汽车刹车的原理是什么?

文章发布时间:2015/5/26 12:39:19



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相关问题:


想了解一下刹车的原理。

网友回答:


汽车刹车的原理是什么?

此文本人在汽车之家论坛有发表过,所以有水印。请理解,请轻拍。

浅谈---刹车

刹车是车辆行驶安全的重中之重,即使车辆发生其它系统的故障,如果刹车有效,驾驶员也能将车辆停住,避免撞车,撞人,撞墙。在刹车的使用,安装,更换,和维修的过程中,如果稍加不注意就会为酿成大祸埋下隐患。下面就分享并介绍刹车的组成,工作原理,注意事项等等。此篇文章不提及鼓式刹车。

1. 刹车的主要构成

a. 制动液(brake fluid)

大家都知道,空气是可以被压缩的,而固体在高温下会变软,因此在刹车的过程中,特殊的液体被选择用来传递刹车过程中的媒介。制动液就是这样一种特殊的液体。

注意事项:

。。制动液不会被压缩,比如说一根透明等粗的管子,里面装满液体,左右都塞上密封完好的木塞,将左边的木塞往里面推1cm,右边的木塞就会出来1cm。如果右边的木塞被固定了,左边的木塞就推不动了。

。。制动液耐高温,沸点高,在一定的高温下不会变质,不会沸腾,不会产生蒸汽。但是随着时间的推移,制动液的品质会发生变化,如下图(从最新到1年,18个月,2年,3年的沸点变化),因此制动液应该在厂家的固定时间或者里程数更换。不是说不能用了,只是说极端情况下刹车效果会不那么优秀了,就是一种安全防范。

。。因此,

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答友:问题是「刹车原理」,不是「制动系统结构」也不是「ABS工作原理」。长篇大论既不利于科普也不利于传播。高中物理知识:

  1. 正常行驶,车轮纯滚动。有 v(轮心平动速度)= r(轮胎半径)×ω(车轮角速度)。
  2. 踩刹车,给车轮(制动盘)施加阻力矩,ω减小,rω减小,但由于惯性,踩下制动后v不能突变,所以v和rω有了速度差,车轮和地面产生相对滑动或滑动趋势。
  3. 地面摩擦力给车减速。
【完】


答友:自行车刹车的过程看过吧,汽车刹车本质上和自行车的刹车没区别,都是在车轮的力矩上加阻尼。


答友:终于看到一个我能回答的问题了。
题主的问题是“汽车刹车的原理是什么?”那我们就从原理方面来解答这个问题。

汽车受到与行驶方向相反的外力时,才能从一定的速度制动到较小的车速或者直至停车。这个外力只能由地面和空气提供。但由于空气阻力相对较小,所以实际上外力主要是由地面提供的,称之为地面制动力。地面制动力越大,制动距离也越短。

先做受力分析,下图作出了在良好的硬路面上制动时车轮的受力情况。

Tu是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩;

FXb是地面给车轮的力,称为地面制动力;

FZ是地面对车轮的法向作用力;

FP是车轴对车轮的推力;

W为车轮垂直载荷。


从力矩平衡的知识可知

FXb= Tu/r

其中r为车轮半径

车轮半径r保持不变,当车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩Tu越大时地面对车轮的法向作用力也就越大,也就是阻力越大,制动距离越短。但这不意味着地面制动力可以无穷大。


地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力,但是地面制动力取决于两个因素:

  1. 制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力;
  2. 轮胎与地面间的摩擦力——附着力
简而言之就是,地面提供的地面制动力是有极限的。

下面我们可以通过图表来看看地面制动力FXb和制动器制动力Fu的关系

在轮胎转动的过程中,轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需要的力我们称之为制动器制动力,用符号Fu表示,Fu=Tu/r


随着制动器的力变大,地面给车轮的地面制动力和制动器制动力大小相等,而且随之增大。

当地面制动力增大到一定程度,即地面所能提供的最大附着力时,这个时候车轮发生抱死拖滑现象,继续增大制动器制动力Fu时,地面给的地面制动力也不会增加。


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针对知友@孙旭东提出的问题,添加的一些解释
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上图是地面制动力FXb与制动踏板的力FP的变化关系
图中 C点为车轮发生抱死的临界点

Pedal Force——FP表示制动踏板的力;
FXb是地面给车轮的力,称为地面制动力;
Fu表示制动器制动力;
Fφ表示地面附着力,也就是地面能给车轮提供的最大的力;

当车轮未发生抱死时,制动器制动力Fu,随着制动踏板的力FP加大,根据公式Fu=Tu/r,制动器制动力Fu是会相应增大的,地面给车轮的地面制动力FXb与制动器制动力Fu大小相等;当车轮发生抱死时,也就是图中的C点,由于地面提供给车轮的地面制动力FXb已经达到极限,即地面附着力Fφ,继续增大制动踏板的力FP,地面制动力FXb并不会继续增大,大小保持在Fφ。


简而言之,随着制动踏板的力增大,地面给车轮的制动力先变大,当制动踏板力大到使车轮发生抱死时,地面制动力保持不变直到汽车停止运动。
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以上是纯粹通过力学分析得到的结果。

其他知友所说的动能转化成热能是通过能量角度来回答的。


参考资料:

汽车理论[M]. 机械工业出版社, 2009.

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答友:汽车刹车的原理是摩擦。
所有的汽车,都要用一种耐磨的刹车片,与汽车旋转部位紧紧贴合,靠摩擦力使转动部位停下来。


答友:动能化热能


答友:

鼓刹 鼓刹_百度百科

盘刹(碟刹) 盘刹_百度百科

先说鼓式刹车。鼓式刹车应用在汽车上面已经近一世纪的历史了,但是由于它的可靠性以及强大的制动力,使得鼓式刹车现今仍配置在许多车型上 (多使用于后轮)。废话不多说,直接看图。

刹车时,藉由液压将装置于刹车鼓内的刹车片(就是橘黄那东西)往外推,使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓之内面发生磨擦,而产生刹车的效果。

鼓式刹车的优点:

在获得相同刹车力矩的情况下,鼓式刹车装置的刹车鼓的直径可以比盘式刹车的刹车盘还要小上许多。因此载重用的大型车辆为获取强大的制动力,只能够在轮圈的有限空间之中装置鼓式刹车。

鼓式刹车的缺点:

  鼓式刹车散热不太好,这就造成了一定问题。刹车鼓在受热后直径会增大,而造成踩下刹车踏板的行程加大,容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时,不利于做高频率的刹车动作,要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。

再说说盘式刹车。盘式刹车的刹车盘暴露在空气中,使得盘式刹车有优良的散热性,当车辆在高速状态做急刹车或在短时间内多次刹车,刹车的性能较不易衰退,弥补了上面提到的鼓式刹车的缺点,可以让车辆获得较佳的刹车效果,以增进车辆的安全性,所以盘式刹车已成为当前刹车系统的主流。

结构图如下:

这图讲的很明白。当踩下刹车踏板时,经过一系列的传动,最终使得刹车片(深红色)与刹车盘(图上标了,自己看)发生磨擦,以降低车轮转速,好让汽车减速或是停止。

盘式刹车的优点:

盘式刹车散热性较鼓式刹车佳,在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象,并且刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。可做高频率的刹车动作。

盘式刹车的缺点:

因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用,而且盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小,使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低。为了提高刹车的力量,盘式刹车的刹车盘较大些。


链接:刹车之鼓刹和盘刹(碟刹)[附图]_Bright_新浪博客


答友:刹车就是将动能转化成热能,以降低车速的装置。同时刹车也具有固定车身,防止静止状态下车子产生移动的功能。
刹车踏板和制动装置之间透过液压回路相连。由于液压回路依靠帕斯卡定律运作(帕斯卡定律:帕斯卡定律),因此刹车踏板前段连接着一个大面积的刹车总泵。这个刹车总泵中产生的压力在增加后,再传导给刹车片。刹车片是摩擦戒指,将其压在刹车盘或者刹车鼓上,然后将动能转化成热能,以降低车速,最终让车子停下来。


答友:基本原理是帕斯卡定律,其他什么ESP,ABS什么的都是附件。
下面来源网络帕斯卡定律(Pascal's law),即帕斯卡原理(Pascal's principle)或称静压传递原理。指加在密闭液体任何一部分上的压强,必然按照其原来的大小由液体向各个方向传递。只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压强均将发生同样大小的变化。这就是说,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将同时传到各点。帕斯卡原理是流体力学中的基本定律之一。


答友:盘刹或者鼓刹 或者其他刹 都是让车轮停止运动 车轮停止运动后就…


答友:路面附着力反向阻止轮胎。。。


答友:汽车行驶中被迫停止 需要一个与它前行相反的力 就是刹车。大部分都是前盘后鼓的……盘式利用 两个制动钳夹紧中间的制动盘 鼓式的利用液压油推动活塞 活塞推动制动蹄和制动鼓发生摩擦 制动。另外就是手刹 一根线直接连着后轮 和制动鼓在一起……


答友:同意楼上回答,在这补张图
这是汽车刹车时的附着系数和滑移率的关系图
滑移率可以看作刹车时滚动与滑动的在刹车中占的比例
附着系数可以看作摩擦系数
很容易看出,在半滚半滑状态下,附着系数最大,刹车距离最短。


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