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摘要：近年来，我国汽车保有量的逐步上升，意味着汽车已经从初始的运输工具逐步转化为人们生活的必需品。而汽车底盘的制动系统作为衡量汽车安全性的标准，对于人们的生命财产安全有非常重要的保障作用。鉴于此，本文先是对汽车底盘制动系统的构成及工作原理进行了阐述，随后简单介绍了汽车制动系统中的设计要点，最后重点分析和探究了汽车底盘制动系统的改进设计方案，以期能够为相关人员提供一定的参考。
关键词：汽车底盘；制动系统；改进设计
引言：事实上，汽车的制动系统就像是在汽车中设置了一套安全装置。这套安全装置主要就是通过驾驶员的人工控制，让制动系统产生和汽车正常行驶方向相反的外在力，让汽车实现安全稳定制动。因此，汽车底盘的制动系统对于行车安全来讲非常重要。对此，相关人员应该深刻认识到汽车底盘制动系统的功能和作用，并结合先进的理念的技术对系统进行改进设计，借此提高汽车底盘制动系统的制动性能，减少安全事故的发生。
1、汽车液压制动系统的构成
汽车用制动器分为两大类：液压制动和气压制动。在提供相同制动力的条件下，气压制动可以将制造成本控制的更低，因此其适用于比较注重经济性的商用车，如大货车上。而本文所探讨的主要是小型车辆所使用的液压制动系统，经过多年的发展，传统的液压制动器的设计方案已相当成熟稳定。一般来说，液压制动器系统主要由制动踏板、回位弹簧、真空助力器、制动主缸、制动轮缸、防抱死控制系统的电子控制单元和液压控制单元、制动管道、制动液、制动盘、摩擦片和一些传感器等组成。
现如今，随着社会发展，人们越来越重视汽车的安全性，汽车厂商们为了迎合消费者的需求，设计带有鼓式制动器轿车越来越少，带有盘式液压助力器制动器的汽车份额越来越大。而盘式制动器主要由制动钳、制动钳活塞、制动钳安装支架、回位橡胶、制动盘、摩擦片等配件组成。制动卡钳上每侧有1-3个活塞，根据制动力大小设计需求，设计活塞的个数和大小。此外，为了更好的散热，通常将汽车前轴制动盘设计成双层，这样中间就可以通风，同时也能够提供更好的制动稳定性。
2、汽车液压制动系统的主要结构
2.1制动器的结构形式
由于小型车的行驶速度远大于客车和货车，所以在设计其制动系统时，应充分考虑制动器的制动效能恒定性。由于鼓式制动器制动效能因数较大，便于安装驻车制动，但是制动器因发热引起的的制动效能变化幅度大，如果遇到长时间制动或者较长的下坡路段会导致制动器的热稳定性变差，严重会导致刹车失灵。而盘式制动器制造成本较高，制动效能因数较小，但制动效能恒定性较好，所以设计师可以考虑采用前盘后鼓式的结构方案。此外，盘式制动器的通风盘通常采用空心盘，其对加工精度的要求相对较高，且制造工艺要比实心盘加工复杂，但是散热效果更佳，制动效能比起实心盘来说也更加稳定可靠，可以大大减少刹车失灵的现象，因此对于小型车辆的制动盘可以选择通风盘来进行设计。
2.2 防抱死制动系统的控制
由汽车理论知识可知，只有充分利用路面附着系数，才能产生最大的减速度，因此需将车轮滑移率控制在一个适当范围内；汽车制动时，若前轮抱死，则汽车失去转向；若后轮抱死，则汽车发生甩尾；因此除了制动距离重要外还有制动稳定性更重要，所以要保证每个车轮在制动时不发生抱死的情况。
防抱死制动系统现已普及到小型乘用车上，带有 ABS 系统控制硬件结构复杂，液压传递有迟滞和弹性，再加上阀门、电机作用有延迟导致控制精度、频率不高，液压油随温度变化理化性质有差别，往往需要复杂的匹配标定工作。由此可以看出，相关人员需要对液压制动系统进行适当的改进及优化。
3、汽车液压制动系统的改进设计
随着电磁技术的发展，很多学者致力于研究新型的电磁制动器，电磁制动器可大体分为电涡流制动器和磁流变制动器两类。车用电涡流制动器大多应用于大型商用车，例如电涡流缓速器；车用磁流变制动器由于其结构简单，布置空间小，较多应用于小型车。
由上面所述分析可得，液压制动系统虽然存在一些缺点，但其与磁流变制动系统结合起来却恰好可以实现互补。复合制动系统主要由制动踏板机构、真空助力器、制动主缸、ABS 液压控制单元、电子控制单元、传感器和执行机构组成，其中执行机构为磁流变-液压复合制动器。因此，对于汽车液压制动系统的改进设计具体内容如下：
3.1复合制动器整体结构设计
以车轮为 16 寸的车辆为例，由于车辆的径向空间有限，且需同时容纳磁流变制动器和盘式液压制动器，为给液压制动器留有足够的空间以及让磁流变制动器产生的制动力矩达到设计要求，设计人员可以考虑采用双摩擦盘式磁流变制动器来进行设计工作。同时，由于双摩擦盘式磁流变制动器节约了径向空间，那么对于液压制动器就可采用大半径盘式液压制动器，并且制动卡钳可以设置在磁流变制动器与车轮轮圈之间，这样可以充分利用轮圈与半轴之间的空间。大半径盘式液压制动器由于半径增大，只需更小的摩擦面积即可产生相同的制动力矩，无疑又可缩小摩擦片的面积，从而也进一步节约了车轮的径向空间。
3.2制动踏板机构的改进
小型乘用车配备的液压制动系统结构大同小异。制动踏板机构一般前端为橡胶件，后面骨架为铸铁件，带有刹车位置传感器，自动回位弹簧，在其后端带有和真空助力器相接触的顶杆。
首先，因磁流变制动器控制器需要探测制动踏板位置信号，需在原有制动踏板上安装踏板位置传感器。因此，可将踏板机构上的自由行程回位弹簧换成带有回位功能的踏板位置传感器。其次，由于传统液压制动器制动踏板的自由行程一般小于 20mm，为了提供磁流变制动器先于液压制动器工作的条件，应该将“自由行程”设置成 30mm，即当踏板从初始位置位移 30mm 后，其机构上的顶杆开始与真空助力器接触。这 30mm 行程中，前 0-10mm 为真正意义上的自由行程，后 10-30mm 由位置传感器传递线性信号给复合制动系统的 ECU，以便其控制磁流变制动模块工作。当制动踏板机构的顶杆与真空助力器接触后，液压制动器将开始工作。
3.3液压制动器的改进设计
假设车轮胎型号为 205/55 R16，轮圈直径为 380mm。根据汽车的设计装配要求可知，制动器与轮圈内壁间隔不小于 3mm，故设计的复合制动器的最大半径应小于 187mm，也就是液压制动器制动卡钳距车轮旋转中心最远为 187mm；因磁流变制动器外壳外半径 R=125mm，为了保证散热和装配要求，设置两制动器间隙为3mm。
通过对上述已知数据的计算与分析，可以得出制动卡钳的设计半径应在 128mm-187mm 之间，而摩擦片一般会占用三分之二的卡钳空间，故摩擦片设计半径应在 128mm-168mm 之间。此外，由于复合制动器需要承担主要的制动力矩，因此其制动力矩大小设定可参照所假设车辆的原车液压制动器来进行设计，即轮缸压强相同时可产生相同的制动力矩。
结束语：
综上所述，汽车的制动系统对车辆及人身的安全有至关重要的作用，所以必须保证汽车在设计制造过程中的最优配置，对其制动系统进行科学有效的改进与优化设计。汽车的液压制动系统在经过改进设计之后，制动能力得到明显提高，而且在改进后的底盘制动系统中，各个部件的使用性能良好，解决了原有汽车制动能力不足、制动延缓等问题，进而也提高了汽车制动系统使用的安全性与可靠性，保障了人们的驾驶安全。
参考文献：
[1]李宏超.汽车底盘制动系统的改进设计分析探讨[J].建筑工程技术与设计，2019.
[2]邵帅.浅论专用汽车底盘制动系统的改进设计[J].建筑工程技术与设计，2019.
[3]丛铭，翁智逸，吴子涵等.某轿车制动系统关键部件的匹配设计[J].时代汽车，2018.
[4]叶华雄，伍文明.汽车制动系统的性能分析和优化设计[J].科技创新导报，2017.