汽車制動系統工作原理詳解

眾所周知，當我們踩下制動踏板時，汽車會減速直到停車。但這個工作是怎麼樣完成的？你腿部的力量是怎麼樣傳遞到車輪的？這個力量是怎麼樣被擴大以至能讓一台笨重的汽車停下來？

首先我們把制動系統分成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乙個很大的力量，這要比人腿的力量大很多。所以制動系統必須能夠放大腿部的力量，要做到這一點有兩個辦法：

1、槓桿作用 2、利用帕斯卡定律，用液力放大

制動系統把力量傳遞給車輪，給車輪乙個摩擦力，然後車輪也相應的給地面乙個摩擦力。在我們討論制動系統構成原理之前，讓我們了解三個原理：

槓桿作用、液壓作用、摩擦力作用

槓桿作用

制動踏板能夠利用槓桿作用放大人腿部的力量，然後把這個力量傳遞給液壓系統。

如上圖，在槓桿的左邊施加乙個力f，槓桿左邊的長度(2x)是右邊(x)的兩倍。因此在槓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

其實任何液壓系統背後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。絕大多數制動系統也在此中放大制動力量。下圖是最簡單的液壓系統：

如圖：兩個活塞(紅色)裝在充滿油(藍色)的玻璃圓桶中，之間由乙個充滿油的導管連線，如果你施乙個向下的力給其中乙個活塞(圖中左邊的活塞)那麼這個力可以通過管道內的液壓油傳送到第二個活塞。由於油不能被壓縮，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線兩個圓桶型的液壓缸。還有乙個好處就是液壓管可以分支，這樣乙個主缸可以被分成多個副缸，如圖所示：

使用液壓系統的另外乙個好處就是能使力量成倍的增加。在液壓系統中你需要做的只是改變乙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，力放大的倍數要以活塞的直徑來定。左邊的活塞直徑為2寸(注：相當於5.

08cm)，右邊的活塞直徑為6寸(相當於15.24cm)。因為圓的面積等於pi * r2,所以左邊的活塞面積為3.

14平方厘公尺，右邊的活塞面積為28.26平方厘公尺。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乙個力，右邊的活塞就會產生乙個比左邊大9倍的力。因此當你給左邊的活塞施加乙個100磅的向下的力時，右邊的活塞就會產生乙個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。

摩擦力摩擦力是乙個物體在另乙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乙個較另乙個重，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，那麼咬合的鋸齒就越多，其阻力也越大，所以重的物體就更難推動。

不同的材料表面，有不同的鋸齒結構；舉例來說：橡皮與橡皮之間就比鋼與鋼之間更難滑動。材料的型別決定了摩擦係數。

所以摩擦力與物體接觸面上的正壓力成正比。例如：如果摩擦係數為0.

1，乙個物體重100磅，另乙個物體重400磅，那麼如果要推動他們就必須給100磅的物體施加乙個10磅的力，給400磅的物體施加乙個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麼車輛獲得的制動力就越大。

簡單制動系統模型

當踩下制動踏板時，在踏板處通過槓桿原理把制動力放大了3倍，再通過液壓機構驅動活塞把制動力又放大了3倍。放大以後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的基本原理了。