汽车制动系统的结构控制原理与检修

从汽车诞生时起，制动系统在汽车的安全方面就扮演着至关重要的角色。为了保证汽车安全行驶，提高汽车的乘坐的舒适度，行车安全的重要性表现得越来越明显。汽车制动系统的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制原理和方法，以及采用新的技术。使汽车制动系统结构有了新的变化。制动性能的好坏，严重影响行车安全，制动系统的制动元件长时间发生异常磨损，汽车制动系统长期缺乏保养，检修，制动性能就会逐渐不能正常工作，就会影响行车安全。所以懂得基本的检修理论之知识对车的制动系统性能有一定的了解，在出现故障时也应该懂得从哪里去检修，以提高行车的安全性。因此本文主要讲述了汽车制动系统组成结构，控制原理，检修案例分析，检修的方法。

关键字：制动系统，控制原理，检修

Abstract

Since when the car was born, the braking system in vehicle safety will play a vital role.In order to ensure the safety of car driving, improve vehicle ride comfort, the importance of traffic safety act more and more obvious. Automobile brake system research mainly concentrated in the brake control, including brake control principle and method of and adopt the new technology. Make the automobile braking system structure had the new change. The stand or fall of braking performance, serious impact on road safety, the braking system of brake components for a long time abnormal wear and tear, the car braking system for a long time the lack of maintenance, repair, braking performance will gradually can not work normally, can affect driving safety. So to understand for the maintenance of the basic theory of the knowledge of car braking performance of the system have a certain understanding, in the event of a failure should also know where to repair, in order to improve the safety of driving. So this article mainly tells the story of automobile braking system structure, control principle, maintenance case analysis, maintenance and repair methods.  

Keywords: brake system，control principle，maintenance

目录

摘要    I

Abstract    II

1  制动系统的概述    1

1.1  制动系统的定义和功用    1

1.2  制动系统的组成    1

1.3  制动系统的分类    1

1.4  制动系统的要求    2

2  制动系统的结构控制原理    3

2.1  行车制动系统的工作原理    3

2.2  驻车制动系统的工作原理    4

2.3  应急制动制动系统的工作原理    5

3  制动系统主要部件的检修方法    6

3.1  盘式制动器的检修方法    6

3.2  鼓式制动器的检修方法    6

3.3  制动主缸和制动轮缸的检修方法    7

4  制动系统的检修案例    8

4.1  案例一：制动效能不良检修    8

4.2  案例二：制动鼓发热检修    9

4.3  案例三：制动拖滞检修    9

4.4  案例四：制动跑偏检修    10

4.5  案例五：制动噪音检修    11

5  总结与展望    13

致谢    15

参考文献    16

1  制动系统的概述

1.1  制动系统的定义和功用

制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分（主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。

按照需要使汽车减速或在最短距离内停车；下坡行驶时保持车速稳定；使停驶的汽车可靠驻车。

1.2  制动系统的组成 

制动系统的组成一般由：供能装置，控制装置，传动装置，制动器组成。

供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件。 

控制装置：产生制动动作和控制制动效果各种部件。 

传动装置：包括将制动能量传输到制动器的各个部件。 

制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件。

1.3  制动系统的分类

制动系统按作用分类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。

制动系统按操纵能源分类可分为人力制动系统、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。

制动系统按能量传输的方式分类可分为机械式、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。

1.4  制动系统的要求

为了保证汽车能在安全的条件下发挥最佳的行驶性能，制动系统必须满足以下要求：

（1）具有良好的制动效能，能够迅速减速直至停止。

（2）操纵轻便，操纵制动系所需的力不应过大。

（3）制动稳定性好，制动时，前，后车轮制动力分配合理，制动力矩基本相等，制动过程中不跑偏，不甩尾。

（4）制动平顺性好；制动力矩能迅速平稳增加，也能迅速彻底解除。

（5）散热性好；连续制动时，摩擦片因高温引起的摩擦系数下降要小，退水性要好。

（6）对挂车的制动系，还要求挂车的制动作用略早于主车；挂车自行脱挂时能自动进行应急制动。

2  制动系统的结构控制原理

2.1  行车制动系统的工作原理

行车制动系统主要由车轮制动器和液压传动机构组成。它是利用与车身(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。紧急制动时，在尽可能短的时间和距离内将车速降为零[1]。下长坡时，将车速在一定安全值范围内，并保持稳定，汽车在坡道驻停时，应使汽车可靠驻留在原地不动。行车制动系统是使用最频繁的一种制动系统，直接决定着汽车行驶的安全性，因此车轮制动器要保持良好的制动性能。

盘式制动器的结构及工作原理：  

制动时，油液被压入内外两轮缸中，经液压作用的活塞朝制动盘方向移动，推动制动块紧压制动盘，产生摩擦力矩而制动。在此过程中，轮缸槽内的矩形橡胶密封圈的刃边在摩擦力的作用下产生微量的弹性形变[2]。

放松制动时，液压系统压力消除，密封圈恢复到其初始位置，活塞和制动块依靠密封圈的弹力和弹簧的弹力回位，由于矩形密封圈刃边的变形量很微小，在不制动时，摩擦片与盘之间的间隙小，它足以保证制动解除。

图2.1盘式制动器的基本结构

鼓式制动器的结构及工作原理：

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。

制动系不工作时：

蹄鼓间有间隙，车轮和制动鼓可自由旋转。 

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。

图2.2 鼓式制动器的基本结构

2.2  驻车制动系统的工作原理

驻车时，将驻车制动杆上端向后拉动，则制动杆的下端摆动，传动杆带动摆臂顺时针转动，拉杆则带动摆臂顺时针转动，凸轮轴亦顺时针转动，凸轮则使两制动蹄以支承销为支点向外张开，压靠到制动鼓上产生制动作用，当制动杆拉到制动位置时棘爪嵌入齿扇上的棘齿内，起锁止作用[4]。

解除制动时，按下驻车制动杆上的按钮使棘爪脱离棘齿，向前推动制动杆，则传动杆，拉杆，凸轮轴按逆时针方向转动，制动蹄在复位弹簧的作用下复位，制动蹄与制动鼓间恢复制动间隙，制动解除。

2.3  应急制动制动系统的工作原理

应急制动系统是在车辆的常规制动系统出现故障的情况下，用来保证车辆仍然具有一定程度的制动性能的一个系统。应急制动系统是一种安装在车辆上的应急制动系统[5]。具有应急制动开关和应急制动开关电脑相连接的电磁阀，位于制动踏板的应急制动开关可紧急制动时制动踏板接通，气压供给部分具有压缩空气瓶和安装在空气压缩瓶出口处用于减压阀，制动执行机构具有气压缸和制动片枢接与车体的气压缸通过电磁阀与压缩空气瓶相通，制动片一段与与气压缸相连，另一端与制动执行机构复位的活动安装部件相连，气压缸的活塞杆可在气压推动下与地面接触而产生摩擦制动力，该应急制动系统能够及时发挥应急制动作用。

3  制动系统主要部件的检修方法

3.1  盘式制动器的检修方法

制动钳壳体不得有严重锈蚀和损伤的现象，否则必须更换制动钳壳体。

对于轻微锈蚀可用细砂纸打磨光。橡胶密封圈必须保持良好的弹性，应定期更换。

制动块的厚度的检查：制动盘平面因与摩擦衬片摩擦出现的划痕深度不超过0.38mm时可用细砂布砂光后再检查两侧面摆差，检查前须调整前轮轴承以消除其轴向窜动，然后用百分表在离磨损击而外缘约25mm处检查其摆差，不应大于0.076～0.102mm同时检查制动盘两侧面6或7个点处的平行度及厚度，其最大厚度差不应超过0.013mm，以免引起制动踏板脉动及制动器振颤[6]。制动盘因磨损而变薄，当超过厚度最小值时应予报废，此值通常在制动盘总成侧面标明，为磨损下限，切勿用磨削再减小盘厚。最小磨削厚度必须比磨损下限留有较多余。同时车削两个侧面并保持必需的平行度，在用磨削设备精磨去除刀纹表面光清度峰值在0.02～0.08mm之间。切勿只修整一个制动盘必须成对修整以保持烈轮制动时的平稳性[7]。

制动盘厚度的检查：检查制动盘厚度时，可用游标卡尺或千分尺直接测量。以桑塔纳前制动盘标准厚度为例，制动盘厚度为10mm，使用极限为8mm，超过极限尺寸予以跟换[8]。

制动盘有划痕，应对其进行修复，打磨，抛光，最后用酒精清洁其表面。制动盘如发生翘曲变形、裂纹和碎裂，应更换。

制动盘端面圆跳动的检查：用百分表进行检查，轴向跳动量不大于0.06mm不符合的进行机械加工（加工后的厚度不得小于8mm）或更换。

3.2  鼓式制动器的检修方法

制动蹄衬片厚度的检查：用游标卡尺测量制动蹄衬片的厚度，参考标准值为该车型。在未拆下车轮时，后制动蹄摩擦片的厚度可从制动底板的观察孔中检查。

定位弹簧及复位弹簧的检查：定位弹簧，复位弹簧的自由长度增长率达到5%，则应更换。

制动间隙的调整：制动器装完后，为保证制动蹄衬片与制动鼓之间有一定的间隙，应对其检查调整。

3.3  制动主缸和制动轮缸的检修方法

连续踩下制动踏板，如踏板逐渐升高且有弹性感觉，但稍停一会后再踩踏板时仍然很低，即为制动系统内有空气，这时应对制动系统进行排气。但连续踩几次踏板时制动效果很好，一般为制动踏板自由行程过大或制动间隙过大。应调整踏板自由行程，而后检查制动器间隙，必要时进行制动器解体修理。

踩下制动踏板时，不软弱不沉，但就是制动效果不良，这一现象为车轮制动器故障，如制动蹄片有油或接触不良、摩擦片老化、磨损、制动鼓磨损不均。应对制动技术状况进行检查，必要时进行调整和修复。

检查储液罐是否破损，出现破损更应换。检查泵体内孔和活塞表面，活塞表面不得有划伤和腐蚀。检查制动主缸皮碗，密封圈是否老化，损坏与磨损，否则刚换[9]。

检查制动轮缸内孔与活塞外圆表面的刮伤和磨损情况。如有轻微的刮伤可用细砂布进行磨光。磨光后进行清洗液清洗，用无润滑油的压缩空气吹干。然后测内孔径，活塞外圆直径，并计算出内径与活塞的间隙差，标准值为0.04-0.106mm，使用极限为0.15mm。

4  制动系统的检修案例

4.1  案例一：制动效能不良检修

故障现象:

汽车行驶中采取制动时，不能很快减速且制动距离长。踩下制动踏板进行制动操作时，车轮制动器没有制动或制动力不足，从而造成制动距离过长不能达到预期的制动效果。在进行紧急制动过程中，制动距离会明显增长，很容易造成交通事故。

故障原因：

总泵有故障；分泵有故障；制动器有故障；制动管路中渗入空气。 

故障诊断检修：

液压制动系统产生制动效能不良的原因，一般可根据制动踏板行程，踏制动踏板时的软硬感觉、踏下制动踏板后的稳定性以及制动时踏板增高度来判断[10]。 

（1）一般制动时踏板高度太低、制动效能不良。如连续两脚或几脚制动，踏板高度随这增高且制动效能好转，说明制动鼓与磨擦片或总泵活塞与推杆的间隙过大。 

（2）维持制动时，踏板的高度若缓慢或迅速下降，说明制动管路某处破裂、接头密封不良或分泵皮碗密封不良，其回位弹簧过软或折断，或总泵皮碗、皮圈密封不良，回油阀及出油阀不良。可首先踏下制动踏板，观察有无制动液渗漏部位。若外部正常，则应检查分泵或总泵故障。 

（3）连续几脚制动时，踏板高度仍过低，且在第二脚制动后，感到总泵活塞未回位，踏下制动踏板即有总泵推杆与活塞碰击响声，是总泵皮碗破裂或，回位弹簧太软。  

（4）连续几脚制动时踏板高度稍有增高，并有弹性感，说明制动管路中渗入了空气。连续几脚，踏板均被踏到底，并感到踏板毫无反力，说明总泵储液室内制动液严重亏损。 

（5）连续几脚制动时，踏板高度低而软，是总进油孔中储液室螺塞通气孔堵塞。 

（6）一脚或两脚制动时，踏板高度适当，但太硬制动效能不良。应检查各轮磨 擦片与鼓的间隙是否太小。若间隙正常，则检查鼓壁与磨擦片表面状况。如正常， 再检查制动蹄弹簧是否过硬，总泵或分泵皮碗是否发胀，活塞与缸壁配合是否松 旷。如均正常，则应进而检查制动软管是否老化不畅通。

4.2  案例二：制动鼓发热检修

故障现象：

在汽车行驶中踏下制动踏板，停车后再抬起踏板，车轮不能正常驱动，起步困难，行驶一段里程后用手靠近制动鼓，感到发热。

故障原因：

制动蹄外圆尺寸偏大，制动鼓定位圆孔与制动内圆同轴度超差，制动鼓制动内圆圆度超差，装配制动鼓的法兰定位圆与变速箱传动轴的同轴度误差大。

故障诊断检修：

（1）制动间隙过大，踏板自由行程过小，当放松制动踏板时，制动力没完全解除，使得磨擦副长时间处于磨擦状态，起步困难，行驶无力，用手靠近轮鼓表面感到很热。遇此情况，应按规范重新高速制动间隙即可。 

（2）制动手柄没完全放开，其原因是高速不当或操作上的疏忽，致使磨擦副 长时间处于磨擦状态而发热，必要时按规范进行高速。 

（3）制动产生的热量使回位弹簧受热变形，弹力下降，不能保证制动磨擦片总成及时回位，便不能及时彻底解除制动而使制动鼓发热。及时检修或更换回位弹簧，即可消除故障。

4.3  案例三：制动拖滞检修

故障现象：

汽车在运行中，踩下制动踏板进行制动后，再松抬制动踏板时，车轮制动器自行产生制动，从而使汽车运行无力而且油耗增加。

故障原因：

 制动踏板无自由行程，或自由行程过小，制动控制阀或制动总泵的机件工作不良，车轮制动器的机件损坏或工作不良。

故障诊断检修：

（1）若全车拖滞，应先检查制动踏板的自由行程是否合适，如果不合适则应对其进行调整。如果制动踏板的自由行程合适，则说明制动控制阀或制动总泵工作不良。应检查控制阀或总泵，排除能造成排气或回油不畅的各种因素。

（2）若个别车轮拖滞说明车轮制动器的机件损坏或工作不良。此时应检查制动蹄回位弹簧是否过软或折断；制动蹄与制动鼓间的制动间隙是否过大，车轮制动器的张开机构是否因锈蚀而使其在运动中出现卡滞等。

4.4  案例四：制动跑偏检修

故障现象：

汽车形式制动时，行驶方向发生偏斜；紧急制动时，方向急转或 车辆甩尾。

故障原因：

制动跑偏的主要原因是由于汽车左右两侧车轮的制动力矩不对称引起制动效果左右不一致引起。两前轮制动鼓与磨擦片的间隙不一，两前轮磨擦片的接触面积相差太大，两前轮磨片的质量不同，两前轮制动鼓内径相差过多，两前轮制动蹄回位弹簧弹力不等[11]。 

前轮某侧分泵活塞与缸筒摩擦过大，某侧前轮分泵有空气，软管老化或分泵皮碗不良或前轮某侧制动鼓失圆，两前轮胎气压不一致，某侧前轮磨擦片油污、水湿、硬化、铆钉外露[12]。 

两前轮制动蹄支承销偏心套磨损程度不一。 左，右车轮制动器产生的制动力不等。前轮前束调整不良或拉杆球头松旷。

故障诊断检修：

（1）首先对车辆进行路试 ，并根据轮胎 的拖印情况判断产生故障的原因所在。若路试中有拖印不良的车轮，则说明该车轮的制动器工作不良。而使汽车左，右车轮制动力不等，出现在制动时汽车向一侧偏行的现象。

（2）若前后车轮制动效能良好，但仍有制动跑偏现象。此时，应检查左、右车轮的胎压、花纹及成色是否一致两前钢板弹簧是否有断片或弹簧弹力不等，以及汽车车架在使用中是否变形。

（3）若故障不是上述原因所致，而且在行驶中有汽车跑偏现象，应测量前后桥两轮问的轴距检查跑偏是否因前后桥不平行所致 。

（4） 若在制动时，汽车忽而向左跑偏，忽而又向右跑偏，这时应检查是否前轮前束调整不良，而使汽车出现负前束，同时还要检查转向的横，直拉杆的球头是否松力不等。 

检查时先通过路试制动，根据轮胎拖印查明制动效能不良的车轮予以检修[13]。拖印短或没有拖印的车轮即为制动效能不良。可先检视该轮制动管路是否漏油，胎气压是否充足。若正常，可高速磨擦片与制动鼓间隙。如仍无效，可查分泵是否渗入空气。若无空气渗入，即拆下制动鼓，按原因逐一检查制动器各部件。如有制动试验台检查更为方便，看哪个车轮制动力小，即为不良的车轮。

4.5  案例五：制动噪音检修

故障现象：

踩制动时产生噼啪声或咔哒声的噪声。松开踏板时，常出现的噪音喀喇声和挂削声。

故障原因：

制动噪声通常与零部件制造误差，磨损程度，结构参数和摩擦材料有关[13]。低速时的喀喇声表明制动摩擦衬块和制动盘之间的间隙过大。因此，对噪声原因的分析从这几个方面人手。

故障诊断检修：

（1）制动鼓失圆其圆度误差超过规定值，制动鼓工作面变形，制动时磨擦片与 制动鼓贴合瞬间发生碰撞，同时发出尖锐的撞击响声。维护时，拆下制动鼓，按规范标准进行镗削，并需进行平衡性能校验。 

（2）制动磨擦片表面太光滑，磨擦系数小而制动压力大时，光滑的表面滑磨时 便产生磨擦噪声，或在磨擦副之间塞进了异物挤压磨擦表面，由此也会出现磨擦噪音。维修时拆下制动鼓，清除异物并用粗砂纸打磨摩擦片，并使之配合磨擦副接触面积达 70%以上即可。 

（3）制动磨擦片严重磨损，表面出现沟槽及不规则形状，制动时不能完全有效 地和制动鼓贴合，或制动支掌板变形，破坏了鼓与片的同轴度，局部磨擦、碰撞 而出现噪声。维修时，应更换磨擦片，校正制动支撑板。 

（4）前轮轴承损坏、滚道和滚珠表面再现麻坑、沟槽甚至碎裂，行驶中制动就 会出现异响。更换前轴头轴承，即可消除此噪音。

5  总结与展望

本文按制动系统结构组成，分类，控制原理，故障检修案例，这几个方面讲解，并采用图文结合的方法介绍了制动系统。

制动性能的好坏，严重影响行车安全，由于制动出现故障而造成交通事故甚至严重的车祸的事也时有发生，制动系统的制动系统制动元件由于时间长发生异常磨损，汽车制动系统长期缺乏保养，检修，制动性能就会逐渐不能正常工作，严重影响制动效果极易造成交通事故。懂得基本的架势技术和检修理论之知识对车的制动系统性能有一定的了解，在出现故障时也应该懂得从哪里去检修，定期的对车辆进行保养，出车时应检查汽车的安全性，以确保我们驾驶时安全可靠。

随着人们对制动性能要求的提高，防抱死制动系统，驱动防滑控制系统电，子稳定性控制程序，主动避撞技术等功能逐渐融入到制动系统当中，需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能，这就使得制动系统结构复杂化 ，增加了液压回路泄漏的可能以及装配，维修的难度，制动系统要求结构更加简洁，功能更加全面和可靠。

 采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元(ECU)进行制动系统的整体控制，每个制动器有各自的控制单元。机械连接逐渐减少，制动踏板和制动器之间动力传递分离开来，取而代之的是电线连接，电线传递能量，数据线传递信号 ，所以这种制动叫做线控制动。这是自从ABS在汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。电液复合制动系统是从传统制动向电子制动的一种有效的过渡方案，采用液压制动和电制动两种制动系统。这种制动系统既应用了传统的液压制动系统以保证足够的制动效能和安全性。以利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩，提高汽车的燃料经济性，同时降低排放，减少污染。但是由于两套制动系统同时存在，结构复杂，成本偏高。结构的复杂性也增加了系统失效和出现故障的可能性，维护和保养难度增加。电子制动目前处于向汽车领域应用的研究和改进阶段，随着技术进步，各种问题会逐步得到解决，电制动系统最终会取代传统的以液压为主的制动控制系统以及电液复合制动系统[14]。电制动(BBW)是未来制动系统发展的方向[15]。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反应时间，但是，一种新技术的发展总要面临许多问题，相信随着技术的进步多种问题逐步解决，全电制动系统会真正的代替传统的以液压为主的制动控制系统。

致谢

本文在胡晓老师的指导下完成的，他严谨治学态度令我深感钦佩，三个月来对我学习上的帮助使我终身难忘，在论文完成之际表示衷心的感谢和诚挚的敬意。在写毕业论文期间，老师渊博的理论知识和敏捷的思维，严谨求实、刻意创新的治学精神，工作踏实、对事业无私奉献的作风，使我受益匪浅。在此向胡晓老师表示衷心的感谢，并致崇高的敬意！

感谢湖北汽车工业学院提供此课题，给我提供了一个做关于汽车制动系统结构控制原理与检修的机会。感谢汽车教研室的老师们，为我提供了良好的学习研究环境！他们诲人不倦的敬业，深深的感染了我。从他们身上我学会了该如何去做总结，并体会到了制动系统学习的真正意义和价值。他们不但是传授科学知识的导师，同时也是传授人生观、价值观的良师益友。

同时，感谢在论文撰写过程中提出过宝贵的建议的杜梵同学，在制动器、英语方面给与帮助，对所有在完成论文过程中提供过帮助和支持老师和同学们表示深深的谢意。

感谢我的父母，他们辛勤培养教育我，为我提供经济和精神上的支持，我会以更加力的学习和工作来报答他们的养育之恩。

最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参与论文答辩的各位老师表示深深感谢。

仅以此文献给所有曾经关心和帮助过我的老师和朋友们。

参考文献

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[11]  中国知网：http://www.cnki.net/

[12] ：http://wenku.baidu.com/

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