液压刹车系统原理，直观易懂

液压刹车系统原理，直观易懂

汽车为速度而生，发挥高速性能的同时，为了保证汽车行驶安全，必须让行驶中的汽车按照我们的意愿进行减速和停车。制动系统能够有效控制车速，是汽车的安全保障。本文将为您详细解析汽车液压刹车系统的原理，包括制动系统的组成、鼓式制动器和盘式制动器的工作原理及其优劣比较，以及液压制动的工作过程。

图1：制动系统示意图

制动系统能够有效控制车速，是汽车的安全保障。一般汽车都有行车制动系和驻车制动系，即俗称的“脚刹”和“手刹”。制动系统主要由制动踏板、真空助力器、制动液罐、制动主缸、制动液管、ABS泵、制动器等组成。

制动器是产生制动力矩，阻止车轮转动的装置。一般汽车用的制动器都是摩擦式制动器，分为鼓式制动器和盘式制动器，也就是俗称的“鼓刹”和“碟刹”。

鼓式制动器

之所以叫鼓式制动器，是因为有一个制动“圆鼓”。“鼓刹”在汽车上的应用已经有一个世纪了，目前多使用于轿车后轮和重型车。鼓式制动器主要由制动轮缸、制动蹄、摩擦片、制动鼓、支承销、复位弹簧等组成。

图2：鼓式制动系统构造图

汽车不制动的时候，它是随着车轮一起旋转的，形状就像一个圆鼓。要使行驶中的汽车减速，踩下制动踏板，制动轮缸受到来自制动主缸的液压后，通过两个轮缸活塞推动制动蹄绕支承销转动，压向制动鼓。制动蹄的外圆上装有摩擦片，制动鼓受到摩擦而减速，最后迫使车轮停止转动。

图3：鼓式制动器制动过程

盘式制动器

盘式制动器又称“碟刹”，如鼓式制动器一样，因其形状而得名。它的基本原理和“鼓刹”相似，由液压控制，主要的零部件包括制动液管、制动分泵、制动钳、摩擦片、制动盘等。

图4：盘式制动器工作原理图

汽车不制动的时候，固定在车轮上的金属制动盘随着车轮一起旋转。踩下制动踏板，分泵受到来自制动总泵的液压作用，活塞推动制动钳压向制动盘。制动钳上装有两块摩擦片，分别在制动盘的两侧。制动的时候就像两个钳子钳住旋转的盘子，利用摩擦作用迫使转盘减速甚至停止转动。

图5：配备碳纤维陶瓷刹车盘的法拉利

摩擦制动的过程实际上是把动能转化为热能，毫无疑问，散热速度越快，能量转换的过程就越快。因此从理论上来讲，盘式制动器要优于鼓式制动器。从结构上来看，鼓式制动器的制动部件在一个封闭的空间里，其散热性能差。而盘式制动器的刹车盘显露在外，因此散热快，重量轻，调整方便。

"在1700度高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷，这种刹车盘的重量约为5公斤，比通常的刹车盘轻约50%，而它的使用寿命在正常运行情况下长达30万公里。"

但由于鼓式制动器造价成本较低，且制动效果不比盘式制动器差，在相同的条件下，产生的制动力比盘式制动器要大，因此在很多经济型的汽车上会采用“前盘后鼓”的搭配。

液压制动的工作原理

下图就是带鼓式制动器的液压制动系统的工作过程。

图6：液压制动系统工作原理图

汽车不制动时，制动蹄摩擦片与制动鼓保持一定间隙，车轮和制动鼓可以自由旋转。行驶中的汽车要减速时，驾驶员踩下制动踏板，通过推杆和主缸活塞，推动油液通过油管进入制动轮缸。在液压作用下，轮缸活塞分别向两端移动，并推动制动蹄绕着支承销转动，制动蹄上的摩擦片压向转动中的制动鼓。

摩擦片对转动着的制动鼓产生一个摩擦力矩Mμ，方向与车轮转动方向相反。该力矩 Mμ 传到车轮后，由于车轮与路面有附着作用，车轮对路面作用一个向前的周缘力Fa。同时路面对车轮作用一个向后的反作用力Fb，即制动力。

制动力Fb 由车轮传递给车身，迫使整个汽车减速。制动力越大，减速度也越大。当松开制动踏板，制动蹄在复位弹簧作用下恢复原位，摩擦力矩Mμ和制动力Fb消失，制动作用也终止。

图7：保时捷刹车系统示意图

本文详细介绍了汽车液压刹车系统的原理，包括制动系统的组成、鼓式制动器和盘式制动器的工作原理及其优劣比较，以及液压制动的工作过程。通过图文结合的方式，帮助读者更好地理解汽车制动系统的工作原理。