任务导引

你观察过自行车、摩托车、汽车的制动装置是怎么样的？制动原理是什么？

任务要求

（1）了解制动器的作用、分类；

（2）了解常用制动器的制动原理。

任务实施

一、制动器概述

制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置。其主要由制架、制动件和操纵装置等组成，有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等），则装在靠近设备工作部分的低速轴上。

1.制动器的功用

降低正在运行的机械或机构的速度或使其停止；限制速度；作为安全装置。

2.制动器的结构和性能要求

能产生足够大的制动力矩；结构简单、尺寸紧凑；制动过程平稳、迅速、可靠；内部零件具有足够强度和刚度，以及良好的耐热性和耐磨性；使用、调整及维修方便。

二、制动器类型

制动器的种类很多，按工作状态可分为常闭式和常开式两种。其中，常闭式制动器平时处于紧闸状态，施加外力时松闸解除制动，常用于起重机中；常开式制动器平时处于松闸状态，施加外力时抱闸制动，常用于车辆的制动。根据制动元件结构形式的不同，制动器可分为带式、块式、蹄式和盘式四种。下面介绍机械中几种常用的制动器。

1.带式制动器

图4.3.1所示为简易带式制动器的结构示意图，其主要由制动轮、制动带、制动杠杆等部件组成。制动轮1通过平键连接在轴上，制动带2环绕在制动轮上。当需要制动时，在制动杆3一端施加外力，使制动带抱紧制动轮实现制动；外力消失后，制动解除。

图4.3.1　带式制动器

1—制动轮；2—制动带；3—制动杠杆

图4.3.2示为杠杆控制的带式制动器，制动轮与外棘轮2固结，棘爪3铰接与制动轮4上A点，制动轮上围绕着由杠杆5控制的钢带6，制动轮4逆时针方向自由转动，棘爪3在棘轮齿背上滑动，若该轮向相反方向转动，则轮4被制动。

图4.3.2　杠杆控制的带式制动器

2—外棘轮；3—棘爪；4—制动轮；5—杠杆；6—钢带

带式制动器结构简单、尺寸紧凑，可以产生较大的制动力矩，但在制动时，制动的轴和轮承受力大，制动带与轮之间的压力不均匀，使带的磨损也不均匀，容易造成带的断裂。

2.抱块式制动器

如图4.3.3所示，常闭（通电时松闸，断电时制动）抱块式制动器是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。(www.daowen.com)

图4.3.3　抱块式制动器

工作原理：主弹簧通过制动臂使闸瓦块压紧在制动轮上，使制动器经常处于闭合（制动）状态；当松闸器通电时，利用电磁作用把顶柱顶起，通过推杆推动制动臂，操纵闸瓦块与制动轮松开。闸瓦块磨损时，可以调节推杆的长度进行补偿。闸瓦块的材料可采用铸铁，也可在铸铁上覆以石棉或皮革。

这种制动器制动和开启迅速，结构简单，造价低廉，间隙调整方便，散热较好且比较安全，一般用于起重运输机械。但是制动时冲击大，不适于制动力矩大和需要频繁起动的场合。

3.内涨蹄式制动器

内涨蹄式制动器有双蹄、多蹄和软管多蹄等多种形式，其中双蹄式应用最广，如图4.3.4所示。制动蹄的一端可绕销轴转动，另一端与油泵的活塞固定连接，制动轮与需制动的轴连接。当压力油进入油泵时，左、右活塞向外移动，带动两个制动蹄向外扩张并紧贴在制动轮的内表面，实现抱闸制动；当油路卸压时，制动蹄在弹簧的拉力作用下与制动轮分离，实现松闸。这种制动器结构紧凑，在各种车辆及结构尺寸受限制的机械中应用广泛。

图4.3.4　内涨蹄式制动器

内涨蹄式制动器结构紧凑、密封容易、散热方便，因此广泛应用于各类车辆和安装空间有限的制动场合。

4.盘式制动器

盘式制动器多为液压控制，按油缸的分布可分为定钳式和浮钳式两种。其中，浮钳式由于只需在制动盘一侧布置油缸，占用空间小，从而在小型汽车中广泛应用，其主要由卡钳、制动盘、摩擦片、油泵等零部件组成，如图4.3.5所示。制动时，液压油进入油泵中，活塞推动卡钳，使摩擦片紧压在制动盘上，产生摩擦力距实现抱闸制动；油路泄压后，活塞复位，摩擦片与制动盘分离，制动解除。

盘式制动器结构简单紧凑、径向尺寸小、散热条件好，制动性能稳定，特别是高负载时耐高温性能好，因此广泛应用于工程机械和各种汽车中。

盘式制动器和鼓式制动器性能对比

图4.3.5　浮钳盘式制动器

随着科技的发展，对制动器的要求越来越高，制动器因现代工业机械的发展而出现多种新的结构形式，如汽车制动器又分为行车制动器、驻车制动器和平衡增力制动器。在行车过程中，一般都采用新型的平衡增力制动器，因为平衡增力制动器在行驶过程中配合螺旋凹槽制动鼓会使汽车在整个行驶过程中保持平衡状态，并且制动的稳定性也是国内汽车制动器中最好的一种，对重载汽车的驾驶员有着很好的保驾护航作用。

5.制动器动画演示

动画：制动器

任务拓展与反思

1.制动器是具有___________________________的装置。

2.制动器主要由_________、_________和_________等组成。

3.按制动零件的结构特征，制动器一般可分为_________、_________、_________和_________等。

4.简述各类制动器的制动原理及应用。