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11制动系 11.1 制动原理 11.1.1 制动过程中的功能转化 (如图 11.1) 行驶中的车辆具有动能，动能取决于车辆的重量和行驶速度。发动机为车辆提供动力以用来汽车从静止到加速到指定速度，但是当车辆减速或停车时需要部分或全部地消耗这一动力。因此，制动器的作用就是在任意时间将车辆所具有的动能通过摩擦的方式转化为热能消耗。(见图 11.1). 通过动能定理，即能量守恒原则，也可由下面的等式得出： Uk ：汽车具有动能 (J) m ：汽车质量 (Kg) V ：汽车车速 (m/s) 使汽车制动所做的功，由下式所给出： Uw：制动所做的功 (J) F ：平均制动力(N) s ：制动距离 (m) 当车辆制动停车时，制动鼓所做的功必须与汽车制动前初始动能相等，所以有如下关系： 可求平均制动力 图11.1 制动示意图 Speed reduction-车速变化曲线 brake applied-开始制动 car stops-停车 例题 (图 11.1)一辆质量为800kg的汽车以36km/h的车速行驶，试确定如下内容： a) 汽车所具有的动能； b)当制动距离为20米时的平均制动力大小。 b) 制动时做功=汽车动能的变化量 11.1.2 制动距离与制动效率 车辆制动也就是意味着汽车产生一个阻止车轮转动的力，从而降低车速或者停车。这种用来停车或减速的力或阻力被称为制动力。 汽车所产生的制动力与汽车总质量的百分比称为制动效率，也就是： 当制动力与制动车辆的总质量相等时，制动效率视为100%。因为地面附着力不足、车辆在下下坡或制动系失效，所以制动效率通常总是小于100% 制动效率与摩擦力与摩擦表面所承受负荷的比即摩擦系数相类似. 例如：:摩擦系数= 其中 ：μ= 摩擦系数 η=制动效率 F=摩擦力 N=正常负载 因此制动效率等于100%等同于摩擦系数为一。 11.1.3 制动距离的确定(图 11.1) 一辆汽车制动器的制动性能可以通过假设制动效能100%的方式进行粗略估算。 例如 其中 U=汽车制动的初始速度（m/s） V=制动终了速度 （m/s） g=重力加速度（） s =制动距离（m） 如果汽车末速度为零(例如 V =0) 将km/h 转换m/s; 例如计算行驶速度60km/h的汽车的最小制动停车距离： 停车距离 11.1.4 制动效率的确定 (图 11.1) 制动效率由动能定理和使汽车静止时做功推导而出。 令 F=制动力（N） μ= 摩擦系数 η=制动效率 W=汽车重力（N） U=制动初速度（m/s） m=汽车质量 s =制动距离（m）η=制动效率 由功能转换能量守恒， 例如使行驶速度为60km/h的汽车在20米制动停车的制动器制动效率。 图11.1是关于各种不同车速度和制动效率情况下的制动距离的表格 11.1.5 附着因数 汽车的旋转车轮轮胎胎面对制动距离有很大影响。 表 11.1各种车速与制动效率下的制动距离 车速 不同制动效率下的制动距离（m） 表 11.2不同路面与路面情况下的附着系数。车辆减速阻力与汽车垂直负荷之间的关系被称为附着系数。(μa). 这个与在一个表面滑过而产生的摩擦系数μ非常相似，但是对于制动轮来说，是由于受到与转动方向相反的最大制动阻力所确定的。 表11.2是一些各种常见路面的附着系数。 11.2 制动蹄片与制动盘原理 11.2.1 自增力式制动蹄(图. 11.2) 鼓式制动器有两个内部半圆形制动蹄与同种摩擦材料的制动鼓相匹配。 制动蹄片安装在支撑板上，有些时候被称为转矩板,在蹄片下端用支撑销货支撑钉连接，同时在蹄片上端由凸轮或液力增压轮连接缸。在图11。2中，轮缸简化成两个相反箭头和摩擦衬片通过蹄片中部的两个小段区域表示 。 当鼓旋转的顺时针方向旋转，产生推力Fe，当制动鼓顺时针旋转轮缸产生一个推力Fe 将制动蹄上端推开与制动鼓接触产生一个反作用力N以抵抗蹄片的张力。 由于摩擦蹄片与制动鼓之间存在滑动摩擦，在两个接触表面之间产生一个沿切线方向的摩擦力 。 在右边蹄片(图. 11.2)上端产生推力Fe与制动鼓产生的摩擦力或阻力有与制动鼓旋转相同的趋势，从而有助于提高蹄片上部的轮缸推力。有增加制动蹄上端推力的推力称为主动伺服，提供这种自供或伺服功效的制动蹄称为领蹄。 例如其中FL=领蹄所受合力 同理考虑左侧制动蹄(图11.2)由于阻止或消除上端车速的力Fe而产生摩擦力或阻力Ft有旋转相反的趋势。这将导致制动蹄端部有效力小于轮缸的输入力。因此减小蹄的端部受力使之小于初始输入力被称为被动伺服，故有这种趋