探讨汽车制动系统的匹配设计要点

周新亚

摘 要：汽车制动系统与车辆的匹配度越高，汽车的安全性能就越好。交通事故的发生往往与汽车制动过程中稳定性丧失或者制动距离过长有很大的关系。结合某汽车的制动系统，简要探讨了汽车制动系统匹配设计的要点，分析了相关部件的制动参数，希望可以有效提高我国汽车的安全系数。

关键词：汽车制动系统；制动力分配；制动性能；匹配设计

中图分类号：U463.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.084

随着人们生活水平的提高，汽车的保有量越来越大。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。近年来，我国交通安全事故发生率不断上开，其中，制动系统引发的交通安全事故占1/2左右，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。

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 汽车制动系统的设计要求

汽车制动系统的匹配设计可以最大程度地提高车辆的安全性能。该系统主要分为行车制动系统、驻车制动系统和紧急制动系统。其中，行车制动系统是车辆制动过程中最基本的系统，它可以让汽车减速、停车等，还可以让车辆在坡路上行驶得更加平稳。因此，在设计行车制动系统时，要尽可能采用双回路系统，以保证制动性能的可靠性。驻车制动系统是车辆长时间停止时使用的，它与行车制动系统相互独立，应用它可以提高车辆停放的可靠度。应急制动系统是行车制动系统失效时使用的装置，它主要是通过机械力量实现车辆的制动。该系统并不是独立的，它是由行车或驻车系统中的几个部件组成。另外，驻车制动系统也可以起到紧急制动的作用。无论哪种制动系统，它们都是由动力设施驱动制动器实现制动操作的，所以，在设计汽车制动系统时，要保证动力设施和制动器的有效性。

3 匹配设计主要参数的选择

3.1 初步选择各项系统参数

在进行汽车制动系统匹配设计前，要绘制汽车制动力分配曲线，并初步分配制动器的制动力系数，从而确定各个位置的工作压力。制动力分配曲线如图1所示。

制动力分配曲线与制动系统的压力系数成正比，而制动力的分配要综合制动器的尺寸、摩擦系数和车轮尺寸等，充分考虑车轮宽度与地表附着力的关系，避免车辆制动时因为制动力分配过大而出现车轮抱死的情况。要想更好地发挥汽车的制动性能，就要缩小各系统制动力与地面附着系数之间的差距，差距越小，制动效果越好。

3.2 主要参数的选择和计算

制动系统匹配设计中最关键的就是选择和计算制动系统中的主要参数，计算车辆前后轴的最大动力、制动系统中连接管路的工作压力等，然后根据相关参数选择合适的制动器和制动缸体的直径。

3.2.1 制动器

制动器主要分为鼓式和盘式两种。鼓式制动器因为结构比较紧凑，制动效果比较好，所以，被大量应用于车辆制动系统中。鼓式制动器又分为增力式、双领蹄式、领从蹄式和双领从蹄式等，在确定具体的制动器后，要确认制动器的半径，即确认制动鼓的半径——制动鼓直径越大，汽车的制动性能就越好。但是，在此过程中，一定要保证制动鼓与外侧轮辋有一个恒定的间隙，使制动器具有良好的散热性能。

3.2.2 制动主缸和助力器

制动主缸是制动系统产生制动力的主要结构，它可以将助力器传递过来的动力加压并施加到制动液上，从而实现车辆的液压制动。助力器一般是单膜片式的真空结构，并且膜片将整个真空结构又分成了真空腔和大气腔。在正常状态下，两腔的压力处于平衡状态，但是，随着制动踏板的下压，真空阀门被关闭，空气全部进入大气腔。这时，两腔就会产生压力差，并将压力差反馈到助力器外圈上，然后制动主缸就会发挥其作用。

3.2.3 制动踏板

选择制动踏板主要是为了保证踏板有足够的行程，避免踏板壁与车辆围板接触。另外，在保证制动踏板刚性的同时，还要避免弹性变形的情况发生。在汽车装配的过程中，制动总泵与助力器之间可能会有缝隙，进而影响制动踏板的行程。制动踏板的踩踏力可以按照公式（1）校核，即：

. （1）

公式（1）中：Fp为制动踏板的踩踏力，在车辆行驶的过程中，踩踏制动踏板的力量不能超过500 N；dm为制动主缸的直径；P为制动过程中的管路压力；k为踏板的真空助力比；η为制动踏板的液压传动效率。

3.2.4 驻车装置

驻车装置是汽车制动系统中的后轮制动装置，一般安装在汽车的后轮处，所以，它又被叫作车轮制动器。另外一种驻车装置是安装在汽车传动轴上的，它被叫作传动轴驻车器。安装驻车装置可以让汽车停放得更加稳固，所以，我国对汽车驻车装置有强制性的规定——当车辆处于空载状态，停在坡度不小于20°的坡面上时，车辆轮胎与路面的附着系数不能小于0.7，并且要保证车辆固定不动的时间不少于20 min。

3.3 最大制动减速度和制动距离的计算

在制动器制动力足够、制动装置符合质量标准时，车辆的最大制动减速度主要取决于车轮与路面的附着系数。汽车安装了ABS系统后，制动系统可以利用路面附着峰值使车辆的制动减速度效果达到最佳状态。

t1+t2为制动器的作用时间，这个作用协调的时间根据国家规定不能超过0.35 s，所以，在公式中取规定时间计算。

4 结论

计算汽车的制动性能、制动稳定性和各制动部件的主要参数，可以使车辆的制动系统与该车更加匹配；分析汽车的制动结构和制动特点，可以使汽车制动系统的设计更加合理。使车辆制动系统与车辆特性相匹配，就能实现更好的制动效果，从而提高汽车制动的稳定性和合理性。

参考文献

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〔编辑：白洁〕