轎車制動系統設計

王中輝，于士軍

（德州學院汽車工程學院，山東德州 253023）

轎車制動系統設計

王中輝，于士軍

（德州學院汽車工程學院，山東德州 253023）

轎車的主要安全系統是制動系統。轎車制動系統對于轎車來說至關重要，只有具備良好的制動系統才能保障車輛的安全行駛。文章對制動系統中制動器的結構、工作原理及計算和制動系統設計進行了一些分析和說明。

制動系統；制動器；電子機械制動

轎車制動系作為轎車底盤中一個重要的系統，它制約著轎車的運動。而在制動系中直接制約轎車運動的關鍵裝置是制動器。按照一般分類，轎車制動器可分為鼓式制動器和盤式制動器。同時，電子機械制動也是國內外汽車零部件廠商關注的熱點，對于我國來說，也是需要關注的。

1 轎車制動系統結構及工作原理

1.1 轎車制動系統結構

通常來說，現在轎車的制動系統由駐車制動系統、行車制動系統以及應急制動系統這幾套獨立的系統構成。駐車制動系統使行駛的汽車短時間內在地面上保持靜止，此過程由駕駛員用手操控。行車制動系統主要負責汽車行駛過程中的減速與停車。應急制動系統是一個通過獨立的管道控制車輪制定的備用系統。

轎車各大獨立制動系統通常是由以下四部分組成：①供能裝置；②制動器；③控制裝置；④傳動裝置傳動裝置。

1.2 類型

（1）制動系統的分類。一般來講，按照其能量輸出方式分，可分為液壓式、氣壓式、電磁式等；按其作用分類，可分為駐車制動系統、行車制動系統以及應急制動系統等。

（2）制動器分類。制動器是制動系中的一個關鍵裝置，制動器主要分為盤式制動器和鼓式制動器，而盤式跟鼓式又分為多種。如圖1、圖2 分別為盤式和鼓式制動器的結構簡圖。

圖1 盤式制動器

圖2 鼓式制動器

1.3 轎車制動系統的工作原理

作用在轎車車輪上的力矩，其方向與車的運動趨勢方向或者汽車的行駛方向是相反的，同時在路面上產生阻力，阻礙汽車行駛。另外，底盤各個零部件之間的摩擦也會阻止車輪的轉動。具體結構及原理為：金屬制動鼓固定在汽車車輪輪轂上，制動底板上兩個支撐銷固定不動，用來支撐制動蹄下端，將摩擦片安裝在制動蹄的外圓面上，在制動底板上安裝有液壓制動輪缸，通過油管與車架上的液壓制動主缸相通。駕駛員通過踩制動踏板可以操縱主缸中的活塞運動，完成剎車過程。剎車系統原理如圖3 所示。

圖3 剎車系統原理

2 轎車制動系統的設計

2.1 制動盤的設計

直徑 D 和厚度 H 是制動盤的兩個主要參數,以下這兩個參數進行具體的設計選取。

（1）制動盤直徑 D。為了使制動盤的有效半徑得以增大，同時滿足可降低制動鉗的夾緊力，方便降低摩擦襯塊的單位壓力，就要使制動盤的直徑 D 盡量大一些。又由于輪輞的直徑限制著制動盤的直徑 D。所以，制動盤的直徑 D 選取大約是輪輞直徑的 70%～90%，在圖3 的計算簡圖中設計制動盤直徑為：

D=0.8×D=0.8×430=344mm

故取制動盤直徑 D=344mm。

（2）制動盤厚度 H。制動盤質量和工作時的溫升直接受到制動盤厚度 H 的影響。一般來講，實心盤的厚度可取為10mm～20mm；具有通風孔道制動盤的兩工作面之間的尺寸一般采取 20mm～30mm。

在計算制動器時，若將制動塊摩擦襯片的圓形摩攘面劃分成無窮多個與盤同心的圓弧形小區單元，則在任一單元上摩擦表面的磨攝與該單元的壓力及滑轉速度的乘積成正比，假設 PV=C（C 為常量）。

式中 l為單位弧長，即 l=AC，mm；

制動時的摩擦力矩是：

式中μ為制動盤與襯片間的摩擦系數，

以上各式中的 l及 I1均為 r的函數。

一個制動缸所驅動的一對摩擦塊產生的制動力矩為

式中：Dp為活塞直徑

由于活塞軸線與摩擦塊軸線重合，從而得：

2.2 電子機械制動系統設計

（1）電子機械制動（簡稱 EMB）執行系統。行星齒輪減速裝置靠無刷直流電機來驅動，旋轉運動轉化為直線運動是靠運動轉換裝置，采用滾動珠絲杠，從而產生制動器制動力矩，用于監測制動盤制動壓力反饋信號是壓力傳感器。執行系統示意圖如圖4 所示。

圖4 EMB執行系統組成示意圖

（2）EMB 控制系統設計方法是：以確定各環控制目標為前提，從內環開始,一環一環地向外擴展，第一設計電流控制環，第二將電流環當作轉速調節系統中的一部分設計轉速控制環，最后把轉速控制環當作壓力調節環中的一部分，設計得壓力控制環。

3 結論

文章對轎車的制動系統做了簡單介紹，其中包括了制動系統的結構、分類及工作原理，制動盤和電子機械制動的設計等。我國要在制動系統方面做出高水準、高水平，需要大量創新，同時還要引進外國的最新技術，在獨立設計和自主開發上面要多下功夫，要大量的累積經驗，總結經驗，形成自己的設計、開發，實現轎車制動技術更好的發展，從而促進我國的汽車工業。

［1］［美］霍爾德曼米切爾.汽車制動系統［M］.北京：中國勞動社會出版社，2006.

Design of Car Braking System

WA NG Zhong-hui，YU Shi-jun
（School of A utomotive Engineering，Dezhou College，Dezhou，Shandong 253023，China）

The main safety system of car is braking system.Car braking system is very important for the car，and only a good braking system can ensure the safe driving of the vehicle.The paper analyzes the structure，working principle，calculation and design of brake system of brake system.

brake system；brake；electronic mechanical brake

U463.5

A

2095-980X（2016）12-0040-02

2016- 11-16

王中輝，主要研究方向：汽車工程。