否有足够的耐温与散热性，避免耐温度不够，导致由粉末冶金制造出来的煞车皮，其中非金属成份的聚合物（如树脂）失去粉末聚合力，且化成气态消失，这将导致摩擦力降低而且会加速煞车皮磨损。选择高性能刹车皮时要注意不要贪大mu数和超高温，摩擦系数太高刹车会发出比较大的响声，刹车盘也会因摩损增大而降低寿命。耐高温型号的刹车皮在低温时的效果其实并不好，一般改装可选工作温度在0℃到600℃左右。
被磨擦的碟盘，原则上跟磨擦力的强弱没有多大关联性，反倒和散热性较有影响，主要是依赖自体的面积和散热方式，因此才会有所谓的通风碟、打孔碟、划线碟……现在改装刹车套件内基本配的都是通风碟。通风碟的透风中空设计是要降低和平均碟内外两面的温度；打孔碟有散热、减重和引走刹车粉的作用，但会减少摩擦面积和影响刹车皮的耐用性,更容易在钻孔处发生龟裂现象。划线碟摩擦面上的旋转放射状坑纹有助于把在高温摩擦时产生的刹车粉屑引走，避免它们留在刹车皮和刹车碟之间，降低摩擦系数；分体式刹车碟虽然成本较高，但可减轻碟的重量大约一公斤左右。有人说过刹车要轻，这个没错，但是轻不应该是加多打孔数来造成，而是提高本身的材质，这无形也是增加了很多的成本。虽然增加的重量会造成簧下负荷变大，但是碟盘的外径大且够厚时，自然有较佳的散热性与恒温能力，相对这点动力来说，安全还是应该在设计的首位。碟盘的工作寿命都相当久，不过这并不是撑到表面凹陷时才要更换，当碟盘浮现细微的裂痕产生抖动或某一圈泛黑时，即表示已成为聚热的不利点，此刻也应该立即更新较妥当。
安装刹车要注意的事项：转接座需注意强度，务必选择锻造型式才不会危险。分泵的活塞尺寸愈大煞车踏板的行程也愈长。安装完毕后必须把方向打到二边极限位，确认钢喉不会刮碰到其它部件。刹车皮和碟是有磨合期的，新装刹车１００公里后才会有更好的刹车效果。多活塞不必换总泵。
3.结论：希望这些改进有所帮助。
参考文献：赵志勇《汽车防抱死刹车系统原理结构检修》， 福建科技出版 ，1998-06
吉林大学汽车工程系《汽车构造》， 人民交通，2006-01
孙恒等编《机械原理》，高等教育出版社，2001年版
陈子华. 《高性能刹车鼓的生产》[J]. 现代铸铁, 2002, (03) .