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互聯(lián)網(wǎng) 俠名 汽車構(gòu)造維修 2012-07-06
當我們踩下制動踏板時,汽車會減速直到停車。但這個工作是怎么樣完成的?你腿部的力量是怎么樣傳遞到車輪的?這個力量是怎么樣被擴大以至能讓一臺笨重的汽車停下來?
首先我們把制動系統(tǒng)分成6部分,從踏板到車輪依次解釋每部分的工作原理,在了解汽車制動原理之前我們先了解一些基本理論,附加部分包括制動系統(tǒng)的基本操作方式。 基本的制動原理 當你踩下制動踏板時,機構(gòu)會通過液壓把你腳上的力量傳遞給車輪。但實際上要想讓車停下來必須要一個很大的力量,這要比人腿的力量大很多。所以制動系統(tǒng)必須能夠放大腿部的力量,要做到這一點有兩個辦法: 1、杠桿作用 2、利用帕斯卡定律,用液力放大 制動系統(tǒng)把力量傳遞給車輪,給車輪一個摩擦力,然后車輪也相應的給地面一個摩擦力。在我們討論制動系統(tǒng)構(gòu)成原理之前,讓我們了解三個原理: 杠桿作用、液壓作用、摩擦力作用 杠桿作用 制動踏板能夠利用杠桿作用放大人腿部的力量,然后把這個力量傳遞給液壓系統(tǒng)。
如上圖,在杠桿的左邊施加一個力F,杠桿左邊的長度(2X)是右邊(X)的兩倍。因此在杠桿右端可以得到左端兩倍的力2F,但是它的行程Y只有左端行程2Y的一半。 液壓系統(tǒng) 其實任何液壓系統(tǒng)背后的基本原理都很簡單:作用在一點的力被不能壓縮的液體傳遞到另一點,這種液體通常是油。絕大多數(shù)制動系統(tǒng)也在此中放大制動力量。下圖是最簡單的液壓系統(tǒng):
如圖:兩個活塞(紅色)裝在充滿油(藍色)的玻璃圓桶中,之間由一個充滿油的導管連接,如果你施一個向下的力給其中一個活塞(圖中左邊的活塞)那么這個力可以通過管道內(nèi)的液壓油傳送到第二個活塞。由于油不能被壓縮,所以這種方式傳遞力矩的效率非常高,幾乎100%的力傳遞給了第二個活塞。液壓傳力系統(tǒng)最大的好處就是可以以任何長度,或者曲折成各種形狀繞過其他部件來連接兩個圓桶型的液壓缸。還有一個好處就是液壓管可以分支,這樣一個主缸可以被分成多個副缸,如圖所示:
使用液壓系統(tǒng)的另外一個好處就是能使力量成倍的增加。在液壓系統(tǒng)中你需要做的只是改變一個活塞和液壓缸的尺寸,如下圖:
上圖表示的就是力的加倍放大,力放大的倍數(shù)要以活塞的直徑來定。左邊的活塞直徑為2寸(注:相當于5.08cm),右邊的活塞直徑為6寸(相當于15.24cm)。因為圓的面積等于Pi * r2,所以左邊的活塞面積為3.14平方厘米,右邊的活塞面積為28.26平方厘米。右邊的活塞面積比左邊的大9倍。這就意味著給左邊的活塞施加任何一個力,右邊的活塞就會產(chǎn)生一個比左邊大9倍的力。因此當你給左邊的活塞施加一個100磅的向下的力時,右邊的活塞就會產(chǎn)生一個900磅的向上的力。唯一的不足就是當左邊的活塞向下運動9寸時,右邊的活塞只能向上運動1寸。 摩擦力 摩擦力是一個物體在另一個物體上滑動的相互阻力,參照下圖。兩個物體的接觸面都是用相同材料做成的但其中一個較另一個重,所以不難看出哪一邊較難推動。 要了解其中的原因,我們可以分析下面的例子:
即使用肉眼看起來接觸面很平滑,但在顯微鏡下他們確是相當粗糙的。當你把物體平放在桌面上時,物體和桌面之間的小鋸齒會結(jié)合在一起,而他們其中有一些合適的鋸齒會相互咬合,如果給他的壓力越大,那么咬合的鋸齒就越多,其阻力也越大,所以重的物體就更難推動。 不同的材料表面,有不同的鋸齒結(jié)構(gòu);舉例來說:橡皮與橡皮之間就比鋼與鋼之間更難滑動。材料的類型決定了摩擦系數(shù)。所以摩擦力與物體接觸面上的正壓力成正比。例如:如果摩擦系數(shù)為0.1,一個物體重100磅,另一個物體重400磅,那么如果要推動他們就必須給100磅的物體施加一個10磅的力,給400磅的物體施加一個40磅的力才能克服摩擦力前進。物體越重則需要克服更大的摩擦力。這個原理就跟制動抓緊裝置相似,如果給制動碟的壓力越大那么車輛獲得的制動力就越大。 簡單制動系統(tǒng)模型
當踩下制動踏板時,在踏板處通過杠桿原理把制動力放大了3倍,再通過液壓機構(gòu)驅(qū)動活塞把制動力又放大了3被。放大以后的制動力推動活塞移動,活塞推動蹄片帶動剎車卡鉗緊緊的夾住制動碟,由蹄片與制動碟產(chǎn)生的強大摩擦力,讓車減速。這就是簡單的制動模型。通過它我們就可以理解制動系統(tǒng)的基本原理了。 |
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