《汽車拖拉機學 第2版》 課件 第13、14章 轉向系統、制動系統

汽車拖拉機學2024/7/2《汽車拖拉機學》課件第十三章轉向系統第十三章轉向系統第一節(jié)轉向系統概述第二節(jié)機械轉向系統第三節(jié)助力轉向系統第四節(jié)履帶與手扶拖拉機的轉向系統《汽車拖拉機學》課件2024/7/21第十三章的教學內容轉向系統的類型轉向系統的原理第十三章的重點、難點掌握拖拉機轉向原理掌握齒輪齒條式轉向器的轉向原理掌握循環(huán)球式轉向器的轉向原理掌握拖拉機全液壓轉向器的轉向原理掌握轉向助力原理理解線控轉向原理第十三章的教學要求1.拖拉機轉向原理與實踐2.齒輪齒條式轉向器的轉向原理與實踐3.循環(huán)球式轉向器的轉向原理與實踐4.拖拉機全液壓轉向器的轉向原理與實踐5.轉向助力原理與實踐6.線控轉向原理與實踐第十三章的課程思政融入點扎根“三農”科學精神工匠精神科技發(fā)展創(chuàng)新思維農業(yè)農村現代化第十三章的課程思政的育人目標課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效拖拉機轉向原理與實踐1.為何輪式車輛廣泛采用阿克曼轉向原理？2.手扶拖拉機采用什么轉向原理？3.履帶拖拉機采用什么轉向原理？4.折腰拖拉機采用什么轉向原理？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT扎根“三農”安全意識創(chuàng)新思維農業(yè)農村現代化齒輪齒條式轉向器的轉向原理與實踐1.輕型汽車為何廣泛采用齒輪齒條式轉向器？2.齒輪齒條式轉向器有何不足之處？如何改進？3.齒輪齒條式轉向系統為何設有轉向減振器？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT安全意識工匠精神創(chuàng)新思維循環(huán)球式轉向器的轉向原理與實踐1.循環(huán)球式轉向器主要應用在哪些車型？2.循環(huán)球式轉向器為何采用二級減速？3.循環(huán)球式轉向器為何要設置循環(huán)球？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神科技發(fā)展創(chuàng)新意識第十三章的“耕讀教育”思政點映射表(1)課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效拖拉機全液壓轉向器的轉向原理與實踐1.為何拖拉機廣泛采用全液壓轉向器？2.全液壓轉向器是如何獲得路感的？3.全液壓轉向器是如何實現轉向阻力反饋的？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT扎根“三農”科學精神工匠精神科技發(fā)展創(chuàng)新思維轉向助力原理與實踐1.液壓助力是如何實現助力的？有何優(yōu)缺點？2.電動助力是如何實現助力的？有何優(yōu)缺點？3.為何電動助力逐漸取代了液壓助力？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神科技發(fā)展創(chuàng)新思維線控轉向原理與實踐1.線控轉向是如何實現轉向的？2.線控轉向是如何實現冗余的？3.全液壓轉向拖拉機如何實現線控液壓轉向？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神工程倫理農業(yè)農村現代化第十三章的“耕讀教育”思政點映射表(2)第一節(jié)轉向系統概述2024/7/28一、轉向系統的功用

汽車拖拉機在行駛過程中，需按駕駛人的意志經常改變其行駛方向，即所謂轉向。就輪式車輛而言，實現轉向的方法是，駕駛人通過一套專設的機構，使轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于車輛縱軸線偏轉一定角度。在直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉而改變行駛方向。此時，駕駛人也可以利用這套機構使轉向輪向相反的方向偏轉，從而使車輛恢復原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復車輛行駛方向的專設機構，即稱為轉向系。因此，轉向系的功用是保證車輛能按駕駛人的意志而進行轉向行駛。第一節(jié)轉向系統概述2024/7/29二、轉向方式

車輛之所以能夠在轉向機構的操縱下實現轉向，是通過轉向動作使地面與行走裝置之間的相互作用產生了與轉變方向一致的轉向力矩，克服阻止車輛轉向的阻力矩而實現的。轉向方式有3種：①靠車輛的輪子相對車身偏轉一個角度來實現；②靠改變行走裝置兩側的驅動力來實現；③既改變兩側行走裝置的驅動力又使輪子偏轉。第一節(jié)轉向系統概述2024/7/2102024/7/211

汽車、大多數輪式拖拉機均采用第一種轉向方式，履帶拖拉機和無尾輪手扶拖拉機采用第二種轉向方式，有尾輪手扶拖拉機、部分輪式拖拉機在某種情況下（如在田間作業(yè)時）采用第三種轉向方式。

輪式車輛主要采用偏轉車輪的方式實現轉向。偏轉車輪轉向具體實現方式有4種：前輪偏轉、后輪偏轉、前后輪同時偏轉（四輪轉向）和折腰轉:（圖13-1）。汽車、拖拉機一般采用偏轉前輪的方式進行轉向。2024/7/2第一節(jié)轉向系統概述三、轉向系統的類型12

轉向系統可按轉向能源不同分為機械轉向和動力轉向兩大類。1.機械轉向

當轉向時，駕駛人對轉向盤施加一個轉向力矩。該力矩通過轉向軸、轉向萬向節(jié)和轉向傳動軸輸入轉向器。經轉向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉向搖臂，再經過轉向直拉桿傳給固定于左轉向節(jié)上的轉向節(jié)臂，使左轉向節(jié)和它所支承的左轉向輪偏轉。為使右轉向節(jié)及其支承的右轉向輪隨之偏轉相應角度，還設置了轉向梯形。轉向梯形由固定在左、右轉向節(jié)上的梯形臂和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉向橫拉桿組成。2024/7/2132助力轉向

動力轉向系是兼用駕駛人體力和發(fā)動機動力為轉向能源的轉向系。在正常情況下，汽車轉向所需的能量，只有小部分由駕駛人提供，而大部分是由發(fā)動機通過轉向加力裝置提供的。但在轉向加力裝置失效時，一般還應當能由駕駛人獨立承擔汽車轉向任務。因此，動力轉向系是在機械轉向系的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的。

按所用動力的多少，動力轉向可分為助力式和全助力式兩種。助力式有液壓助力、電動助力等方式，全助力式有全液壓式、線控式等方式。2024/7/214第一節(jié)轉向系統概述2024/7/215四、轉向原理為了避免在轉向時產生路面對行駛的附加阻力和輪胎過快磨損,要求轉向系統能保證在轉向時,所有車輪均做純滾動。顯然,這只有在所有車輪的軸線都相交于一點時方能實現。此交點O稱為轉向中心(圖13-2)。由圖可見,內轉向輪偏轉角β應大于外轉向輪偏轉角α。在車輪為絕對剛體的假設條件下,角α與β的理想關系稱為阿克曼原理,即cotα=cotβ+B/L(13-1)式中B———兩側主銷軸線與地面相交點之間的距離;L———汽車軸距。為此,必須精心確定轉向傳動機構中轉向梯形的幾何參數。但是迄今為止,所有轉向梯形實際上都只能設計成在一定的車輪偏轉角范圍內,使兩側車輪偏轉角的關系大體上接近于理想關系。2024/7/216為此,必須精心確定轉向傳動機構中轉向梯形的幾何參數。但是迄今為止,所有轉向梯形實際上都只能設計成在一定的車輪偏轉角范圍內,使兩側車輪偏轉角的關系大體上接近于理想關系。五、轉向性能的主要參數第一節(jié)轉向系統概述2024/7/217

2024/7/2182.轉向系統角傳動比轉向盤的轉角增量與轉向搖臂轉角的相應增量之比iW1

稱為轉向器角傳動比。轉向搖臂轉角增量與轉向盤所在一側轉向節(jié)的轉角相應增量之比iW2

稱為轉向傳動機構角傳動比。轉向盤轉角增量與同側轉向節(jié)相應轉角增量之比則為轉向系統角傳動比,用iW表示。顯然iW=iW1iW2(13-3)轉向系統角傳動比iW越大,則為了克服一定的地面轉向阻力矩所需的轉向盤上的轉向力矩便越小,從而在轉向盤直徑一定時,駕駛人加于轉向盤的力也越小。但iW

過大,將導致轉向操縱不夠靈敏,即為了得到一定的轉向節(jié)偏轉角,所需的轉向盤轉角過大。所以,選取iW

時應適當兼顧轉向省力和轉向靈敏的要求。2024/7/2193.轉向系力轉動比

轉向輪受到的轉向阻力之和與駕駛人作用在轉向盤上的推力之比，稱為轉向系統力轉動比，它與角傳動比成正比。4.轉向器的傳動效率

轉向器的輸出功率與輸入功率之比，稱為轉向器傳動效率。在功率由轉向軸輸入、由轉向搖臂輸出的情況下求得的傳動效率稱為正效率；而傳動方向與上述相反時求得的效率稱為逆效率。逆效率很高的轉向器很容易將經轉向傳動機構傳來的路面反力傳到轉向軸和轉向盤上，故稱為可逆式轉向器。可逆式轉向器有利于汽車轉向結束后轉向輪和轉向盤自動回正，但也能將壞路對車輪的沖擊力傳到轉向盤，發(fā)生“打手”情況。

逆效率很低的轉向器，稱為不可逆式轉向器。不平道路對轉向輪的沖擊載荷輸入到這種轉向器，即由其中各傳動零件（主要是傳動副）承受，而不會傳到轉向盤上。路面作用于轉向輪上的回正力矩同樣也不能傳到轉向盤。這就使得轉向輪自動回正成為不可能。此外，道路的轉向阻力矩也不能反饋到轉向盤，使得駕駛人不能得到路面反饋信息（所謂喪失“路感”），無法據以調節(jié)轉向力矩。2024/7/2202024/7/2逆效率略高于不可逆式的轉向器，稱為極限可逆式轉向器，其反向傳力性能介于可逆式和不可逆式之間，而接近于不可逆式。采用這種轉向器時，駕駛人能有一定的路感，轉向輪自動回正也可實現，而且只有在路面沖擊力很大時，才能部分地傳到轉向盤。現代汽車上一般不采用不可逆式轉向器。經常在良好路面上行駛的汽車，多采用可逆式轉向器。極限可逆式轉向器多用于中型以上越野汽車和自卸汽車。212024/7/2225.轉向盤自由行程轉向盤自由行程是指用以消除轉向系統中各傳動件運動副間的間隙所對應的轉向盤的角行程。它對于緩和路面沖擊以及避免駕駛人過度緊張是有利的，但不宜過大，以免過分影響轉向靈敏性。通常轉向盤從相應于汽車直線行駛中間位置向任一方自由行程不超10°～15°，當零件嚴重磨損到轉向盤自由行程超過25°～30°時，應進行調整。6.轉彎通道圓轉彎通道圓是指轉向盤轉到極限位置行駛時，車輛上所有各點在車輛支承平面（一般就是地面）上的投影所形成兩個圓（圖13-3）。2024/7/223簡單地說，可以看成是此時車輛的影子在地面上掃過的一個圓環(huán)。它的內圓叫做轉彎通道內圓，外圓叫做轉彎通道外圓。它的實際含義是車輛轉彎時必須占用的通道。值得注意的是：由于車輛轉彎時，車輛外側的前端伸突在前外輪的外面，所以轉彎通道外圓的直徑要大于以前外輪軌跡決定的轉彎直徑。也就是說，車輛轉彎時所需的通道，實際上比轉彎直徑還要大。轉彎通道外圓與內圓半徑的差值，叫做通道寬度。顯然，這個通道寬度越小，車輛的機動性就越好。第二節(jié)機械轉向系統2024/7/224一、轉向操縱機構從轉向盤到轉向傳動軸的一系列零部件都屬于轉向操縱機構（圖13-4），包括轉向盤、轉向軸等。一些車輛還安裝有轉向盤調節(jié)裝置。第二節(jié)機械轉向系統2024/7/225機械轉向系主要由轉向操縱機構、轉向器、轉向傳動機構3大部分組成。2024/7/2261.轉向盤

轉向盤由輪緣、輪輻和輪轂組成。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的。轉向盤輪轂孔具有細牙內花鍵，借此與轉向軸連接。轉向盤內部是由成形的金屬骨架構成。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可防止手心出汗時握轉向盤打滑。

轉向盤上都裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉向盤上還裝有車速控制開關和撞車時保護駕駛人的氣囊裝置。2024/7/2272.轉向軸

轉向軸是連接轉向盤和轉向器的傳動件，并傳遞轉矩。有些車輛由于結構限制，轉向軸采用斷開式，用萬向節(jié)連接。用以將發(fā)動機輸出的部分機械能轉化為壓力能（液壓能或氣壓能），并在駕駛人控制下，對轉向傳動裝置或轉向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛人施力不足的一系列零部件，總稱為轉向加力裝置。3.轉向盤調節(jié)裝置

為了適應不同人駕駛同一輛車，一些車輛設置了轉向盤調節(jié)裝置，可進行上下調節(jié)，以及前后調節(jié)。二、轉向器

轉向器的功用是將轉向盤的轉動通過傳動副變?yōu)檗D向搖臂的擺動，改變力的傳遞方向并增力、通過轉向傳動機構拉動轉向輪偏轉。轉向器實質上是一個減速器，用來放大作用在轉向盤上的操縱力矩。轉向器應有合適的傳動比和較高的傳動效率，以便操縱省力，使轉向盤的轉動量合適；它還應具有合適的傳動可逆性。這樣，當導向輪受到地面沖擊作用時，能將地面的作用力部分地反傳至轉向盤，使駕駛人具有路面感覺，并使導向輪自動回正。第二節(jié)機械轉向系統2024/7/2282024/7/229

曾經出現過的轉向器結構形式很多，但有些已被淘汰。目前在汽車上廣泛采用的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等幾種結構形式（圖13-5）。1.齒輪齒條式轉向器（1）結構齒輪齒條式轉向器，一般由轉向齒輪、轉向齒條、殼體和預緊力調整裝置等組成，如圖13-6所示。轉向齒輪通過軸承支承在殼體內，轉向齒輪的一端與轉向軸連接，將駕駛人的轉向操縱力輸入，另一端與轉向齒條直接嚙合，形成一對傳動副，并通過轉向齒條傳動，帶動橫拉桿，使轉向節(jié)轉動。為保證齒輪齒條無間隙嚙合，補償彈簧產生的壓緊力通過壓板將轉向齒輪和轉向齒條壓靠在一起。彈簧的預緊力可以通過調整螺柱進行調整。為了衰減轉向輪擺振，在帶有齒輪齒條式轉向器的轉向系統中增設轉向減振器。2024/7/230由于齒輪齒條式轉向器屬于可逆式轉向器，其正效率與逆效率都很高，自動回正能力強。齒輪齒條式轉向器結構簡單、加工方便、工作可靠、使用壽命長、不需要調整齒輪齒條的間隙，因而得到了廣泛的應用。2024/7/231（2）布置形式

根據輸入齒輪位置和輸出特點的不同，齒輪齒條式轉向器有4種布置形式：中間輸入，兩端輸出（圖13-7a）；側面輸入，兩端輸出（圖13-7b）；側面輸入，中間輸出（圖13-7c）；側面輸入，一端輸出（圖13-7d）。2024/7/232（3）齒輪齒條式轉向器的性能特點

齒輪齒條式轉向器結構簡單、緊湊；殼體多采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器質量比較??；采用齒輪齒條傳動方式，傳動效率較高；齒輪齒條之間因磨損產生間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調節(jié)的彈簧，能自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉向系統剛度，還可以防止工作時產生沖擊和噪聲；轉向器占用體積較小；沒有轉向搖臂和直拉桿，所以轉向輪轉角可以加大，制造成本較低。還可以直接帶動橫拉桿，簡化轉向傳動機構。因此在轎車和微、輕型貨車上得到廣泛應用。2024/7/233

但其逆效率較高，汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉向輪與路面之間的沖擊力的大部分能傳至轉向盤，造成駕駛人精神緊張，并難以準確控制汽車行駛方向，轉向盤突然轉動又會造成打手，同時對駕駛人造成傷害。2024/7/2342.循環(huán)球式轉向器（1）結構

循環(huán)求式轉向器由兩級傳動副、殼體、鋼球和間隙調整裝置等組成（圖13-8）。第一級傳動副是螺桿-螺母傳動副，螺桿與轉向軸連接；第二級是齒條-齒扇傳動副，在轉向螺母下平面上加工成齒條，齒扇與齒扇軸形成一體。2024/7/235圖13-8循環(huán)球式轉向器轉向螺母既是第一級傳動副的從動件，又是第二級傳動副的主動件。為了減少轉向螺桿與轉向螺母之間的摩擦與磨損，二者的螺紋不直接接觸，而是做成內外滾道，滾道中間裝有許多鋼球，以實現滾動摩擦。轉向螺母上裝有兩個鋼球導管，鋼球導管內裝滿了鋼球，鋼球導管與滾道連通，形成兩條獨立的供鋼球循環(huán)滾動的封閉通道。2024/7/2362024/7/2所謂的循環(huán)球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉變?yōu)樽枇^小的滾動摩擦的作用，當與轉向盤轉向管柱固定到一起的螺桿轉動起來后，螺桿推動螺母上下運動，螺母在通過齒輪來驅動轉向搖臂往復搖動從而實現轉向。在這個過程當中，那些小鋼球就在密閉的管路內循環(huán)往復的滾動，所以這種轉向器就被稱為循環(huán)球式轉向器。37（2）工作過程

當轉向盤轉動時，轉向軸帶動轉向螺桿旋轉，通過鋼球將力傳給轉向螺母，使得轉向螺母沿軸向移動，鋼球則在鋼球導管與滾道通道內循環(huán)滾動；通過螺母上的齒條帶動齒扇及軸轉動，進而帶動轉向搖臂擺動，通過其他轉向傳動裝置的傳動，實現車輪的偏轉。如果將齒條的齒頂面制成鼓形弧面，齒扇上的每一個齒的節(jié)圓半徑也相應變化，使得中間齒節(jié)圓半徑小，兩端齒節(jié)圓半徑大，便可得到變傳動比的轉向器（圖13-9），這樣操縱省力，轉向輕便。2024/7/2383.蝸桿指銷式轉向器由球面蝸桿、指銷、搖臂軸和轉向器殼體及軸承等組成（圖13-10）。駕駛人轉動轉向盤，經轉向傳動軸帶動蝸桿軸及與它一體的球面蝸桿旋轉。同時球面蝸桿上的螺旋齒要推指銷繞搖臂軸轉動，并使搖臂聯動，然后推（拉）直拉桿等使轉向輪偏轉實現汽車轉向。指銷可以在支持軸上自轉。指銷磨損后通過旋轉調整螺釘消除指銷與蝸桿兩者齒之間的間隙。根據指銷的數量不同可分為單指銷式、雙指銷式、三指銷式等。2024/7/239圖13-10蝸桿指銷式轉向器

雙指銷式轉向器在中間及其附近位置時，其兩指銷均與蝸桿嚙合，故每個指銷所受載荷較單指銷式轉向器小，因而其工作壽命較長。當搖臂軸轉角相當大時，一個指銷與蝸桿脫離嚙合，另一指銷仍保持嚙合，因此，雙指銷式的搖臂軸轉角范圍較單指銷式大（圖13-11）。但雙指銷式結構較復雜，對蝸桿的加工精度要求也較高。2024/7/240三、轉向傳動機構1.功用

轉向傳動機構的功用是將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節(jié)，使兩側轉向輪偏轉，并使兩轉向輪偏轉角按一定關系變化，以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。2.類型

轉向傳動機構的組成和布置因轉向器位置和轉向輪懸架類型不同而異，通常采用轉向梯形式和雙拉桿式。第二節(jié)機械轉向系統2024/7/241（1）轉向梯形式轉向傳動機構

轉向梯形就是由前橋、左右轉向節(jié)臂、轉向橫拉桿組成的梯形。其作用就是保證轉向時左右車輪按一定的比例轉過一個角度。

為了適應汽車懸架和拖拉機前橋的結構，轉向梯形有分別與非獨立懸架和獨立懸架配用的兩大類轉向傳動機構。2024/7/2422024/7/2

①非獨立懸架轉向傳動機構。與非獨立懸架配用的轉向梯形傳動機構如圖13-12所示。包括轉向搖臂、轉向縱拉桿、轉向節(jié)臂和梯形臂。在前橋僅為轉向橋的情況下，由轉向橫拉桿，左、右梯形臂和前橋組成的轉向梯形一般布置在前橋之后（圖13-12a），稱為后置梯形。在內燃機位置較低或轉向橋兼作驅動橋的情況下，有時為避免運動干涉，往往將轉向梯形布置在前橋的前面（圖13-12b），稱為前置梯形。若轉向搖臂不是前后擺動，而且在與前進方向垂直的平面內左右擺動，則可將縱拉桿橫置，并借助球頭銷直接帶動轉向橫拉桿，從而推動兩側梯形臂轉動并帶動車輪偏轉（圖13-12c）。432024/7/244②獨立懸架轉向傳動機構。當轉向輪獨立懸掛時，每個轉向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉向橋必須是斷開式的。與此相應，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須分成兩段或三段，如圖13-13所示，并且由在平行于路面的平面中擺動的轉向搖臂直接帶動或通過轉向直拉桿和轉向節(jié)臂帶動。2024/7/2452024/7/2（2）雙拉桿式轉向傳動機構雙拉桿轉向傳動機構由左、右兩個轉向搖臂，兩側縱拉桿和左、右兩側轉向節(jié)臂組成（圖13-14）。當轉動轉向盤時，轉向器的左、右兩個轉向搖臂作相反方向的擺動，通過左、右兩縱拉桿分別操縱左、右轉向節(jié)臂使前輪發(fā)生偏轉，依靠各傳動件的合理長度和位置來滿足無側滑滾動的要求。與轉向梯形相比，可使兩轉向輪偏轉角更接近純滾動的要求，同時可獲得較大偏轉角。其機構布置容易，但結構復雜。462024/7/2473.轉向傳動機構的桿件轉向傳動機構的傳動桿件有轉向搖臂、縱拉桿、橫拉桿、轉向節(jié)臂等。（1）轉向搖臂轉向搖臂與轉向器搖臂軸之間通過錐面的三角形花鍵連接，并利用螺母在端面壓緊。（2）縱拉桿（又稱直拉桿）轉向縱拉桿與轉向節(jié)臂及橫拉桿之間都是通過球形鉸鏈相連接的，從而使它們之間可以作相對的空間運動，以免發(fā)生運動干涉?？v拉桿結構上一般具有緩沖及磨損補償功能。2024/7/248（3）橫拉桿有轉向梯形機構的轉向傳動機構中有橫拉桿，它用來連接左、右梯形臂，它們之間也采用球鉸接頭連接，球鉸接頭的補償彈簧垂直于橫拉桿軸線方向安裝，這樣可以保證橫拉桿在工作中長度不變，以保證轉向梯形機構在工作中遵循正確的運動規(guī)律，并避免由于補償彈簧變形而引起前輪的晃動。因此，橫拉桿中的補償彈簧只能消除磨損間隙，而不起緩沖作用。拖拉機上的橫拉桿一般由三段組成，以便在前輪輪距調節(jié)時隨之改變長度。轉動橫拉桿體即可改變轉向橫拉桿的總長度，從而可調整轉向輪前束。2024/7/249（4）轉向節(jié)臂是轉向傳動裝置的最后一級傳力部件，轉向節(jié)臂安裝在左、右轉向節(jié)上，另一端用球銷和橫拉桿連接。當車輛在轉向時，駕駛人對轉向盤施加一個轉向力矩，經轉向器放大后，該力矩傳入轉向搖臂，再通過縱拉桿傳給轉向節(jié)臂，轉動轉向節(jié)，使車輪偏轉。50第三節(jié)助力轉向系統2024/7/251

動力轉向系是在機械轉向系的基礎加裝一套轉向動力裝置而成的，以減輕轉向勞動強度。用以將發(fā)動機輸出的部分機械能轉化為壓力能（液壓能或氣壓能），并在駕駛人控制下，對轉向傳動裝置或轉向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛人施力不足的一系列零部件，總稱為轉向加力裝置。轉向加力裝置是由機械轉向器、轉向動力缸和轉向控制閥三大部分組成。按所用力的大小，轉向加力裝置，可分為助力式和全助力式兩種。2024/7/2一、助力式轉向52

主要有液壓助力式、電液助力和電動助力三種。1.液壓助力轉向（1）液壓助力轉向系統（HPS）

液壓助力轉向系統（HPS）是在傳統機械轉向系統的基礎上，增加轉向控制閥、動力缸、液壓泵、儲油罐和進回油罐管路等液壓動力裝置組成。轉向控制閥根據轉向盤轉動方向和力矩大小控制助力油缸的油壓大小，從而控制助力大小。

液壓助力轉向按液流形式分為常流式和常壓式兩種，按分配閥的形式又可分為滑閥式和轉閥兩種?，F以液壓常流式轉向為例介紹液壓助力轉向系統的工作原理。

如圖13-15a所示，助力轉向系統主要由油泵、控制閥、轉向器及助力缸等組成。第三節(jié)助力轉向系統2024/7/2532024/7/254

汽車直線行駛時，如圖13-15a所示，滑閥在回位彈簧和反作用閥的作用下處于中間位置，動力缸兩端均與回油孔道連通，液壓泵輸出的油液通過進油道量孔進入閥體的環(huán)槽A，然后分成兩路：一路通過環(huán)槽B和D，另一路流過環(huán)槽C和E。由于滑閥在中間位置，兩路油液經回油孔道流回油箱，整個系統內油路相通，油壓處于低壓狀態(tài)。2024/7/22024/7/2

汽車向右轉彎時，轉向螺桿順時針方向轉動，與轉向軸制成一體的滑閥和轉向螺桿克服回位彈簧及反作用閥一側的油壓的作用力而向右移動。此時如圖13-15b所示，環(huán)槽A與C，B與D分別連通，而環(huán)槽C與E使進油道與助力缸的L腔相通，形成高壓回路；B與D使回油道與R腔相通，形成低壓回路。在油壓差的作用下，活塞向右移動，而轉向螺母向左移動。縱拉桿也向右移動，帶動轉向輪向右偏轉。由于系統壓力很高（一般為6.9MPa以上），汽車轉向主要依靠推力。駕駛作用于轉向盤的轉向力基本上是打開滑閥所需的力，一般為5～10N，最大不超過10N，因而轉向操縱十分輕便。

5556汽車左轉彎時滑閥左移，如圖13-15c所示，油路改變流通方向，助力缸加力方向相反。在轉向過程中，助力缸的油壓隨轉向阻力而變化，二者相互平衡。汽車轉向時，助力缸只提供動力，而轉向過程仍由駕駛人通過轉向盤進行控制。（2）電控液壓助力轉向系統為了克服液壓動力轉向系統的不足（如油泵能量消耗高、液壓油泄漏、助力特性不能改變、低溫助力性差等），人們在液壓助力轉向系統的基礎上，增加了ECU和執(zhí)行元件，將車速信號引入到系統中，開發(fā)了車速感應型電液助力轉向系統（EHPS）。2024/7/2572.電動助力轉向系統

電動助力轉向（EPS）是一種直接依靠電動機提供輔助轉矩的助力轉向系統，可以根據不同的使用工況控制電動機提供不同的輔助動力。在電動助力轉向系統中沒有液壓元件，而且只在轉向時提供助力，工作時間約占行駛時間的5％，汽車燃油消耗率僅增加0.5％左右，能源消耗顯著降低。EPS系統結構如圖13-16所示。2024/7/2582024/7/22.電動助力轉向系統轉矩傳感器通過扭桿連接在轉向軸中間。當轉向軸轉動時，轉矩傳感器開始工作，把兩段轉向軸在扭桿作用下產生的相對轉角轉變成電信號傳給電子控制單元（ECU），ECU根據車速傳感器和轉矩傳感器的信號決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小，并將指令傳遞給電動機，通過離合器和減速機構將輔助動力施加到轉向系統中，從而完成實時控制的助力轉向。它可以方便地在不同車速下提供不同的助力，保證汽車在低速轉向行駛時轉向靈活，高速時穩(wěn)定可靠。二、全助力力式轉向591.全液壓轉向

全液壓動力轉向是由液壓轉向器代替了機械式轉向器，并由軟管和轉向液壓缸連接，常用于重型車輛，如工程上常用的輪式挖掘機、鏟運機和大馬力四輪驅動拖拉機。

全液壓轉向器主要有轉閥式和滑閥式兩類，本文主要介紹轉閥式。

全液壓動力轉向液壓系統原理如圖13-17所示，其由油泵總成1、轉閥式全液壓轉向器總成3和轉向油缸7等組成。圖示位置為控制閥處于中立位置，車輛以直線或以某一定偏轉角行駛，這時油缸兩腔和計量泵11各齒腔均被封閉，液壓泵來油經單向閥2、閥體、閥套和控制閥上的油孔通道、濾清器8流回油箱9。第三節(jié)助力轉向系統2024/7/22024/7/261左轉彎時，控制閥5在轉向盤帶動下逆時針轉到“左”油路位置，而閥套6在計量泵的控制下暫不轉動，油泵來油經單向閥2、閥體、閥套和控制閥上相應油孔通道進入計量泵，使計量泵轉動，迫使一部分油液經控制閥進入轉向液壓缸的下腔，推動活塞上移，實現向左轉向。轉向液壓缸上腔的油液經控制閥上的油道排回油箱。計量泵轉動工作時，通過連接軸帶動閥套逆時針轉動，消除閥套與控制閥之間的轉角，使控制閥又處于中立位置。右轉彎時，控制閥處于“右”油路位置，工作過程與上述左轉彎相反。在前、后車體鉸鏈處的兩側各有一個轉向液壓缸，通過轉向盤操縱全液壓轉向器時，一側的液壓缸進油，另一側的液壓缸排油，使前、后車架發(fā)生相對轉動并實現車輛轉向。2024/7/2622024/7/22.線控轉向線控轉向系統（SBW）取消了轉向盤與轉向輪之間的機械連接，完全擺脫了傳統轉向系統的各種限制，不但可以給自由設計轉向的力傳遞特性，而且可以設計轉向的角傳遞特性，給轉向特性的設計帶來無限的空間，是轉向系統的重大革新。線控轉向系統是轉向方面最為先進和最前沿的技術之一。由于轉向盤和轉向車輪之間無機械連接，駕駛人“路感”通過模擬生成。在回正力矩控制方面可以從信號中提出最能夠反映實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉向盤回正力矩的控制變量，使轉向盤僅僅向駕駛人提供有用信息，從而為駕駛人提供更為真實的“路感”。63

一般來說，線控轉向系統由轉向盤總成、轉向執(zhí)行總成和主控制器（ECU）三個主要部分以及自動防故障系統、電源等輔助系統組成，系統結構如圖13-18所示。2024/7/22024/7/264第四節(jié)履帶和手扶拖拉機轉向系1.履帶拖拉機的轉向條件

履帶拖拉機的行走機構相對拖拉機的機體不能偏轉，它是靠改變兩側驅動輪上的驅動轉矩，使兩側履帶獲得不同的推進力，造成不同轉向力矩，從而使兩側履帶能以不同速度行駛來實現拖拉機轉向（圖13-19）。即當減少一側驅動輪上的驅動轉向力矩，拖拉機以一定半徑轉向；如果完全切斷該側驅動輪上的驅動轉矩，拖拉機以較小半徑轉向；若切斷動力以后，再制動該側驅動輪，則轉彎半徑更?。蝗羟袛鄤恿σ院?，將該側完全制動住，拖拉機就繞該側履帶某點轉向，或稱原地轉向。第四節(jié)履帶和手扶拖拉機轉向系一、履帶拖拉機的轉向系2024/7/265

這種用以改變驅動輪驅動轉矩的機構稱為履帶拖拉機的轉向機構。綜上所述，它必須包括兩個功能才能以任意半徑轉向：

2024/7/266第一，逐漸減小以至切斷一側驅動輪的轉矩，使該側履帶所產生的推進力逐漸減小至零；第二，逐漸地對驅動輪制動以至完全制動住，使該側履帶不僅沒有推進力，而且產生與拖拉機行駛方向相反的制動力。

因此，履帶拖拉機的制動系也可看成是轉向系的組成部分。2024/7/2672.履帶拖拉機的轉向運動學分析履帶拖拉機兩側驅動輪的驅動力矩不相等時兩側履帶所產生的驅動力也不同,這就會產生轉向力矩MB

。當其大于所有轉向阻力矩,拖拉機便能繞轉向瞬心軸線O轉向,如圖13-20所示。當轉向半徑為R,軌距為B,拖拉機轉向角速度為ω,快、慢側履帶的線速度分別是v2、v1,則v2=(R+0.5B)ω(13-4)v1=(R-0.5B)ω(13-5)車輛縱向對稱平面中心處的平均線速度v為v=Rω(13-6)2024/7/2682024/7/2693.履帶拖拉機轉向系統的組成

履帶拖拉機轉向系統由轉向機構和轉向操縱機構兩部分組成。（1）轉向機構

履帶拖拉機轉向機構主要有轉向離合器式、行星齒輪式、雙差速器式等型式。其中，轉向離合式應用較多。

①轉向離合器式轉向機構。轉向離合器與主離合器的作用原理相同，只是由于動力經變速箱和中央傳動兩級增扭后，轉向離合器所傳遞的扭矩比主離合器傳遞的大得多，所以它的摩擦片是多片的,如圖13-21。轉向離合器有濕式和干式兩種。目前我國農業(yè)拖拉機上多采用干式、多片、常接合式摩擦離合器。2024/7/270

干式轉向離合器作用于摩擦片上的壓力是彈簧產生的，而濕式轉向離合器（用油冷卻摩擦表面）作用于摩擦片上的壓力是彈簧、液壓或彈簧加液壓產生的。2024/7/2712024/7/2

動力由中央傳動大圓錐齒輪軸傳給主動鼓，主動鼓外圓表面有許多軸向齒槽，套裝多片帶有內齒的主動片，相鄰的主動片之間夾裝帶有外齒的從動片。從動片套裝在內圓表面帶有許多軸向齒槽的從動鼓上。主動片與從動片靠多個壓緊彈簧壓緊在壓盤和主動鼓的凸緣之間。在主動片和從動片壓緊的情況下，動力由主動鼓傳給從動鼓，再經最終傳動傳到驅動輪。如欲分離離合器，操縱壓盤克服壓盤彈簧的預緊力右移即可。轉向離合器在轉向時不一定要全部切離動力，有時只要適當減輕壓盤壓力即可。722024/7/273

拖拉機直行時，兩側轉向離合器都處于接合狀態(tài)。若要拖拉機轉向，如向左轉彎時，扳動左側操縱桿，使左側離合器分離，因為左側履帶失去或減小了驅動力，右側履帶的驅動力不變，拖拉機便開始向左側轉彎。如果是拖拉機直行中的“糾偏”，則可適當地使轉向離合器半聯動。如果使拖拉機轉小彎或原地轉彎，除徹底分離轉向離合器外，還要利用左側制動器制動，這時左側履帶不但沒有驅動力，而且產生了與前進方向相反的制動力，從而增大了拖拉機的轉向力矩Mb。2024/7/2

②行星齒輪式轉向機構。行星齒輪式轉向機構的工作情況與轉向離合器相似，如圖13-22。傳給中央傳動大齒輪的扭矩，經左、右兩套單級行星機構，分別傳給左、右驅動輪。

74直線行駛時，兩側行星機構制動器2抱緊，而半軸制動器1完全松開。這時主動的太陽輪帶動行星輪沿著被制動的齒圈滾動，從而帶動兩側的行星架和半軸，以低于太陽輪的轉速同向旋轉。轉向時，應先將內側的行星機構制動器逐漸放松，使該側的齒圈漸漸轉動，制動力矩漸漸減小。2024/7/275

于是傳到該側驅動輪的扭矩逐漸減小，發(fā)動機大部分動力傳至快速側履帶，形成轉向力矩，實現轉向。但這時慢速側履帶的驅動力仍為正值。當慢速側行星機構制動器完全松開時，使作用于行星架上的力矩為零，故慢速側履帶的驅動力亦為零，該側履帶即成為被動的，被機架推向前進。如將行星機構制動器完全放松，然后又將半軸制動器加以制動，則該側履帶被機架推向前進時，還要克服制動器的摩擦力矩，拖拉機將以更小的半徑轉向。如半軸制動器完全制動住，則拖拉機將原地轉彎。2024/7/2

③雙差速器式轉向機構。履帶拖拉機也可采用雙差速器轉向機構。雙差速器一般常用的結構有圓柱齒輪式和圓錐齒輪式兩種。圖13-23為雙差速器的機構簡圖。76圓錐齒輪式雙差速器（圖13-23a）有內、外兩套行星齒輪。內行星齒輪與半軸齒輪嚙合，與普通單差速器相同。外行星齒輪與制動齒輪嚙合，制動齒輪與制動器的制動鼓是連成一體的。2024/7/2

當拖拉機直線行駛時。兩邊制動器時放松，外行星齒輪帶動制動齒輪空轉，動力經內行星齒輪和半軸齒輪傳給驅動輪。這時雙差速器只起單差速器的作用。當制動一側制動齒輪時，就向該側轉向。這時內、外行星齒輪除隨差速器殼一起轉動外，外行星齒輪還沿制動齒輪滾動而產生自轉，并帶著內行星齒輪一起自轉，使該側驅動輪的轉速降低，另一側驅動輪的轉速增高。同時，外行星齒輪將一部分扭矩傳給制動齒輪而消耗在制動器上，這就使該側履帶的驅動力小于另一側，從而實現轉向。圓柱齒輪式雙差速器的工作原理與錐齒輪式的相同。

雙差速器的優(yōu)點是結構緊湊，操縱方便，壽命長，轉向時可以不降低拖拉機的平均速度。如果選擇適當的傳動比，減少制動器所消耗的動力，有助于減小轉向時發(fā)動機的負荷。772024/7/278

但與上述另外兩種轉向機構相比，雙差速器轉向機構在使用性能上還有以下兩個缺點：

①拖拉機的“最小轉彎半徑”較大。這是因為當制動齒輪全制動時，半軸齒輪并沒有停止轉動，只是使它的轉速減小到最小值，所以拖拉機不可能原地轉向，且雙差速器的傳動比越大，最小轉彎半徑也越大。

②拖拉機的直線行駛保持性較差。這是因為雙差速器具有和單差速器相同的運動特性，即如果某一側半軸齒輪的轉速比差速器殼的轉速減小了某一數值的話，必然會引起另一側半軸齒輪的轉速增加相應的數值，因此拖拉機容易自動走偏。2024/7/279（2）轉向操縱的機構

①對于轉向離合器式，其轉向操縱機構為2個操縱桿，分別操縱兩個轉向離合器，以及左、右制動傳動機構，以操縱兩個制動器。

②對于行星齒輪式，其轉向操縱桿機構有兩個，一個是左、右行星機構制動機構，另一個是左、右半軸制動機構。

③對于雙差速器式，其轉向操縱機構為左、右制動傳動機構。2024/7/2二、手扶拖拉機的轉向系統80

2024/7/2

2024/7/2822.手扶拖拉機轉向系統的組成

手扶拖拉機分有尾輪和無尾輪兩種類型。無尾輪手扶拖拉機的轉向方式主要是通過改變兩側驅動輪驅動力來實現轉向，在轉向時駕駛人可通過對手扶架施加一定的轉向力矩以協助轉向。有尾輪的手扶拖拉機，通過兩側驅動輪的驅動力差，同時偏轉尾輪來協助轉向。手扶拖拉機的轉向機構常采用牙嵌式離合器，如圖13-25所示。轉向離合器一般設在變速箱內，由轉向撥叉、轉向齒輪、牙嵌式離合器轉向軸以及中央傳動從動齒輪和操縱部分的轉向把手、轉向拉桿、轉向臂等組成。轉向軸中間套裝著中央傳動從動齒輪，由彈性擋圈限位，該齒輪兩端和左、右兩個轉向齒輪的內端都有結合牙嵌，組成左、右兩個牙嵌式轉向離合器。2024/7/2832024/7/284

當拖拉機直線行駛時，左、右兩個牙嵌式轉向離合器接合，兩轉向齒輪與中央傳動從動齒輪嵌合在一起，將動力傳給最終傳動，使兩驅動輪得到相等的轉矩而前進。當需要向左轉向時，捏住左邊轉向把手，通過轉向拉桿、轉向臂拉動轉向撥叉，使左側的轉向齒輪壓縮彈簧向左移動，轉向齒輪的結合爪與中央傳動從動齒輪左側結合爪脫離，左側驅動輪的動力被切斷，不產生驅動力，右側驅動輪仍照常轉動，于是拖拉機向左轉彎。轉彎后，松開轉向把手，恢復動力傳遞，手扶拖拉機下坡時，由于內燃機起到拖動即制動作用，所以下坡轉向時應反向操作，即左轉時操縱右側轉向離合器，右轉時拉緊左轉向手把。拖拉機又開始直行。2024/7/285思考題1.汽車拖拉機的轉向方式有哪些種？各自特點及適用場合是什么？2.汽車轉向軸內外輪必須滿足的理論轉角關系式是什么？3.用機構簡圖繪出偏轉車輪式轉向系統的組成并加以說明。4.分析齒輪齒條式轉向器的工作原理與特點。5.分析循環(huán)球式轉向器的工作原理與特點。6.分析蝸桿指桿式轉向器的工作原理與特點。7.對汽車的轉向梯形機構有哪些要求？常用的是那種結構形式？在布置設計時應注意什么？8.簡述液壓助力轉向的原理與特點。9.簡述電動助力轉向的原理與特點。2024/7/28610.簡述全液壓式轉向原理與特點。11.簡述線控轉向原理與特點。12.轉向器的角傳動比，傳動裝置的角傳動比和轉向系的角傳動比指的是什么？他們之間有什么關系？13.轉向系的力傳動比指的是什么？力傳動比和角傳動比有何關系？14.轉向器角傳動比的變化特性是什么？在不裝動力轉向的車上采用什么措施來解決輕和靈的矛盾？15.轉向系傳動副中的間隙隨轉向盤轉角應如何變化？為什么？16.分析履帶拖拉機的轉向原理。17.分析帶尾輪手扶拖拉機的轉向原理。思考題

汽車拖拉機學2024/7/2《汽車拖拉機學》課件第十四章制動系統第十四章制動系統第一節(jié)制動系統概述第二節(jié)制動器第三節(jié)制動傳動裝置《汽車拖拉機學》課件2024/7/288第十四章的教學內容制動系統的基本原理制動系統的組成第十四章的重點、難點掌握鉗盤式制動器的制動原理掌握鼓式制動器制動原理掌握拖拉機全盤式制動器的制動原理掌握制動主缸原理掌握真空助力制動原理第十四章的教學要求1.鉗盤式制動器的制動原理與實踐2.鼓式制動器制動原理與實踐3.拖拉機全盤式制動器的制動原理與實踐4.制動主缸原理與實踐5.真空助力制動原理與實踐第十四章的課程思政融入點扎根“三農”安全意識工匠精神創(chuàng)新思維第十四章的課程思政的育人目標課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效鉗盤式制動器的制動原理與實踐1.為何浮鉗盤式制動器逐漸取代了定鉗盤式制動器？2.浮鉗盤式制動器是如何實現制動間隙自動調節(jié)的？3.浮鉗盤是如何實現全壽命周期設計的？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT安全意識工匠精神創(chuàng)新思維鼓式制動器制動原理與實踐1.鼓式制動器為何有多種類型？2.鼓式制動器如何實現雙向增力的？3.鼓式制動器是如何實現制動間隙自動調節(jié)的？4.鼓式制動器為何逐漸被鉗盤式制動器所取代？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT安全意識工匠精神創(chuàng)新思維第十四章的“耕讀教育”思政點映射表(1)課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效拖拉機全盤式制動器的制動原理與實踐1.拖拉機上為何采用全盤式制動器？2.全盤式制動器是如何實現自動增力的？3.全盤式制動器可以實現自動控制嗎？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT扎根“三農”安全意識工匠精神創(chuàng)新思維制動主缸原理與實踐1.制動主缸是如何實現增壓的？2.為何采用串聯雙腔式制動主缸？3.制動踏板自由行程過大或過小對制動主缸性能有何影響？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT安全意識工匠精神創(chuàng)新思維真空助力制動原理與實踐1.真空助力器是如何實現制動助力的？2.真空源來自哪兒？若沒有真空源怎么辦？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神科技發(fā)展創(chuàng)新思維第十四章的“耕讀教育”思政點映射表(1)第一節(jié)制動系統概述952024年7月2日第一節(jié)制動系統的基本原理與組成962024年7月2日

拖拉機、汽車在行駛中經常需要減速甚至緊急停車，如在彎道、不平道路行駛時，必須及時降低車速，遇有障礙物或碰撞行人、其他車輛的事故時，更需要在盡可能短的距離內降低車速，甚至緊急停車；下坡行駛時需要控制車速、保持穩(wěn)定行駛；使已停止的車輛不受坡路和風力等影響而保持靜止不動等。上述情況均需要借助制動系統。對于拖拉機來說，在田間作業(yè)時還經常使用單邊制動來協助轉向，并經常需要配合離合器安全而可靠地掛接農機具。一、制動系統的功用972024年7月2日

由此可見，制動系統的功用如下：①根據道路條件與交通狀況，使車輛減速或在最短距離內停車。②下坡行駛時限制車速，保持行駛的安全、穩(wěn)定。③使車輛可靠地停放原地，保持不動。④協助或實現拖拉機轉向。982024年7月2日1.按制動系的功用分類①行車制動系統。使行駛中的汽車減低速度甚至停車的一套專門裝置。它是在行車過程中經常使用的。②駐車制動系統。使已停駛的汽車駐留原地不動的一套裝置。③第二制動系。在行車制動系失效的情況下，保證汽車仍能實現減速或停車的一套裝置稱為第二制動裝置。在許多國家的制動法規(guī)中規(guī)定，第二制動系統也是汽車必須具備的。④輔助制動系。在汽車下長坡時用以穩(wěn)定車速的一套裝置。例如，經常行駛在山區(qū)的汽車，若單靠行車制動系來達到下長坡時穩(wěn)定車速的目的，則可能導致行車制動系的制動器過熱而降低制動效能，甚至完全失效。因此，山區(qū)用汽車應具備此裝置。二、制動系統的類型992024年7月2日2.按制動系的制動能源分類①人力制動系統。以駕駛人的肌體作為唯一的制動能源的制動系。②動力制動系統。完全靠由發(fā)動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形成的勢能進行制動的制動系。③伺服制動系統。兼用人力和發(fā)動機動力進行制動的制動系。3.按照制動能量的傳輸方式分類可分為機械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。同時采用兩種以上傳輸方式的制動系統可稱為組合式制動系統。第一節(jié)制動系統概述1002024年7月2日三、制動系統的組成與工作原理1.制動系統的組成

車輛制動系統主要由制動器和操縱傳動機構組成（圖14-1）?，F代拖拉機、汽車廣泛采用機械摩擦制動器，通過摩擦作用力直接產生摩擦力矩迫使車輪減速或停轉。1012024年7月2日

制動器由旋轉部分、固定部分和張開機構所組成。旋轉部分是制動鼓，固定在輪轂上并隨車輪一起旋轉。固定部分主要包括制動蹄和制動底板等，制動蹄上鉚有摩擦片，下端鉸接在支承銷上，上端用回位彈簧拉緊壓靠在輪缸內的活塞上。支承銷和輪缸分都固定在制動底板上。制動底板用螺釘與轉向節(jié)凸緣（前橋）或橋殼凸緣（后橋）固定在一起。液壓式傳動機構主要由制動踏板、推桿、制動主缸、管路和制動輪缸等組成。

較為完善的制動系還具有制動力調節(jié)裝置以及報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置。1022024年7月2日

103第一節(jié)制動系統概述1042024年7月2日

為保證拖拉機、汽車能在安全條件下充分發(fā)揮動力性，制動系統必須滿足以下基本要求。①制動可靠。評價拖拉機、汽車制動性能的指標一般有制動距離、制動速度、制動力和制動時間等指標以及制動的持久性，要求制動系統工作可靠。即便在系統的某些部件喪失能力時，也不至于完全喪失制動能力。為此，制動系統應裝有必要的安全設備和警報裝置。四、對制動系統的要求②操縱輕便。車輛特別是汽車行駛過程中需要經常操縱制動系統，操縱作用力不應過大，否則駕駛人容易疲勞。因此，乘用車要求施于踏板上的最大力不大于500N；其他汽車不超過700N(GB7258—2017)。拖拉機要求施于踏板上的力不大于600N,施于手動制動裝置上操縱力不大于400N(GB/T3871.6—2006)。③制動平順。汽車制動時制動力應逐漸、連續(xù)增加；解除制動時制動作用應迅速消失。在車輪跳動或拖拉機、汽車轉向時，不應影響制動力。1051062024年7月2日④制動穩(wěn)定性好。制動時，前、后車輪上的制動力分配應合理，即左、右輪上的制動力應相等，以免汽車在制動時發(fā)生側滑和跑偏。對掛車的制動作用略早于主車，掛車自行脫掛時能自動進行應急制動。⑤散熱性好。摩擦片的抗熱衰退能力高，磨損后的間隙應能調整，并且防塵、防水、防油。⑥減少公害。要求制動時制動系統產生的噪聲盡可能小，并力求減小飛散在空氣中對人體有害的石棉纖維。第二節(jié)制動器1072024/7/2第二節(jié)制動器1082024/7/2一、制動器的類型

制動器主要有摩擦式、液力式和電磁式等幾種形式。電磁式制動器雖有作用滯后性好、易于連接而且接頭可靠等優(yōu)點，但因成本高，只在一部分總質量較大的商用車上用作車輪制動器或緩速器；液力式制動器一般只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動器。

摩擦式制動器按摩擦副結構形式不同，可分為鼓式、盤式和帶式3種。帶式制動器只用作中央制動器；鼓式和盤式制動器的結構形式有多種，如圖14-2所示。第二節(jié)制動器1092024/7/2二、盤式制動器

盤式制動器是目前汽車、特別是轎車上廣泛應用的一種制動器。盤式制動器摩擦副中的旋轉元件是以端面為工作表面的金屬圓盤，稱為制動盤；固定元件是形似鉗形的制動鉗。根據制動盤接觸面的大小，盤式制動器分為鉗盤式制動器和全盤式制動器。1.鉗盤式制動器

鉗盤式制動器分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩類。（1）定鉗盤式制動器

定鉗盤式制動器的制動鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉，也不能沿制動盤軸線方向移動，因而其中必須在制動盤兩側都裝設制動塊促動裝置（例如相當于制動輪缸的液壓缸），以便分別將兩側的制動塊壓向制動盤。1102024/7/2

圖14-3所示的是定鉗盤式制動器的結構示意圖?？缰迷谥苿颖P上的制動鉗固定安裝在車橋上，它既不能旋轉也不能沿制動盤軸線方向移動，其內的兩個活塞分別位于制動盤的兩側。制動時，制動油液由制動總泵（制動主缸）經進油口進入鉗體中兩個相通的液壓腔中（相當于制動輪缸），將兩側的制動塊壓向與車輪固定連接的制動盤，從而產生制動力。1112024/7/2（2）浮鉗盤式制動器

圖14-4所示為浮鉗盤式制動器示意圖。制動鉗體通過導向銷與車橋相連，可以相對于制動盤軸向移動。制動鉗體只在制動盤的內側設置油缸，而外側的制動塊則附裝在鉗體上。制動時，來自制動總泵的液壓油通過進油口進入制動油缸，推動活塞及其上的制動塊向右移動，并壓到制動盤上，于是制動盤給活塞一個向左的反作用力，使得活塞連同制動鉗制動鉗體整體沿銷釘向左移動，直到制動盤右側的制動塊也壓到制動盤上。此時，兩側的制動塊都壓在制動盤上，夾住制動盤使其制動。1122024/7/2（3）鉗盤式制動器的制動間隙自動調整裝置

制動過程中，制動塊與制動盤間存在著相對的運動，兩者均有不同程度的磨損，制動盤、制動塊磨損后，制動器的間隙會增大，制動時活塞的行程增加，制動器開始起作用的時間滯后，制動效果下降。因此，制動器的間隙應隨時調整。鉗盤式制動器制動器制動間隙為自動調整，工作過程如圖14-5所示。1132024/7/2

矩形密封圈嵌在制動輪缸的矩形槽內，密封圈內圓與活塞外圓配合較緊，制動時活塞被壓向制動盤，密封圈發(fā)生了彈性變形；解除制動時，密封圈要恢復原狀，于是將活塞拉回原位。當制動盤與制動塊磨損后，制動器的制動間隙增大，若間隙大于活塞的設置行程δ時，活塞在制動液壓力的作用下，克服密封圈的摩擦阻力而繼續(xù)前移，直到實現完全制動為止。解除制動時，由于密封圈彈性變形量的限制，密封圈將活塞拉回的距離小于活塞前移的距離，則活塞與密封圈之間這一不可恢復的相對位移便補償了過量的間隙。1142024/7/22.全盤式制動器

全盤式制動器摩擦副的固定元件和旋轉元件皆是圓盤形，分別稱為固定盤和旋轉盤，其結構原理與摩擦離合器相似。（1）構造

全盤式制動器裝在差速器殼體軸承座13的箱壁與半軸殼體7之間（圖14-6）。在半軸上裝有兩組兩面鉚有石棉襯片的摩擦盤8。它與半軸以花鍵連接和軸一起旋轉，并能沿軸向移動。在兩組摩擦盤8之間安裝著壓盤10、12，它們以外圓支承在半軸殼體7內的三個凸肩上，并能在較小范圍內轉動。在壓盤10、12相對的內表面上，各開有五個沿圓周均勻分布的球面斜槽。1152024/7/2

每個槽內有一鋼球11，五根回位彈簧9將兩塊壓盤10、12拉攏在一起，將鋼球11夾緊在球面斜槽的深凹處。這樣，壓盤10、12與半軸殼體7、軸承座13的箱壁共同組成制動器的不旋轉部分。兩塊壓盤10、12各通過一根斜拉桿1與內拉桿2相連，而內拉桿2再通過搖臂5、外拉桿6等一些桿件與制動踏板相連。外拉桿6的長度可以調整，以保證在非制動狀態(tài)下，搖臂5向后傾斜6°左右。調整螺母3可改變內拉桿2的長度，以調整制動器踏板的自由行程。1162024/7/21172024/7/2（2）工作過程與自動增力原理

全盤式制動器的制動過程與自動助力的作用原理如圖14-7所示。當踩下踏板時，兩壓盤相對轉過一個角度，相當于圖上沿箭頭方向相對移動一定距離。于是鋼球由斜槽深凹處向淺處移動，迫使壓盤產生軸向位移，直到和摩擦盤接觸產生制動力矩（圖14-7b）。壓盤在摩擦盤帶動下，順半軸旋轉方向轉動一個角度，相當于圖上兩塊壓盤一起沿箭頭方向移動一個距離，直到一個壓盤上的凸耳A1靠到凸肩A為止。

在這個過程中鋼球和壓盤的相對位置保持不變。因此制動力矩也未改變（圖14-7c）。當壓盤的凸耳A1靠住凸肩A后，它就不能繼續(xù)轉動，而另一壓盤在摩擦盤的帶動下繼續(xù)轉動。相當于圖上壓盤沿箭頭方向繼續(xù)移動，迫使鋼球進一步向斜槽的更淺處移動，把壓盤更向外頂開，進一步壓緊摩擦盤，從而增大了制動力矩（圖14-7d）?？梢娺@種制動器是有自動增力作用的。當車輛倒退行駛時，其制動過程和自行增力的作用原理與上述分析相同。1182024/7/21192024/7/21202024/7/23.盤式制動器的特點

盤式制動器的特點：（1）摩擦表面為平面，不易發(fā)生較大變形，制動力矩較穩(wěn)定。（2）熱穩(wěn)定性好，受熱后制動盤只在徑向膨脹，不影響制動間隙。（3）受水浸漬后，在離心力的作用下水很快被甩干，摩擦片上的剩水也由于壓力高而較容易被擠出。（4）制動力矩與汽車行駛方向無關；制動間隙小，便于自動調節(jié)間隙。（5）摩擦片容易檢查，維護和更換。不足之處是摩擦副敞開在空氣中，易受灰塵侵襲，磨損較大。

第二節(jié)制動器1212024/7/2三、鼓式制動器

鼓式制動器又稱為蹄式制動器，其制動元件是兩塊外圓表面鉚有摩擦材料、形似馬蹄的制動蹄，旋轉元件是與車輪相連的制動鼓。制動原理是靠制動蹄張開與制動鼓的內圓表面壓緊時的摩擦作用。與帶式制動器相比，蹄式制動器結構緊湊、操縱力較小、散熱性能較好，但制動蹄磨損不均勻。目前在輪式拖拉機、多數摩托車和部分汽車上采用。

鼓式制動器有領從蹄式、單向雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等多種結構形式（圖14-8）。1222024/7/21232024/7/21.領從蹄式

領從蹄式制動器的每塊蹄片都有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的同一端（圖14-8a）。張開裝置有兩種形式：第一種用凸輪或楔塊式張開裝置（圖14-9），其中，平衡凸塊式（圖14-9b）和楔塊式（圖14-9c）張開裝置中的制動凸輪和制動楔塊是浮動的，故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。非平衡式的制動凸輪（圖14-9a）的中心是固定的，所以不能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個活塞直徑相等的輪缸（液壓驅動），可保證作用在兩蹄上的張開力相等。

領從蹄式制動器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動器中居中游；前進、倒退行駛的制動效果不變；結構簡單，成本低；便于附裝駐車制動驅動機構；易于調整蹄片與制動鼓之間的間隙。但領從蹄式制動器兩蹄片上的單位壓力不等（在兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下），因而，產生兩蹄襯片磨損不均勻、壽命不同的缺點。此外，因只有一個輪缸，兩蹄必須在同一驅動回路作用下工作。1241252024/7/2

領從蹄式制動器得到廣泛應用，特別是乘用車和總質量較小的商用車的后輪制動器用得較多。1262024/7/22.單向雙領蹄式

單向雙領蹄式制動器的兩塊蹄片各有自己的固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄的不同端，如圖14-8b所示：領蹄的固定端在下方，從蹄的固定端在上方。每塊蹄片有各自獨立的張開裝置，且位于與固定支點相對應的一方。

汽車前進制動時，這種制動器的制動效能相當高。由于有兩個輪缸，故可以用兩個各自獨立的回路分別驅動兩蹄片。除此之外，這種制動器易于調整蹄片與制動鼓之間的間隙，使兩蹄片上的單位壓力相等，從而還有磨損程度相近、壽命相同等優(yōu)點。單向雙領蹄式制動器的制動效能穩(wěn)定性，僅強于增力式制動器。當倒車制動時，由于兩蹄片皆為雙從蹄，使制動效能明顯下降。與領從蹄式制動器比較，由于多了一個輪缸，結構略顯復雜。1272024/7/2這種制動器適用于前進制動時前軸動軸荷及附著力大于后軸，而倒車制動時前軸動軸荷及附著力小于后軸的汽車前輪上。它之所以不用于后輪，還因為兩個互相成中心對稱的輪缸，難以附加駐車制動驅動機構。3.雙向雙領蹄式

雙向雙領蹄式制動器的結構特點是兩蹄片浮動，用各有兩個活塞的兩輪缸張開蹄片（圖14-8c）。1282024/7/2

無論是前進或者是倒退制動，這種制動器的兩塊蹄片始終為領蹄，所以制動效能相當高，而且不變。由于制動器內設有兩個輪缸，所以適用于雙回路驅動機構。當一套管路失效后，制動器轉變?yōu)轭I從蹄式制動器。除此之外，雙向雙領蹄式制動器的兩蹄片上單位壓力相等，因而磨損程度相近，壽命相同。雙向雙領蹄式制動器因有兩個輪缸，故結構復雜，且蹄片與制動鼓之間的間隙調整困難是它的缺點。

雙向雙領蹄式制動器得到比較廣泛的應用。如用于后輪，則需另設中央駐車制動器。1292024/7/24.雙從蹄式

雙從蹄式制動器的兩蹄片各有一個固定支點，而且兩固定支點位于兩蹄片的不同端，并用各有一個活塞的兩輪缸張開蹄片（圖14-8d）。雙從蹄式制動器的制動器效能穩(wěn)定性最好，但因制動器效能最低，所以很少采用。5.單向增力式

單向增力式制動器的兩蹄片只有一個固定支點，兩蹄下端經推桿相互連接成一體，制動器僅有一個輪缸用來產生推力張開蹄片（圖14-8e）。1302024/7/2

汽車前進制動時，兩蹄片皆為領蹄，次領蹄上不存在輪缸張開力，而且由于領蹄上的摩擦力經推桿作用到次領蹄，使制動器效能很高，居各式制動器之首。與雙向增力式制動器比較，這種制動器的結構比較簡單。因兩塊蹄片都是領蹄，所以制動器效能穩(wěn)定性相當差。倒車制動時，兩蹄又皆為從蹄，使制動器效能很低。又因兩蹄片上單位壓力不等，造成蹄片磨損不均勻、壽命不一樣。這種制動器只有一個輪缸，故不適合用于雙回路驅動機構，另外由于兩蹄片下部聯動，使調整蹄片間隙變得困難。

少數總質量不大的商用車用其作為前輪制動器。1312024/7/26.雙向增力式

雙向增力式制動器的兩蹄片端部有一個制動時不同時使用的共用支點，支點下方有一輪缸，內裝兩個活塞用來同時驅動張開兩蹄片，兩蹄片下方經推桿連接成一體（圖14-8f）。

與單向增力式不同的是，次領蹄上也作用有來自輪缸活塞推壓的張開力，盡管這個張開力的作用效果較小，但因次領蹄下端受有來自主領蹄經推桿作用的張開力很大，結果次領蹄上的制動力矩能大到主領蹄制動力矩的2～3倍。因此，采用這種制動器以后，即使制動驅動機構中不用伺服裝置，也可以借助很小的踏板力得到很大的制動力矩。這種制動器前進與倒車的制動效果不變。

雙向增力式制動器因兩蹄片均為領蹄，所以制動器效能穩(wěn)定性比較差。除此之外，兩蹄片上單位壓力不等，故磨損不均勻，壽命不同。調整間隙工作與單向增力式一樣比較困難。因只有一個輪缸，故制動器不適合用于有的雙回路驅動機構。132第二節(jié)制動器1332024/7/2四、帶式制動器

帶式制動器（也稱外束型鼓式制動器）的制動元件是一條環(huán)形、內圓表面鉚有摩擦襯面的鋼帶，旋轉元件是以外圓表面為工作面的制動鼓，鋼帶均勻地環(huán)包著制動鼓的外表面。主要用在履帶式拖拉機上。根據制動時制動帶拉緊方式不同，帶式制動器可分為單端拉緊式、雙端拉緊式和浮動式3種形式（圖14-10），它們的制動效果不同。1342024/7/2

1352024/7/22.雙端拉緊帶式制動器

如圖14-10b所示，制動帶的兩端均與杠桿鉸鏈連接。制動時，制動帶的兩端同時拉緊，不論拖拉機前進還是后退，可用兩端的操縱力獲得相同的制動效果，同時，為消除帶與制動鼓之間的間隙所需的踏板行程可減少，因此有條件增大操縱機構的傳動比。這樣可使其實際的操縱力控制在單端拉緊式制動鼓正反轉時所需的操縱力之間。這種帶式制動器的制動過程較單端拉緊帶式制動器平順。3.浮動帶式制動器

如圖14-10c所示，浮式制動器的作用原理與單端拉緊式相同，所不同的是，松緊端隨制動鼓的旋轉方向的改變而彼此互換，且始終使松端與踏板相連。因此，無論拖拉機前進還是倒車，制動時制動器均起自行助力作用，使操縱輕便。其缺點是構造較復雜、調整不便，制動過程也不夠平順。136第三節(jié)制動傳動裝置1372024年7月2日1382024年7月2日

制動傳動裝置是將駕駛人或其他動力源的作用力傳到制動器，同時控制制動器工作，從而獲得所需要的制動力矩。制動傳動裝置主要有液壓式、氣壓式、機械式3種形式。乘用車一般采用液壓式，商用車一般采用氣壓式，拖拉機一般采用機械式。第三節(jié)制動傳動裝置1392024年7月2日一、液壓制動傳動裝置

液壓式制動傳動裝置是利用特制油液作為傳力介質，將駕駛人施于踏板上的力放大后傳至制動器，推動制動蹄產生制動作用。雙管路液壓制動傳動裝置是利用彼此獨立的雙腔制動主缸，通過兩套獨立管路，分別控制兩橋或三橋的車輪制動器。其特點是若其中一套管路發(fā)生故障而失效時，另一套管路仍能繼續(xù)起制動作用，從而提高車輛制動的可靠性和行車安全性。1.雙管路制動傳動裝置布置形式

雙管路的布置力求當一套管路發(fā)生故障而失效時，只引起制動效能的降低，但其前、后橋制動力分配的比值最好不變，以保持汽車良好的操縱性和穩(wěn)定性。雙管路的布置方案在各型汽車上各不同，可歸納為如下幾種：1402024年7月2日（1）一軸對一軸（II）型

如圖14-11a所示。前軸制動器與后軸制動器各有一套管路。這種布置型式最為簡單，可與單輪缸鼓式制動器配合使用。是發(fā)動機前置，后輪驅動式汽車廣泛采用的一種布置型式。其缺點是當一套管路失效時，前后橋制動力分配的比值被破壞。1412024年7月2日（2）交叉（X）型

如圖14-11b所示。一軸的一側車輪制動器與另一軸對側車輪制動器同屬一個管路。在任一管路失效時，剩余總制動力都能保持正常值的50％，且前后橋制動力分配比值保持不變，有利于提高制動穩(wěn)定性。這種布置型式得到廣泛應用。（3）一軸半對半軸（HI）型

如圖14-11c所示。每側前輪制動器的半數輪缸和全部后輪制動器輪缸屬于一套管路，其余的前輪輪缸屬于另一套管路。（4）半軸一輪對半軸一輪（LL）型

如圖14-11d所示。兩套管路分別對兩側前輪制動器的半數輪缸和一個后輪制動器起作用。1422024年7月2日（5）雙半軸對雙半軸（HH）型

如圖14-11e所示。每套管路均只對每個前、后輪制動器的半數輪缸起作用。由于HI、LL、HH型布置型式復雜，應用較少。其中HH型和LL型在任一套回路失效時，前、后制動力比值均與正常情況相同，HH型剩余總制動力可達正常值的50％左右，LL型則為80％。HI型單用一軸半管路時剩余制動力較大。1432024年7月2日2.制動傳動裝置的組成

雙管路液壓制動系統由制動踏板、真空助力器、儲液室、串聯式雙腔制動主缸、輪缸及油管和接頭等組成（圖14-12）。踏板和制動主缸裝在車架上，制動主缸與裝在制動底板上的輪缸均裝有活塞，用油管互相連通，由于車輪是通過彈性懸架與車架聯系的，制動主缸與輪缸的相對位置經常變化，故制動主缸與輪缸的連接油管除用鋼管外，部分有相對運動的區(qū)段還用高強度的橡膠軟管連接。制動前整個系統充滿了制動油液。另外，串聯式雙腔制動主缸利用一個缸體，裝入兩個活塞，形成兩個彼此獨立的工作腔。一個制動主缸與左前輪、右后輪的制動管路連接；另一個制動主缸與右前輪、左后輪的制動管路連接。管路中還有各種管接頭和制動燈開關等。1442024年7月2日1452024年7月2日3.制動傳動裝置的工作過程

制動時，駕駛人踩下制動踏板，先使制動主缸的后腔活塞工作，再使前腔活塞工作，將油液自制動主缸中壓出并經油管同時分別進入前后各車輪缸內，使輪缸活塞向外移動，從而將制動蹄壓靠到制動鼓（盤）上，使汽車產生制動。

在開始踩下制動踏板、制動蹄和制動鼓（盤）之間的間隙消除之前，系統中的油壓并不高，只能克服制動蹄回位彈簧的張力以及油液在管路中流動的阻力。在制動器間隙消失并開始產生制動力矩時，油液壓力才隨踏板力繼續(xù)增長，車輪制動器的制動力也隨之與踏板力成正比例地增長，直到完全制動。1462024年7月2日

放開制動踏板，制動蹄和輪缸活塞在回位彈簧的作用下回位，將制動油液壓回到制動主缸，制動作用即行解除。

顯然，管路液壓和制動器產生的制動力矩是與踏板力成線性關系的。若輪胎與路面間的附著力足夠，則汽車所受到的制動力也與踏板力成線性關系。制動系統的這項性能稱為制動踏板感（或稱路感