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1汽车制动系统发展史1

1.1机械操纵的车辆制动器1

1.2液压操纵的四轮制动器3

1.3带有内置助力器的制动系统4

1.4多回路制动系统5

1.5由肌力到外力的制动系统7

1.6液压操纵的盘式制动器7

1.7电控制动系统9

2制动过程基础知识12

2.1作为驾驶任务的制动12

2.2制动过程的特点13

2.3停车距离15

2.4制动稳定性与制动力分配17

2.5故障安全保护19

3车辆技术要求21

3.1工作能力21

3.1.1制动距离21

3.1.2稳定性22

3.1.3道路的不平度23

3.1.4摩擦因数相关性24

3.2车况25

3.2.1稳定性26

3.2.2车身俯仰29

3.3操纵／操作31

3.3.1动作与定量性31

3.3.2力、行程、标志32

3.4组件／安装位置33

3.4.1尺寸与装配关系33

3.4.2质量34

3.5制动助力器供能35

3.6热边界条件36

3.7环境条件38

3.8噪声与振动38

3.8.1振动38

3.8.2噪声39

3.9碰撞要求40

3.10环保41

3.10.1制动摩擦片41

3.10.2防腐蚀41

3.10.3制动液41

3.11能量回收41

4人员要求43

4.1序言43

4.2制动形势43

4.2.1信息接收45

4.2.2狭义的信息处理46

4.2.3反应47

4.2.4制动信息处理过程中的时间顺序47

4.3制动行为48

4.3.1脚部动作48

4.3.2制动踏板操作49

4.4人机工程学的制动设计50

4.4.1几何学50

4.4.2踏板特性曲线51

4.4.3选择方案51

4.4.4制动辅助52

5路面、轮胎、制动器的相互作用55

5.1序言55

5.2轮胎—路面间力的传递55

5.2.1橡胶摩擦55

5.2.2轮胎—路面间的相互作用57

5.2.3轮胎力的建立59

5.3轮胎—制动器间的相互作用62

5.3.1轮胎模型62

5.3.2制动时轮胎的动态圆周力—滑移率特性62

5.3.3ABS制动时的圆周力64

5.3.4圆周力和侧向力的结合，有侧向力需求时的制动64

5.4轮胎综合到车辆总系统66

5.4.1轮胎产品最优化—以冬季轮胎为例的ABS控制67

5.4.2事故复制中的制动迹线68

5.5展望71

6乘用车制动系统的设计与模拟73

6.1制动动力学基础74

6.2制动计算基础75

6.2.1踏板装置76

6.2.2带制动主缸的真空助力器76

6.2.3制动器77

6.3制动系统设计79

6.3.1制动回路布置79

6.3.2制动系统设计标准80

6.3.3车轮制动器设计81

6.3.4制动调节系统设计85

6.3.5电—液制动系统设计标准90

6.4制动系统模拟91

6.4.1制动系统设计92

6.4.2制动系统部件的有限元分析法93

6.4.3制动系统部件模拟94

6.4.4总系统模拟95

7乘用车制动系统的结构与部件98

7.1引言98

7.1.1物理学基础98

7.1.2制动系统类型101

7.1.3乘用车制动系统结构102

7.2制动力的产生103

7.2.1盘式制动器104

7.2.2鼓式制动器113

7.2.3发电机115

7.3制动能量的传递与调制117

7.3.1机械液压制动压力调制117

7.3.2电子液压制动压力调制118

7.3.3传递单元131

7.4制动操纵132

7.4.1制动助力器132

7.4.2串联式制动主缸136

7.5人机接口（HMI）138

7.5.1行车制动器HMI138

7.5.2驻车制动器HMI138

7.5.3踏板特性（人机工程学）140

7.6新的与未来系统的设计结构141

8商用车辆和拖车制动系统与制动特性144

8.1制动系统设计144

8.1.1制动时的车辆稳定性144

8.1.2制动力在轴上的分配145

8.1.3制动力分配图中的制动过程147

8.1.4制动力控制（ALB）148

8.1.5发动机制动力矩、惯性矩及缓行制动装置制动力矩的影响149

8.1.6特征值波动测定及其对制动力分配的影响150

8.1.7制动回路布置与制动回路失效152

8.2中型与重型商用车辆制动系统153

8.2.1制动系统结构153

8.2.2车轮制动器与操纵部件155

8.3缓行制动系统158

8.3.1发动机制动系统158

8.3.2缓速器159

8.4常规制动与驱动防滑转控制系统160

8.4.1防抱死系统160

8.4.2牵引控制161

8.5电子制动管理系统（EBS）163

8.5.1缓行制动系统集成164

8.5.2积成的近似阻滞的稳定性控制165

8.5.3牵引车与拖车间兼容性的优化166

8.5.4制动辅助167

8.5.5回滚锁止167

8.5.6制动摩擦片磨损控制167

8.5.7距离控制自动装置168

8.5.8车辆自动控制系统169

8.6系统集成与电子交联170

8.7线控系统综合研究170

9商用汽车制动器172

9.1压缩空气操纵的商用车辆制动器结构类型172

9.1.1鼓式制动器172

9.1.2盘式制动器172

9.2压缩空气操纵的滑动钳—盘式制动器的结构与作用原理173

9.2.1操纵系统173

9.2.2自动磨损调整系统174

9.2.3调整特性175

9.2.4空气隙的意义175

9.2.5制动器与轮毂的相互作用177

9.3功率与寿命特性179

9.4摩擦体180

9.4.1制动摩擦片180

9.4.2制动盘181

9.5制动器与摩擦体的开发和试验185

9.6拖车制动器187

9.6.1拖车特有特性187

9.6.2拖车特定规范190

9.6.3拖车特定制动系统191

9.7列车中的兼容性192

9.7.1立法192

9.7.2列车协调193

9.7.3不充分兼容的原因与后果193

10单轨车辆制动性能与制动器194

10.1摩托车194

10.1.1单轨车辆的行驶动力学194

10.1.2单轨车辆的制动性能195

10.1.3制动时的典型驾驶错误201

10.1.4单轨车辆的制动系统201

10.1.5制动系统设计209

10.1.6集成制动系统与制动控制系统215

10.1.7整体制动系统221

10.1.8线控制动系统225

10.2自行车225

10.2.1引言225

10.2.2自行车制动性能225

10.2.3制动时的典型驾驶错误225

10.2.4自行车的制动系统226

11惯性制动系统233

11.1引言233

11.2制动系统的结构与作用233

11.2.1部件234

11.2.2功能237

11.3制动系统设计239

11.3.1按准则71/320/EWG的分配计算239

11.3.2附着利用240

11.3.3ABS兼容性241

11.4维护保养241

11.4.1维护242

11.4.2调整242

11.5新开发242

12轮式越野车制动器244

12.1轮式越野车制动器发展史244

12.2制动系统国家与国际法定规范概况244

12.2.1联邦德国交通法（Stvzo）244

12.2.2欧共体准则（EG）245

12.2.3欧洲经济委员会（ECE）规定245

12.2.4汽车工程师学会（SAE）标准245

12.3技术结构与几何尺寸246

12.3.1鼓式制动器246

12.3.2盘式制动器247

12.3.3多片式制动器248

12.4制动试验与制动作用251

12.4.1实验室中的试验251

12.4.2车上试验252

12.5展望与趋势254

12.5.1与其他制动系统相互配合的车轮制动器（制动管理系统）254

12.5.2新制动方案的环保255

13履带式车辆制动器256

13.1序言256

13.2对履带式车辆制动器的特殊要求256

13.3履带式车辆的机械制动器258

13.3.1机械摩擦制动器258

13.3.2湿式多片制动器258

13.3.3干式单盘及多盘制动器259

13.3.4机械制动器控制260

13.4组合制动系统262

13.4.1与初级缓速器组合262

13.4.2与流体动力行车制动器（大功率次级缓速器）组合262

13.4.3其他组合263

13.5履带式车辆制动器验收264

13.6总结与展望264

14飞机制动器265

14.1飞机制动系统概述265

14.1.1机械式控制267

14.1.2电控（线控制动器）268

14.1.3制动系统子系统269

14.2军用与民用飞机设计标准270

14.2.1鉴定准则270

14.2.2模拟方法272

14.3制动系统结构与部件273

14.3.1踏板总成273

14.3.2制动控制单元（BCU）274

14.3.3阀275

14.3.4传感器275

14.3.5轮制动器275

14.4摩擦材料277

14.5冷却与温度监控278

14.5.1热负荷278

14.5.2冷却278

14.5.3温度监控279

14.6展望与远景279

15赛车制动系统280

15.1引言280

15.2赛车制动系统的效能280

15.3制动系统282

15.3.1制动钳283

15.3.2制动主缸283

15.4制动系统冷却285

15.5摩擦材料287

16有轨机动车辆制动系统289

16.1序言289

16.2有轨机动车辆对其制动器的要求289

16.2.1高速列车289

16.2.2牵引机车289

16.2.3旅客列车290

16.2.4货物列车290

16.2.5多机组（EMU，DMU）290

16.2.6地铁290

16.3制动操纵与安全性要求291

16.3.1基本安全要求291

16.3.2信号技术要求291

16.3.3维护与寿命要求291

16.3.4AAR轨范围要求291

16.4批准与调整器291

16.4.1UIC备忘录291

16.4.2EU准则与TSI291

16.4.3欧洲标准292

16.4.4批准机关292

16.4.5运行特殊标准与准则292

16.5有轨机动车辆制动器设计292

16.5.1附着292

16.5.2效能292

16.5.3制动重量292

16.6制动系统293

16.6.1制动方式293

16.6.2间接气动制动器（HL制动器）294

16.6.3直接电—气动制动器296

16.6.4制动管理系统297

16.7部件与子系统297

16.7.1供气297

16.7.2空气截流阀与制动耦合298

16.7.3控制阀与制动耦合298

16.7.4传感制动系统298

16.7.5制动仪表单元298

16.7.6机电模块299

16.7.7防滑299

16.7.8闸瓦式制动器299

16.7.9盘式制动器300

16.7.10驻车制动器301

16.7.11磁轨制动器301

16.7.12涡流制动器301

16.8有轨电车的液压制动系统302

16.8.1有轨电车制动器控制器与规范302

16.8.2车辆构造302

16.8.3制动系统302

16.8.4制动阵列303

16.8.5有轨电车制动系统图303

16.8.6液压制动系统主要部件303

17机电系统简介306

17.1从机械到机电系统306

17.2机械系统与机电系统开发307

17.3机电系统功能309

17.3.1基本机械结构309

17.3.2机电功能分配310

17.3.3工作特性310

17.3.4新功能311

17.3.5其他开发311

17.4程序与电子学集成形式311

17.5机械电子系统设计方法314

17.6机械电子系统的计算机辅助设计315

18电动操纵乘用车制动系统基础319

18.1序言319

18.2线控制动系统定义320

18.3电动操纵制动系统结构321

18.4操纵装置设计322

18.4.1控制装置322

18.4.2基本特性322

18.4.3信息响应323

18.5电液制动系统323

18.5.1具有压力调制器与蓄压器的EHB系统323

18.5.2具有电液转换器的EHB系统325

18.6电动机械制动系统325

18.6.1电动操纵车辆制动器326

18.6.2能量需求量330

18.6.3电动操纵车轮制动器工作方式332

18.6.4制动系统结构335

18.6.5失效—安全方案336

18.7机电一体化对制动器自放大作用的干预337

18.7.1主动制动摩擦片控制337

18.7.2特征值机理中的主动作用339

18.8方案比较340

18.9混合电动制动系统341

18.10展望342

19电液操纵制动系统344

19.1目标冲突与常规制动系统的限制344

19.2不同制动系统方案比较344

19.3电液操纵制动系统的特征347

19.4系统与部件描述348

19.4.1操纵装置348

19.4.2液压单元350

19.4.3控制装置与传感器350

19.5系统功能特性350

19.5.1踏板感觉350

19.5.2停车距离350

20电动机械操纵制动系统353

20.1目标确定353

20.2系统结构——部件相互作用353

20.2.1操纵装置353

20.2.2电动机械车轮制动器354

20.2.3控制方案355

20.2.4能量供应356

20.2.5被动安全性的角度356

20.3电动驻车制动器（EPB）和主动驻车制动器（APB）356

20.4混合制动系统357

20.5具有自动放大作用的研究制动器358

20.6电动机械操纵楔式制动器360

20.6.1基础360

20.6.2结构形式362

20.6.3控制与调节363

20.6.4试验研究与结果364

20.6.5展望366

21驾驶人辅助系统中的制动系统367

21.1提要、功能及对乘用车驾驶人辅助系统的要求367

21.1.1防抱死制动系统（ABS）367

21.1.2驱动防滑转控制（ASR）371

21.1.3电子稳定程序（ESP）373

21.1.4电子制动力分配（EBV）381

21.1.5电子控制减速装置（ECD）381

21.1.6山路下坡控制（HDC）382

21.1.7制动辅助（BA）382

21.1.8主动串列稳定384

21.2驾驶人辅助系统中的制动系统功能385

21.3驾驶人辅助系统对制动系统的要求385

21.4驾驶人辅助系统用制动系统结构386

21.5驾驶人辅助系统中的制动系统监控390

21.6展望与前景390

22机电行驶机构中的制动器391

22.1序言391

22.2行驶机构391

22.2.1车轮悬架功能结构与接口391

22.2.2制动器与车轮悬架间的相互作用391

22.2.3行驶机构参数说明393

22.3被动行驶机构系统限度394

22.3.1常规液压操纵车轮制动器限制394

22.3.2动力394

22.3.3制动舒适性394

22.3.4可靠性与舒适性间的目标冲突395

22.4通过机械电子装置的解决潜力395

22.4.1机械电子装置的可能性395

22.4.2制动系统中的机械电子装置396

22.4.3车轮悬架中的机械电子装置398

22.4.4转向与制动器间的相互作用401

22.4.5轮胎与制动器的相互作用402

22.5展望404

23制动摩擦片406

23.1序言406

23.2对制动摩擦片的要求406

23.3材料方案408

23.3.1半金属摩擦片409

23.3.2低钢摩擦片409

23.3.3NAO摩擦片410

23.3.4无金属摩擦片410

23.3.5混合摩擦片410

23.3.6陶瓷盘用摩擦片411

23.3.7中间层412

23.4生态学413

23.5摩擦片材料及其特性415

23.6原料检验方法417

23.7制造工艺420

23.8展望421

24制动过程中的摩擦副特性423

24.1引言423

24.2检验可能性、加载参数及评定标准423

24.2.1检验可能性与测量系统423

24.2.2加载参数425

24.2.3摩擦与磨损特性评定标准425

24.2.4摩擦温度θ（t）427

24.3启动过程427

24.4接触面作用机理428

24.5摩擦片局部磨损430

24.6局部摩擦因数431

24.7接触面作用机理解释431

24.8摩擦特性和磨损特性的影响参数432

25固定工业设备用机械式制动器436

25.1引言436

25.2工业制动器436

25.2.1结构类型436

25.2.2传动机构与制动器间能量的共同作用438

25.2.3摩擦副的摩擦与磨损特性440

25.2.4工业制动器摩擦副尺寸443

25.3摩擦盘制动器446

26振动与噪声448

26.1定义448

26.2现象形式448

26.2.1低频振动与噪声448

26.2.2高频噪声448

26.3激发源449

26.3.1低频噪声与振动的引起原因449

26.3.2高频噪声形成机理450

26.4影响450

26.5检验与评定方法451

26.5.1模拟451

26.5.2试验台检查452

26.5.3路试453

26.6减少和避免措施453

26.6.1对激发源的措施453

26.6.2传播阶段的措施454

26.6.3二次措施使用454

26.7展望与远景455

27非金属制动盘制动器456

27.1序言456

27.1.1历史456

27.1.2碳制动器456

27.2材料456

27.2.1定义、特性与使用范围456

27.2.2碳—陶瓷制动盘的制造457

27.2.3质量保证458

27.3使用458

27.3.1陶瓷制动盘造型458

27.3.2陶瓷制动盘对汽车性能的影响460

27.3.3磨损情况460

27.4碳—陶瓷制动盘的继续改进461

28制动液463

28.1制动液类型463

28.1.1乙二醇、乙二醇醚及硼酸酯基制动液463

28.1.2硅酯基制动液464

28.1.3矿物油基制动液464

28.2国家与国际标准464

28.3制动液特性465

28.3.1汽车专用制动液465

28.3.2与其他制动液的相容性465

28.3.3物理参数465

28.4制动液相关事宜467

28.4.1使用467

28.4.2储存467

28.4.3废制动液处理467

29制动器技术试验方法468

29.1车轮制动器468

29.1.1实验室试验468

29.1.2试验台试验471

29.1.3路试482

29.2电子制动系统（EBS）486

29.2.1实验室试验486

29.2.2试验台试验487

29.2.3路试490

30制动系统可靠性与安全性495

30.1作为故障源的制动器495

30.1.1常规制动系统的安全考虑495

30.1.2新技术制动系统的安全考虑497

30.2车辆工业中的长期试验（“倾向试验”）500

30.2.1研制期伴随500

30.2.2批准（型号鉴定）500

30.2.3现场经验501

30.3测试与试验基础上的改进501

30.3.1车检的进一步检验502

30.3.2未来的型号鉴定503

31调节机构与试验方法505

31.1欧、美批准方法505

31.2欧、美开发规范506

31.2.1EU开发规范506

31.2.2UN-ECE开发规范506

31.2.3美国开发规范507

31.3欧洲公路行驶车辆规范507

31.3.1一般规范，ECE规定13与EU准则71/320/EWG508

31.3.2有效规范509

31.3.3牵引车与拖车间的制动力分配与兼容性511

31.3.4ABS规范512

31.3.5复杂电子系统规范513

31.3.6备用摩擦片检验513

31.4美国制动器规范513

31.4.1FMVSS105—液压制动系统513

31.4.2FMVSS121—气动制动系统513

31.4.3FMVSS106—制动软管管路513

31.4.4FMVSS116—汽车用制动液514

31.5世界性的协调与展望514

31.5.1FMVSS135和ECER13H514

31.5.2协调与展望514

32制动系统维护与诊断516

32.1实践中的标准、控制与法律影响516

32.2制动器故障诊断517

32.2.1噪声与振动517

32.2.2踏板箱517

32.2.3制动助力器518

32.2.4制动主缸519

32.2.5管路与制动软管520

32.2.6制动器520

32.2.7压力调节器523

32.2.8制动液523

32.2.9ABS、BA、EHB、VSC及其他524

32.3环境、折旧修理与维护524

32.4测试仪器524

33研制趋势与未来方案526

33.1社会与经济趋势526

33.2现今与未来驾驶课题527

33.3新技术的研究飞跃528

33.4外力设备辅助力与潜能界限529

33.5人机接口530

33.6底盘范围内线控技术与辅助系统举例530

33.6.1线控节气门531

33.6.2线控换挡532

33.6.3线控转向533

33.6.4线控制动（EHB和EMB）533

33.6.5未来汽车能源管理：42V车用电源534

33.7整体底盘控制，辅助与底盘系统交联534

33.7.1ESP——与外来可控制叠加转向交联535

33.7.2电子空气弹簧行驶机构，阻尼与稳定性调整536

33.7.3技术与经济上的必要性538

33.7.4APIA——包括安全性考虑539

33.7.5避免事故的远景目标539

附录541

附录A术语、符号与单位541

附录B符号与说明545

附录C缩略语550